Значительные отклонения

ческими исследованиями реплик, снятых с поверхности исследуемых образцов (рис. 46)'при 750 циклах. При усталостном нагруже-нии на воздухе микродеформационные процессы связаны с интенсивным скольжением (видны грубые ступеньки пачек скольжения). При коррозионной усталости в среде 3%-ного хлорида натрия определяющее значение уже имеет деформационное двойникование (рис. 47). Такой механизм микропластической деформации путем однородного поворота решетки может быть реализован только при высокой локальной концентрации напряжений. В условиях коррозионной усталости этому, очевидно, способствовали протекающие сопряженные механохимические явления на поверхности образца. Результаты рентгенографического определения микроискажений кристаллической решетки этого сплава также подтверждают сказанное. При пересечении двойников возникают высокие механические напряжения, а для титана - значительные остаточные деформации, не свойственные для других металлов. Наличие границы между двойниковой прослойкой и материнским кристаллом, являющейся своего рода межфазпой границей двух, различно ориентированных частей металла, приводит к повышению его свободной энергии. С точки зрения микроструктуры, это сказывается на изменении сил связи атомов металла в граничной области. С термодинамической точки зрения, это увеличивает химический потенциал металла на двойникующих границах, снижает энергию активации и приводит к ускоренному коррозионно-усталостпому разрушению.

При электрошлаковой сварке соединение формируется сразу по всей толщине. Возникающие остаточные напряжения в значительной степени зависят от толщины металла. При толщинах до 100 мм усадка металла шва и высокотемпературной околошовной зоны в направлении толщины происходит свободно, поэтому остаточные напряжения в направлении толщины ог незначительные. Продольные остаточные напряжения ох достигают предела текучести металла, и их распределение в поперечном сечении подобно случаю однопроходной сварки пластин встык. При дальнейшем увеличении толщины механизм образования остаточных напряжений изменяется, так как усадка металла в направлении толщины не может при этом происходить беспрепятственно. Вследствие этого возникают значительные остаточные растягивающие напряжения о2. С ростом толщины свариваемого металла при электрошлаковой сварке наблюдается неравномерность распределения температур по толщине, вызванная теплоотдачей с поверхностей. При этом температура в глубине шва выше, чем на поверхностных участках. На стадии охлаждения это приводит к появлению растягивающих поперечных напряжений а у в глубине металла шва.

Поскольку на трубопроводе Оренбург—Заинек имели место повреждения в основном продольных заводских сварных швов в узких зонах термического влияния монтажной сварки кольцевых стыков, можно заключить, что причиной их разрушения являлись дефекты сварки кольцевых швов. Не исключено, что сваривавшиеся концы некоторых труб имели отклонения от регламентируемых размеров, в связи с чем в процессе сварки в них возникали значительные остаточные напряжения, послужившие причиной растрескивания. Не исключено также, что в процессе сварки концы труб, находившиеся в зоне термического влияния, претерпели частичную закалку, в результате чего прочность и твердость металла значительно возросли. Коррозионные повреждения возникли на тех участках сварных швов, которые в наибольшей степени подверглись термическому воздействию и имели, кроме того, исходные дефекты. Наблюдавшиеся в кольцевых швах разрушения вызывались, как правило, крупными дефектами сварки или трещинами на участках перегрева зоны термического влияния [32].

В случае сероводородной коррозии чрезвычайно важную роль во влиянии на коррозионный процесс играет напряженно-деформированное состояние металла, так как значительные остаточные и рабочие напряжения вызывают сероводородное растрескивание, которое является труднопрогнозируемым и приводит к внезапным отказам оборудования, что, в свою очередь, является опасным для окружающей среды.

ния Е. О. Орована 1382, 383] и Дж. Р. Ирвина [354, 355]. Эта концепция явилась крупным вкладом в процесс перехода от идеального материала в схеме Гриффитса к реальным металлическим материалам. Благотворность этой концепции объясняется тем, что разрушение реальных конструкций практически всегда происходит квазихрушшм образом — макрохрупкий излом содержит значительные остаточные деформации вблизи поверхности разрушения. Таким образом был открыт путь применения теории разрушения Гриффитса к решению инженерных проблем. Энергия Г обеспечивает существование твердого тела как единого целого, а при образовании новых поверхностей (из начального разреза) можно считать, что энергия Г имеет поверхностную природу н поэтому

Все материалы можно разделить на две категории: пластичные и хрупкие. Их принципиальное отличие заключается в том, что пластичные материалы перед разрушением имеют значительные остаточные деформации, а хрупкие — разрушаются при ничтожно малых деформациях. Отсюда следует, что если деталь выполнена из пластичного материала, то остаточные деформации, являющиеся наравне с признаками разрушения, критерием непрочности детали, должны возникнуть значительно раньше, т. е. при меньших напряжениях, чем признаки непосредственного разрушения, так как предел текучести материала будь то условный или физический, всегда меньше предела прочности. Таким образом, для пластичных материалов предельным напряжением будет предел текучести.

После прекращения действия внешних сил вызванная ими деформация может полностью или частично исчезнуть. Способность материала устранять деформацию после прекращения действия внешних сил называется упругостью. Деформация, исчезающая после прекращения действия внешних сил, называется упругой; деформация, не исчезающая пссле прекращения действия внешних сил, называется остаточной или пластической. Способность материала иметь значительные остаточные деформации, не разрушаясь при этом, носит название пластичности, а сами материалы называются пластичными. К числу таких материалов относятся низкоуглеродистая сталь, алюминий, медь, латунь и др.

Прочность —• главный критерий работоспособности для большинства деталей машин. Деталь не должна разрушаться, так как поломки приводят не только к материальному ущербу, но и к несчастным случаям. Недопустимыми являются также значительные остаточные деформации деталей,

Отслаивание. Материал при пластическом течении может оттесняться в сторону от поверхности трения и после утраты способности к дальнейшему течению отслаиваться. В процессе течения материал наплывает на окисные пленки и теряет связь с основой. Если при линейном и точечном контакте тел напряжения по глубине слоя больше сопротивления усталости материала, то при работе образуются трещины, приводящие к чешуйчатому отделению материала. Такое явление наблюдается на закаленных или цементованных сталях. Отслаиванию способствуют дефекты металла в виде шлаковых включений, свободного цементита и т.п., а также значительные остаточные растягивающие напряжения.

чем в зонах, отдаленных от поверхности, т. е. а >> а' и а ?> а" (рис. 22). В результате возникают значительные остаточные напряжения, и так как поверхность стремится сократиться под действием тангенциальных напряжений, то на поверхности образуются трещины. Расстояние между трещинами равно ~35 периодам кристаллической решетки, а их глубина равна ~20 периодам решетки; подобные микротрещины называются трещинками

Полученные на отдельных операциях дефекты, например, микротрещины, также могут развиваться или «залечиваться» на последующих операциях. Влияние черновых операций на показатели качества готового изделия проанализировано в работе [226], в которой показано, что после обточки и закалки заготовки при последующем шлифовании круг создает на участках микровыступов шероховатой поверхности тепловые удары, вызывающие мгновенный нагрев и структурные изменения поверхностного слоя металла. При чистовых режимах шлифования на участках обработанной поверхности, расположенных под выступами неровностей, возникают зоны отпущенного металла пониженной твердости,^ а при черновых — зоны твердого металла, претерпевшего вторичную закалку. В обоих случаях на границах разных структур развиваются значительные остаточные напряжения, снижающие долговечность деталей, а иногда вызывающие появление шлифовочных трещин. При шлифовании с охлаждением влияние тепловых ударов ослабевает.

Коррозионно-механическая стойкость и долговечность работы любого металлического оборудования в основном определяются изменениями, происходящими в тонкой структуре металла (плотность и конфигурация скоплений дислокаций, микродеформация кристаллической решетки) при его изготовлении и эксплуатации под воздействием механических напряжений, как правило, сопровождающихся одновременным воздействием окружающей коррозионно-активной среды. Величина и характер этих изменений существенно влияют на физико-механические и электрохимические свойства металлов, вызывая значительные отклонения параметров его исходного состояния. Это может привести к материально-техническим потерям из-за преждевременного выхода из строя металлического оборудования и необходимости его замены еще до выработки нормативного срока службы. Особенно интенсивно изменения субструктуры металла происходят при действии переменных нагрузок, причем эти изменения отличаются сложной кинетикой протекания [39], включающей в себя чередование стадий деформационного упрочнения и разупрочнения. Этот факт при общепринятой оценке усталостной долговечности не учитывается, и на макроуровне все материалы однозначно делятся на циклически упрочняющиеся, циклически стабильные и разупрочняю-щиеся. Поэтому при определении усталостной долговечности материалов различного оборудования необходим тщательный учет состояния их тонкой структуры в течение всего времени эксплуатации при заданных параметрах нагружения. Это возможно выполнить, так как существующие физические и электрохимические методы исследований (рентгенография, электронная микроскопия, микротвердость, твердость, прицельные электрохимические измерения) инструментально позволяют оценить локальные явления при усталости и коррозионной усталости. Между тем существующие нормы и методы расчета на прочность и долговечность оборудования, работающего в сложных, периодически изменяющихся, зачастую осложненных действием коррозионной среды условиях

Посадки с большим гарантированным зазором Hid, D/h компенсируют значительные отклонения расположения сопрягаемых поверхностей и температурные деформации, обеспечивают свободное перемещение, регулировку и сборку деталей.

Следует иметь в виду, что значительные отклонения т) могут возникать при сварке деталей, гнутых из листового проката в открытых штампах вследствие значительного разброса значений угла ф .(рис. 4.36, а). Определенные трудности вызывает также выполнение непрерывных швов плавного очертания на закруглениях переменной кривизны и выступах (рис. 4.36, б). В этом случае целесообразнее оказывается вамена непрерывного шва отдельными участками прямолинейных швов (рис. 4.36, о).

Закономерность нормального распределения справедлива в области большого числа явлений и, следовательно, действительна в условиях массового производства и притом при обработке по настроенным операциям. В единичном и мелкосерийном производстве наблюдаются значительные отклонения от этой закономерности, во-первых, в силу малого числа явлений, а во-вторых, в силу особенностей процесса обработки. При индивидуальной обработке оператор невольно придерживается нижнего предела допуска для отверстия и верхнего предела для вала, ориентируясь на непроходную сторону калибров. Вследствие

Расстояние Ь центра шарнира от несущей плоскости сегмента (рис. 427. а) целесообразно для уменьшения смещений сегмента при самоустановке делать минимальным. Наиболее целесообразно совмещать центр шарнира с несущей плоскостью (вид о). Однако допустимы и значительные отклонения от этого положения.

На рис. 437 показаны кривые JVHac, JVTp, N и / в зависимости от величины зазора /i. Как видно из графика, довольно значительные отклонения h от /;опт = 370 мкм мало влияют на величину N.

Ранее упоминалось, что теория шлаковых фаз была основана на образовании молекулярных комплексов, построенных из оксидов различного типа. Эта теория в основном дает правильные результаты, но бывают значительные отклонения, указывающие

**** Законы трения относятся к числу не очень точных. Обычно наблюдаются значительные отклонения от этих законов. Например, при увеличении продолжительности неподвижного контакта соприкасающихся тел статический коэффициент трения возрастает. Объясняется это тем, что в месте контакта постепенно происходит пластическое изменение поверхностей обоих тел и площади их сопри-

Возможны значительные отклонения шероховатости поверхности деталей моделей в сторону уменьшения от названной величи-

Случайное соотношение фаз импульсов, приходящих от различных структурных неоднородностей, вызывает значительные отклонения интенсивности от среднего уровня. Для надежного выявления дефектов интенсивность сигналов от них должна превосходить не только 7В, но также утроенное значение среднеквадратичного отклонения а/ от этого уровня

Было предпринято много попыток дать объяснение, согласовать теорию с опытом путем изменения постановки задачи и введения дополнительных гипотез. Для проверки теории соударения Сен-Венана Б. М. Малышевым [3, 30] было проведено обстоятельное экспериментальное исследование, которое показало, что значительные отклонения экспериментальных данных от предсказаний теории Сен-Венава обусловлены тем, что опыты по соударению проводились на недостаточно длинных и тонких стержнях и при очень малых скоростях,когда волновые эффекты малы по сравнению с влиянием других факторов, связанных с несовершенством постановки опыта, причем измерения продолжительности удара выполнялись недостаточно точными методами и аппаратурой, предназначенной для измерения малых промежу-ков времени. Для таких измерений Б. М. Малышевым предложен новый метод измерения продолжительности удара с помощью счетно-импульсного хронометра; полученные результаты находятся в согласии с теорией Сен-Венана.