Черниговский завод строительных материалов » ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ ПРИ СТАТИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

6 до 10 МПа м ,/2.Верхняя огибающая для двух марок

admin — Wed, 17 Apr 2013 21:13:55 +0000

6 до 10 МПа м ,/2.Верхняя огибающая для двух марок сталей,показавших близкое значение СРТ, можетбыть записана уравнением:da/dN = 3,33 • 1 0 «1 • АК260. (6.3.23)Анализ данных по циклической трещиностойкостисталей 15Х2НМФА, 15Х2НМФАА,15Х2МФА и 15Х2МФАА позволил оценитьстепень влияния технологических факторов насопротивление развитию усталостных трещин.Влияние этих факторов проявляется в большейстепени на первом участке кинетической диаграммы,приводя к изменению значения AKth.На втором участке диаграммы это влияниесущественно меньше.

где – коэффициент, учитывающий влия-нис R на нижнем

admin — Wed, 17 Apr 2013 21:13:50 +0000

где – коэффициент, учитывающий влия-нис R на нижнем участке диаграммы.kt принимает те же значения, что и для верхнегоучастка диаграммы. Тогда зависимость(6.3.21) при к,= 1,5 будет иметь вид592 Глава 6.3. ЦИКЛИЧЕСКАЯ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ6.3.7.2. ТЕПЛОУСТОЙЧИВЫЕ СТАЛИ АТОМНОЙЭНЕРГЕТИКИК теплоустойчивым сталям атомнойэнергетики относятся стали 15Х2НМФА,15Х2НМФАА, 15Х2МФА, 15Х2МФАА,10ГН2МФА, которые применяются для корпусовреакторов, парогенераторов, трубопроводов(сталь 10ГН2МФА) и ряда других элементовоборудования. При комплексной оценкесвойств сталей принимаются во вниманиесвойства их сварных соединений. В атомнойэнергетике действуют нормативные документы,регламентирующие выполнение поверочныхрасчетов на прочность оборудования итрубопроводов АЭС на стадии эксплуатации.На рис. 6.3.53 приведены кинетическиедиаграммы для стали 15Х2НМФА при 20 °С иR = 0 ..Д 1 . Исследования проводили на промышленныхлистах и поковках, термообработанныхпо штатной технологии при изгибе ирастяжении, на образцах разных типоразмерови при разных частотах нагружения. Аналогичныйанализ данных был выполнен и для стали15Х2МФА.На втором участке кинетической диаграммывсе экспериментальные данные укладываютсяв полосу разброса, ограниченнуюверхней огибающей, аппроксимируемой уравнениемвида daldN = САК!1:Значения АК находятся в диапазоне отЗначения АК находятся в диапазоне от

тудного; различие в коэффициентах может достигатьнескольких

admin — Wed, 17 Apr 2013 21:13:47 +0000

тудного; различие в коэффициентах может достигатьнескольких раз и доходить до порядка;- влияние R на припороговом участке намногоболее значимо, чем на линейном участке;- как на среднем, так и на припороговомучастках диаграммы учет влияния R можетбыть представлен семейством кривых с одинаковымикоэффициентами п и разными С;-д л я сталей 09Г2С, 16ГС влияние R наАКН может быть определено по зависимости-изменение температуры от -60 °С до+300 °С может приводить к повышению скоростироста трещин по сравнению с Т = 20 °Сдо 1,5 раз.Расчетные кинетические диаграммы усталостногоразрушения представлены в видеаппроксимации двумя линейными участками,являющимися продолжениями среднего и припороговоголинейных участков диаграммы. Нарис. 6.3.52 приведены расчетные зависимостидля оценки СРТ в низколегированных сталяхдля сосудов, работающих под давлением. Расчетныезависимости хорошо соответствуютэкспериментальным данным.Для верхнего участка диаграммы приРис. 6.3.52. Расчетные зависимости для оценкискорости роста трещин в низколегированныхмарганцево-кремниевых сталях, применяемыхдля сосудов, работающих под давлением, K t = 1,0:1 -R = 0;2-R = 0,2; 3-R = 0,4; 4-R = 0,6;5 – Я = 0 ,8 ;6 – Я = 0,95При изменении температуры от -10 до 50 °Сkt = 1,0. Тогда зависимость будет иметь видДля нижнего участка диаграммы приДля нижнего участка диаграммы при

шва, то за характеристики циклической трещиностойкостинизколегированных

admin — Wed, 17 Apr 2013 21:13:43 +0000

шва, то за характеристики циклической трещиностойкостинизколегированных сталейсосудов давления могут быть приняты характеристикиметалла шва стали 09Г2С. Тогда длясреднего участка кинетической диаграммыусталостного разрушения расчетной зависимостьпри Т= 20 °С и R = 0 примет вид:da/dN = 9,67-10~12 – АК2,91. (6.3.18)Для сосудов давления, в которых развитиедефектов происходит в результате совместноговоздействия статических и циклических нагрузокв диапазоне температур от -60 до 250 °С(300 °С), необходимо оценить влияние коэффициентаасимметрии цикла R и температуры наскорость роста трещин. Обобщение полученныхв ОАО НПО «ЦНИИТМАШ» данных по скоростироста трещин в конструкционных сталяхпозволило построить зависимости влияния Rна циклическую трещиностойкость сталей исварных соединений как при очень низкихзначениях скоростей роста трещин, так и насреднеамплитудном участке.На основе обобщения и анализа литературныхматериалов и полученных эксперимен-РАСПРОСТРАНЕНИЕ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН В СТАЛЯХ РАЗЛИЧНЫХ КЛАССОВ 591тальных данных по скоростям роста трещин,в низколегированных сталях отмечено следующее:-К Д У Р на первом и втором участкахможет быть представлена двумя линейнымизависимостями, пересекающимися в точкеАК* – (da/dN)*;- коэффициент п для припорогового участказначительно выше, чем для срсднсампли-значительно выше, чем для срсднсампли-

6.3.7. Характеристики циклической трещиностойкости

admin — Wed, 17 Apr 2013 21:13:40 +0000

6.3.7. Характеристики циклической трещиностойкости низколегированных сталейдля сосудов, работающих под давлениемПо данным тензометрических исследованийкорпус пылеуловителя подвергается воздействиюстатических и циклических нагрузокразного спектра частот нагружения, в том числеи высокочастотных – до 30…32 Гц, поэтомунеобходимыми данными для проведения расчетаостаточного ресурса являются значения пороговогокоэффициента интенсивности напряженийДАТ,/, и скоростей роста трещин в припороговойобласти, определяющие основную долюдолговечности конструкции при наличиидефектов малой протяженности, а также данныепо СРТ на линейном участке диаграммы.Необходимо также при проведении расчетовоценивать влияние на кинетику ростатрещиноподобных дефектов уровня статическихнагрузок и остаточных напряжений, которыеобусловливают циклическое нагружениес высокими коэффициентами асимметрии цикла,а также влияние температуры.Из исследованных низколегированныхсталей наиболее высокие значения скоростейроста трещин получены для сварного соединениястали 09Г2С. В связи с этим при построениирасчетных зависимостей для низколегированныхсталей сосудов, работающих под давлением,основывают на результатах оценкискорости роста трещин в сварном соединениистали 09Г2С. Так как наибольшие скоростироста трещин отмечены для металла сварногороста трещин отмечены для металла сварного

абсорбера. Характеристики циклическойтрещиностойкости

admin — Wed, 17 Apr 2013 21:13:36 +0000

абсорбера. Характеристики циклическойтрещиностойкости металла разных элементовсосудов представлены в табл. 6.3.7.Исследование циклической трещиностойкостисварного соединения натурного корпусапылеуловителя показало, что наиболее высокиезначения скорости роста трещин наблюдаются вметалле шва, наименьшие – в стали 10Г2Ш. Этирезультаты находятся в хорошем соответствии сданными по скорости роста трещин в металлемодельного сварного соединения.Наиболее часто применяемыми материаламидля сосудов, работающих под давлением,являются низколегированные стали – 09Г2С,16ГС, 17Г1С, 10Г2С1, а для патрубков и люков -сталь 10Г2 (10Г2Ш). Для большого количествасосудов диапазон изменения рабочих температурсоставляет от -60 °С (температура окружающейсреды) до +300 °С.Рис. 63.50. Внешний вид трещины в сварномсоединении патрубка входа газа с корпусомпылеуловителя (а) и скорость роста трещинв разных зонах сварного соединения (б):1 – сталь 09Г2С; 2 – металл сварного шва;3 – сталь 10Г2Шda/ йыр м/циклРис. 63.51. Циклическая трещиностойкостьразличных зон сварного соединения натурногопылеуловителя и модельного сварногосоединения:1 – 5 – модельное соединение; 6 – 8 – металлнатурного пылеуловителя; 1, 6 – сталь 09Г2С;2, 7 – сталь 10Г2Ш; 3, 8 – металл сварного шва;4 – ЗТВ стали 09Г2С; 5 – ЗТВ стали 10Г2Ш590 Глава 6.3. ЦИКЛИЧЕСКАЯ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ590 Глава 6.3. ЦИКЛИЧЕСКАЯ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ

технологических особенностей отдельныхпылеуловителей

admin — Wed, 17 Apr 2013 21:13:32 +0000

технологических особенностей отдельныхпылеуловителей.Наиболее нагруженными зонами пылеуловителейявляются галтсльные переходышвов приварки патрубков.Анализ характера распределения напряженийв галтелях шва приварки входного патрубкаи результаты оценки вибронагруженно-сти показали наличие значительных статическихи циклических нагрузок от входного трубопровода,а также расположение наиболеециклически нагруженных локальных зон – вгоризонтальной плоскости галтельных переходовшвов приварки патрубков входа газа.Для оценки остаточного срока службысосуда при наличии в металле дефектов необходимоучитывать все действующие напряжения,условия эксплуатации сосудов, работающихпод давлением, и свойства материала вэтих условиях, в том числе его сопротивлениеразвитию усталостных трещин под воздействиемстатических и циклических нагрузок.На основе полученных экспериментальныхданных по скорости роста усталостныхтрещин построены кинетические диаграммыусталостного разрушения для сталей 09Г2С,10Г2Ш и металла сварного шва натурного пылеуловителяпосле 3-х лет эксплуатации(рис. 6.3.50). На рис. 6.3.51 приведено сопоставлениекинетических диаграмм усталостногоразрушения металла различных зон натурного имодельного сварных соединений корпуса сосудас патрубком. Сталь 16ГС и се сварные соединенияисследовали применительно к корпусуисследовали применительно к корпусу

сверх проектного и обеспечение безопаснойэксплуатации

admin — Wed, 17 Apr 2013 21:13:29 +0000

сверх проектного и обеспечение безопаснойэксплуатации оборудования на продлеваемыйсрок службы. Аналогичные задачи возникаюти в других отраслях промышленности, в которыхнизколегированные стали нашли самоеширокое применение.Для решения этих задач необходимо выполнитьцелый комплекс мероприятий, включающий,в том числе расчет остаточного срокаслужбы оборудования на основе характеристикциклической трещиностойкости сталей исварных соединений.В процессе эксплуатации на объектахнефтяной и газовой отрасли имели место случаизарождения и развития трещин в наиболеенагруженных зонах сосудов, работающих поддавлением, как например, повреждения и разрушенияна циклонных пылеуловителях, установленныхна компрессорных станциях магистральныхтрубопроводовБыло выполнено исследование напряженно-деформированного состояния наиболее нагруженныхзон сосудов.Анализ результатов тснзомстрическихизмерений позволил установить, что в процессеэксплуатации корпус пылеуловителя и особенно,зоны приварки патрубков входа и выРАСПРОСТРАНЕНИЕУСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН В СТАЛЯХ РАЗЛИЧНЫХ И КЛАССОВ 589хода газа подвергаются воздействию статическихи циклических напряжений в широкомдиапазоне частот от 2 до 75 Гц (более значимыенапряжения – в диапазоне частот от 2 до32 Гц). Уровень действующих напряженийзависит от режима эксплуатации и конструкторско-зависит от режима эксплуатации и конструкторско-

и т.д. Так, в области малых трещин получено,что величина

admin — Wed, 17 Apr 2013 21:13:26 +0000

и т.д. Так, в области малых трещин получено,что величина Кор уменьшается при уменьшениидлины трещины.Были проведены исследования на сплаве7075-Т6 для определения Кор (или соответствующегонапряжения раскрытия трещины аор)в зависимости от коэффициента асимметриицикла нагружения и длины трещины в областималых длин трещин (рис. 6.3.49).Наблюдения проводили для длин трещинот 3 мкм при различных величинах R. Получено,что при R = 0,5 зависимость аор / <ттахот длины трещины практически отсутствует.При R = 0 существует зависимость отношенияGop / tfmax от длины трещины с последующейстабилизацией уровня аор. При R = -1 – навсем протяжении изменения длины трещины -до 40 мкм наблюдается явная зависимостьG o p t G шах от ес длины. Приведенные результатыучитывают при расчете длительности периодароста малых трещин.63.7. РАСПРОСТРАНЕНИЕ УСТАЛОСТНЫХТРЕЩИН В СТАЛЯХ РАЗЛИЧНЫХ ГРУППИ КЛАССОВ6.3.7.1. НИЗКОЛЕГИРОВАНННЫЕ СТАЛИ ДЛЯСОСУДОВ, РАБОТАЮЩИХ ПОД ДАВЛЕНИЕМНа объектах добычи и транспортировкигаза, газового конденсата и нефти ОАО «Газпром»,а также на объектах их транспортировкиработает большое количество оборудования,срок службы которого достиг проектного(20 – 30 лет), приближается к нему или дажепревосходит его. В связи с этим важнейшимизадачами становятся: обоснование возможностипродления срока службы оборудованияпродления срока службы оборудования

Использование J-интеграла, т.е. упругопластическогоподхода

admin — Wed, 17 Apr 2013 21:13:22 +0000

Использование J-интеграла, т.е. упругопластическогоподхода для описания развитиямалых трещин второго типа, позволяет несколькоувеличить точность расчета.Дальнейшим развитием методов прогнозированияскорости роста малых трещин являетсяразработка моделей, построенных на эффектезакрытия трещины при смыкании ееберегов.Вследствие этого размах коэффициентаинтенсивности напряжений реально продвигающийтрещину, уменьшится.Аэфф — шах — Кар.Причиной смыкания берегов трещины могутслужить: пластическое поведение материалав вершине трещины, наличие коррозии (образованиеоксидных соединений), шероховатостьберегов в вершине трещины. Последняя причинанаиболее характерна для малых трещин.588 Глава 6.3. ЦИКЛИЧЕСКАЯ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ6.3.6. Величины рассеяния скорости роста малых трещин и параметры уравнения (6.3.6)для малых трещин ряда А1-снлавовМатериал С – 10“7 п Slgv ((daldN)при АК = 5 МПа • ми2АК-1чТ (плита) 2,2 2,49 0,08В95очТ2 (плита) 3,5 2,32 0,031973Т2 (плита) 2,5 2,41 0,04Д16чТ (пр. проф.) 5,3 2,13 0,061163Т (лист) 1,6 2,51 0,05В93пчТ2 (штамповка) 2,8 2,47 0,07Gap /Фтах1,0Рис. 6.3.49. Зависимость отношения о ор/ о тах отдлины трещины при различных значениях R :ао = 3 мкм; Ьо = 9 мкмВеличина Кор зависит от ряда параметров:размера зерна, нагрузки, длины трещины, частотынагружения, коэффициента асимметриинагружения, коэффициента асимметрии