Влияние длительной эксплуатации и хранения на механические свойства и механизмы разрушения конструкционных материалов

• Автор: Демина, Юлия Андреевна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 147 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Критерии деградации свойств материалов

1.2. Структурные изменения, происходящие в материале в процессе длительной эксплуатации (механизмы деградации)

1.3. Факторы, оказывающие влияние на свойства материала в процессе эксплуатации

1.4. Вероятностные подходы к оценке механических характеристик и описанию процессов разрушения

1.5. Фрактодиагностика как метод анализа причин разрушения

Выводы по главе 1..,

Глава 2. Материалы и методы исследования

2.1. Материалы исследования

2.2. Механические испытания
2.2.1. Испытания на растяжение
2.2.2. Ударные испытания
2.2.3.Усталостные испытания
2.3. Методика снятия реплик с поверхности образцов и их анализа
2.4. Регистрация и методы обработки сигналов акустической эмиссии
2.5. Фрактографические исследования
2.6. Методы статистической обработки данных исследования
Выводы по главе
Глава 3. Механические свойства и особенности кинетики усталостного разрушения сталей 20, 45 и Э76Ф после их длительного хранения и
эксплуатации
3.1. Исследование стали 20 после ее длительного хранения в течение

3.1.1. Оценка механических свойств при статическом и циклическом нагружениях

3.1.2. Анализ микрорельефа разрушения
3.1.3. Кинетика множественного разрушения при циклическом нагружении
3.1.3.1. Исследование пластической зоны
3.1.3.2. Исследование поврежденности в пластической зоне
3.1.3.3. Кинетика роста усталостных трещин
3.2. Исследование стали 45 после ее длительного хранения в течение 50 лет
3.2.1. Оценка механических свойств при статическом и циклическом нагружениях
3.2.2 . Анализ микрорельефа разрушения
3.3. Исследование рельсовой стали Э76Ф после эксплуатации
3.3.1. Оценка механических свойств при статическом и циклическом нагружениях
3.3.2. Исследование кинетики множественного разрушения при циклическом нагружении
3.3.3 . Анализ микрорельефа разрушения
Выводы по главе
Глава 4. Влияние длительной эксплуатации на механические свойства и механизмы разрушения материала крупногабаритных емкостей из сплава АМгб
4.1. Статическое растяжение
4.2. Циклическое растяжение
4.3. Исследование изломов образцов, испытанных при статическом и
циклическом растяжении
Выводы по главе
Глава 5. Оценка состояния материала продуктопровода (сталь 09Г2С) после его длительной эксплуатации
5.1. Испытания на ударный изгиб
5.2. Испытания при статическом нагружении

5.3. Сравнение данных оценки механических свойств материала продуктопровода после эксплуатации с механическими свойствами стали
09Г2С в исходном состоянии
Выводы по главе
Глава 6. Оценка вероятности разрушения и взаимосвязь статистических характеристик с механическими свойствами и механизмами
разрушения
6.1. Результаты ударных испытаний стали
6.2 Статистический анализ результатов испытаний при ударном и циклическом нагружениях
6.2.1. Двухпараметрическое распределение Вейбулла
6.2.2. Простое экспоненциальное распределение
6.3. Оценка величины напряжения разрушения по параметрам усталостного излома компрессорных лопаток
6.3.1. Макро- и микрорельеф изломов лопаток
6.3.2. Влияние амплитуды напряжения на параметры изломов лопаток
Выводы по главе
Общие выводы по диссертационной работе
Список литературы
Приложение

• формированием карбидов по границам зерен [21 - 22] и
образованием дефектов в виде «каверн» по границам ферритно-перлитных зерен [76 - 77];
• увеличением площади межфазных границ феррит-цементит, способствующим более интенсивному насыщению металла водородом и последующему водородному расслоению металла трубопроводов [61, 73]
• образованием микротрещин, обусловленных образованием и
ростом зародышей новых карбидных частиц [66,81];
• термодеформационным старением, рекристаллизацией [67] и
тепловой хрупкостью [68 - 69].
Кроме этого, длительная эксплуатация может приводить к развитию пор и образованию сплошной цепочки карбидов по границам зерен в нержавеющей стали с аустенитной структурой при повышенных температурах [70].
Рассмотрим основные факторы, влияющие на процессы деградации материала в течение длительной эксплуатации.
1.3. Факторы, оказывающие влияние на свойства материала в процессе эксплуатации
Существенное влияние на свойства материала различных конструкций в процессе эксплуатации могут оказывать перепады температур, неоднородность распределения нагрузок, воздействие коррозионно-активной среды и водорода, наличие концентраторов напряжений и др.
Неравномерность распределения нагрузки и воздействие указанных факторов приводят к образованию областей локализованной деформации, в которых деградационные процессы протекают более интенсивно.
Так, в работе [66] отмечается, что при одинаковых сроках эксплуатации в металле труб на начальных участках магистральных трубопроводов происходит более интенсивное снижение параметров сопротивления