Влияние переменных нагрузок на структуру и свойства сварных соединений низколегированных сталей

• Автор: Кусков, Константин Викторович
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 116 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ 10 НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

1.1 Основные положения усталостного разрушения металлических 10 сплавов

1.2 Особенности усталостного разрушения сварных соединений

1.3 Изменение структурных свойств низколегированных сталей 27 в процессе длительной эксплуатации

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ 3

2.1 Характеристика исследуемых материалов

2.2 Усталостные испытания

2.2.1 Образцы для испытаний

2.2.2 Методика проведения усталостных испытаний
2.3 Неразрушагощие методы контроля исследуемых образцов
2.4 Структурные исследования
3 УСТАЛОСТНОЕ РАЗРУШЕНИЕ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 56 НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ С РАЗЛИЧНЫМ СТРУКТУРНЫМ УПРОЧНЕНИЕМ
3.1 Результаты усталостных испытаний
3.2 Фрактографический анализ усталостных изломов
3.2.1 Визуальный (оптический) метод
3.2.2 Растровая электронная микроскопия
3.3 Механические свойства образцов, подвергнутых усталостным 75 испытаниям
3.3.1 Результаты определения микротвердости
3.3.2 Рентгеноструктурный анализ
3.3.3 Просвечивающая электронная микроскопия
3.3.4 Определение ударной вязкости
3.4 Математический анализ результатов усталостных испытаний и его графическая интерпретация
3.5 Разработка методики определения остаточного ресурса сварной конструкции
ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. В процессе эксплуатации оборудования и изделий машиностроения установлено, что разрушение большого числа объектов происходит при нагрузках ниже предела текучести. В результате многократного воздействия циклических нагрузок на материал происходит изменение его структуры и появляются микроскопические нарушения сплошности, которые впоследствии могут увеличиться в размерах и перерасти в очаг зарождения и развития трещины. Этому способствует многократное чередование областей с изменяющимися напряжениями. Циклические нагрузки воздействуют на большинство эксплуатирующихся изделий: мостовые
конструкции, авто- и железнодорожный транспорт, металлообрабатывающие станки и инструмент, прессы, летательные аппараты, подъемные механизмы, трубопроводы и т.д.
Сопротивление материала усталости в большой степени обусловлено структурой, напряженным состоянием и качеством поверхностного слоя. Отрицательное воздействие оказывают напряжения растяжения и многочисленные концентраторы напряжений: металлургические
(неметаллические включения, поры, ликвация, усадочные раковины), технологические (повышенная шероховатость, погрешности механической обработки), конструктивные (отверстия, выборки, проточки, переходные участки между сечениями детали с различной площадью) и эксплуатационные (коррозионные повреждения, углубления, трещины).
Сложность изучения и прогнозирования усталостного разрушения обусловлена тем, что зарождение и развитие трещин происходит в локальных объемах изделия, определяемых структурными составляющими материала и их ориентацией относительно действующих номинальных нагрузок. Это значительно усиливает вероятностный характер возникновения микротрещин, способных к дальнейшему развитию.

для принятия решения информация с помощью датчиков может быть получена в сравнительно короткие сроки и без какого-либо конструктивного вмешательства в исследуемые детали и металлоконструкции.
Отраслевой стандарт Министерства энергетики Российской Федерации [87] регламентирует расчёт остаточного ресурса трубопровода
• по минимальной вероятной толщине стенки трубы, установленной при проведении диагностики;
• по общему коррозионно-эрозионному износу стенки трубы (вероятностный расчет);
• по результатам диагностики с учетом опасности выявленных дефектов;
• по критерию зарождения трещин, установленным испытаниям на малоцикловую долговечность;
• по трещиностойкости;
• по статистическим данным отказов трубопроводов.
В частности, расчеты малоцикловой долговечности выполняются с учетом теоретических коэффициентов концентрации напряжений. При этом общее число циклов до разрушения N
К = Кз + Пр, (1.6)
где N3 - число циклов до зарождения трещины,
Ыр - число циклов роста трещины.
Параметры рассчитываются теоретически по уравнениям Коффина -
Менсона, испытания обычно проводятся с положительным коэффициентом асимметрии, т.е. при растягивающих нагрузках.
Результаты расчетов остаточного ресурса конкретного участка трубопровода, выполненные по указанным методикам, различаются приблизительно на полгода.