Деградация механических свойств и параметров сопротивления разрушению феррито-перлитных и перлитных сталей при длительной эксплуатации

• Автор: Ливанова, Ольга Викторовна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Виды и механизмы разрушения стальных изделий

1.2. Состав, структура и свойства низколегированных трубных сталей.

1.3. Деформационное старение железа и стали.

1.4 Диагностика дефектов в трубах магистральных трубопроводов.

1.5. Особенности структуры и механических свойств высокопрочной арматурной проволоки для преднанряженных железобетонных конструкций мостов

Глава 2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

Глава 3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1. Материалы исследования.

3.2. Механические испытания.

3.3. Измерение внутреннего трения.
3.4.Структурные исследования
3.5. Водородная проницаемость.
3.6. Рентгеноструктурные исследования.
3.7. Статистический анализ экспериментальных результатов
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ
ОБСУЖДНИЕ
4.1. Исследование механизма деградации механических свойств и параметров сопротивления разрушению металла труб действующих трубопроводов
4.1.1. Влияние длительной эксплуатации трубопроводов на комплекс механических свойств и параметров сопротивления разрушению металла труб действующих трубопроводов.
4.1.2. Влияние силовых условий эксплуатации трубопроводов на комплекс механических свойств и параметров сопротивления разрушению металла труб действующих трубопроводов.
4.1.3. Исследование механизма деградации механических свойств и сопротивления разрушению металла труб.
4.1.3.1 .Микроструктура
4.1.3.2. Склонность к деформационному старению
4.1.3.3. Температурная зависимость внутреннего трения.
4.1.3.4. Рентгеноструктурные исследования
4.1.3.5.Водородопроницаемост ь.
4.1.3.6.Содержание водорода
4.1.4. Восстановление свойств нормализацией.
4.1.5. Способ оценки остаточного ресурса металла труб
4.2. Влияние длительной эксплуатации на конструкционную прочность,
структурное состояние и склонность к замедленному разрушению высокопрочной стальной арматурной проволоки.
4.2.1. Оценка коррозионной поврежденности.
4.2.2. Исследование механических свойств
4.2.3. Испытания на замедленное хрупкое разрушение в условиях одновременного воздействия напряжения, коррозионной среды и
водорода.
4.2.4. Механизм деградации механических свойств и сопротивления разрушению высокопрочной стальной арматурной проволоки
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


В микроскопическом масштабе разрушение по нормали это разрушение от внутреннего шейкообразования или от среза по чередующимся плоскостям, наклоненным под углом к оси. Однако макроскопический сдвиг здесь незначителен или полностью отсутствует. Самым обычным типом вязкого разрушения, распространенных в технике металлов является, чашечкаконус. Среди всех явлений, происходящих в процессе развития вязкого разрушения, зарождения несплошностей, их роста и объединения, образования трещины и ее продвижения до момента окончательного разрушения критическим является зарождение несплошностей. Рост трещины часто связывают с исчерпанием пластичности по мере того, как материал впереди растущей полости деформируется под действием возникающих там высоких напряжений. При достижении критической деформации данный элемент материала разрушается. Но для распространения разрушения всегда необходима дальнейшая пластическая деформация. Петч 4, 5 показал, что влияние размера зерна на вязкое и хрупкое разрушение стали одинаково. Трещины образуются в пластической области, но эти трещины не могут расти, и материал пластически деформируется до тех пор, пока предел текучести не повышается до значения, при котором образуются трещины, способные увеличиваться в размере. Хрупкое разрушение. Примерное значение теоретической прочности упругого тела можно определить по методу, разработанному Орованом и 4 Поляни 6, 7, 8. Подстановка обычных значений Е, а и у дает превышение теоретической прочности над экспериментальной на порядка. Гриффитс 9 предположил, что в хрупком материале имеются трещины, которые вызывают концентрацию напряжений, достаточную для локального превышения теоретической прочности, благодаря чему становится возможным их распространение. Трещина растет только в том случае, если свободная энергия системы в результате ее распространения уменьшается, то есть, если убыль потенциальной энергии деформации, превышает прирост поверхностной энергии полости трещины. Теория Гриффитса оказалась вполне справедливой только для аморфных материалов. Орован 6 предложил видоизменить формулу Гриффитса, для того, что4 бы сделать ее применимой к металлам. Дислокационная теория разрушения. В ее основе лежит представление о разрушении, как о следствии пластической деформации. Одним из первых механизм, объясняющий зарождение трещины скола в результате негомогенной пластической деформации, предложил Зинер . Как видно из рис. А они образуют скопления, и у вершины этой плоскости скольжения возникает большая концентрация сдвиговых напряжений. Так как краевая дислокация создается экстраплоскостью атомов, расположенной перпендикулярно плоскости скольжения, группа дислокаций п, имеющая вектор Бюргерса Ь создает клин с основанием ЭпЬ АВ, который вызывает высокие растягивающие напряжения в плоскости скола АА. Когда это напряжение превзойдет силы межатомной связи материала, возникает трещина скола. Из гипотезы Зинера следует, что образование трещины и развитие разрушения являются результатом пластической деформации. Если частицы второй фазы выделяются по границам зерен, то зарождение трещины облегчается изза возможного разрушения самой частицы. Когда плоскости скола частицы и матрицы совпадают, трещина легко переходит в матрицу. При большой разориентации плоскостей скола пересечение границы раздела частицаматрица затруднено и продвижение трещины тормозится 1,. Описанный механизм действует при наличии достаточно мощных дислокационных барьеров, которыми могут служить границы зерен в поликристаллах или частицы более твердой второй фазы. Рис. Механизмы зарождения трещины скола а модель Зинера общий случай б модель Коттрелла для ОЦКрешетки в модель Гилмена и Стро для ГПУрешетки . В чистых монокристаллах отсутствуют как частицы второй фазы, так и границы зерен. Можно предположить, что в самом процессе деформации образуются барьеры, которые оказываются достаточно прочными для блокирования дислокаций и развития высоких концентраций напряжения. Токая модель была предложена Коттреллом для металлов с ОЦКрешеткой рис. Она рассматривает скольжение дислокаций по двум пересекающимся системам 0 1.