Исследование механизмов релаксации внутренних напряжений в стенке резервуара и их влияние на развитие процессов разрушения

• Автор: Назарова, Мария Николаевна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 104 с. : ил

Содержание

Введение
Глава 1 Обзор литературы
1.1 Анализ методик оценки остаточного ресурса резервуаров
1.2 Микроструктура, механические свойства металлов и сплавов
1.3 Влияние пластической деформации на эволюцию дислокационной структуры металлов и сплавов
1.4 Влияние структуры металлов на параметры трещиностойкости
1.5 Постановка задач исследования
Глава 2 Материал и методики исследования
2.1 Выбор и обоснование материала для исследований
2.2 Методика металлографических исследований
2.3 Методики механических испытаний
2.4 Определение характеристик трещиностойкости при статическом нагружении
2.5 Методика электронно-микроскопических исследований
Глава 3 Исследование механизмов релаксации внутренних напряжений в стенке резервуара
3.1 Исследование механизмов релаксации внутренних напряжений после различных видов циклической деформации методами металлографии
3.2 Эволюция дислокационной структуры ферритно-перлитной стали БСтЗсп при циклической деформации
Г лава 4 Влияние структурных факторов на механические свойства и развитие процессов разрушения стали
4.1 Влияние дислокационной структуры на механические свойства и развитие процессов ударного разрушения стали
4.2 Влияние дислокационной структуры на развитие процессов усталостного разрушения стали
4.3 Влияние структурных факторов на остаточный ресурс стали при циклической деформации
4.4 Пример оценки остаточного ресурса РВС после 40 лет эксплуатации
Заключение
Список использованных источников
Примечания

Введение
В настоящее время значительное число вертикальных стальных резервуаров (РВС) в нашей стране эксплуатируется более 30-40 лет. Естественно встает вопрос об их дальнейшей безопасной эксплуатации. Для решения этого вопроса необходимо иметь не только данные технической диагностики и напряженно-деформированного состояния, определяемого условиями внешней среды и геометрией объекта обследования [1, 3, 4], но и результаты структурного состояния стали, от которого зависят механические свойства и развитие процессов разрушения.
Современные методы технической диагностики позволяют обнаруживать многие дефекты, как в стенке, так и в сварных швах резервуаров, учитывать наличие этих дефектов при расчетах на прочность и устойчивость [1, 16, 37, 38, 62, 65, 95, 98]. Однако, несмотря на достигнутые успехи, до сих пор нет надежных методик, позволяющих провести оценку остаточного ресурса длительно эксплуатируемых РВС. Отчасти это объясняется не только сложностью решения вопроса, но и недостатком экспериментальных знаний о механизмах релаксации внутренних напряжений возникающих в процессе длительной эксплуатации в стенке РВС, определяющих механические свойства и развитие процессов разрушения. Исследование этих вопросов представляется актуальной задачей, и было вызвано не только научным, но и практическим интересом, поскольку открывается возможность разработки методик оценки остаточного ресурса РВС с учетом реальных структурных факторов.
В этой связи целью настоящей работы явилось проведение исследований механизмов релаксации внутренних напряжений в зернах феррита низкоуглеродистой стали, а также изучение влияния структурных факторов на развитие процессов разрушения и их роли в оценке остаточного ресурса длительно эксплуатируемых резервуаров.
Для достижения этой цели решали следующие задачи:

Особенно сильно на вязкость разрушения всех групп сплавов влияют примеси и легирующие добавки, вызывающие образование избыточных фаз. Как правило, при увеличении концентрации таких элементов в сплаве вязкость разрушения снижается. Поэтому повышение чистоты, а во многих случаях и снижение легированности промышленных сплавов - одно из основных направлений повышения их трещиностойкости.
Трещиностойкость связана с фазовым составом сплавов. Избыточные фазы, увеличение их объемной доли в пластичной матрице всегда снижают вязкость разрушения. При этом в отличие от механических свойств гладких образцов значения К/с и Кс сильно зависят не только и часто не столько от дисперсных вторичных выделений, образующихся в результате распада твердого раствора, сколько от наличия относительно грубых (микронных размеров) выделений фаз кристаллизационного происхождения. Это особенно четко проявляется на алюминиевых сплавах, где вредное влияние примесей железа и кремния обусловлено образованием таких избыточных фаз. Степень этого влияния можно проиллюстрировать на примере сплава В95 в виде плит толщиной 80 мм: если содержание железа и кремния меньше 0,15%, то К/с= 40 МПам1/2, если сплав содержит 0,5% и 0,7% Бе, то вязкость разрушения снижается до 28 МПам172.
Дисперсные вторичные выделения избыточных фаз, образующихся при старении или отпуске, также существенно сказываются на трещиностойкости. После старения вязкость разрушения обычно ниже, а после отпуска (сталей) выше, чем в закаленном состоянии.
Характеристики трещиностойкости, как и другие механические свойства, анизотропны [39, 71, 72, 75, 80, 88 и т.д.]. Анизотропия вязкости разрушения деформированных полуфабрикатов, обусловленная их текстурой, имеет важное практическое значение.