Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 [ 47 ] 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170

Величину /ic, пропорциональную площади ОАСЕ на диаграмме P~v (или P - f), вычисляют по формуле

у,. =--•

Применительно к образцам со сварными соединениями приведенный выше метод испытаний используется для оценки трещиностойкости отдельных зон соединения, в которых наносится надрез и наводится усталостная трещина. Однако при испыта-

Штип

B0°

Рис. 6 25 Сварные образцы для испытаний на трещиностойкость а и б - с протяженным внутренним и поверхностным непроваром [14], в - с поверх постным Непроваром ограниченной длины [14], г - конструкция образца для получения при сварке непровара ограниченной длины [15]

ниях зоны сплавления и зоны термического влияния затруднительно точное изготовление надреза и возможен увод усталостной трещины из нужной зоны. Наиболее подходящими в этом случае являются образцы с К-образным сварным соединением, в которых надрез изготавливается со стороны вертикальной кромки.

В образцах со сварными соединениями для испытаний на трещиностойкость надрез и усталостная трещина могут быть заменены трещиноподобным дефектом, искусственно созданным в процессе сварки, например, непроваром с нулевым зазором (рис. 6.25) [14]. Одно из условий такой замены состоит в том, чтобы радиус закругления в вершине дефекта не превышал 1 % от глубины дефекта. При условиях а0,86ао,2 и />-2,5s в вершине трещины достигается состояние плоской деформации, необходимое для определения К\с- КИН для сварных образцов может быть рассчитан по формулам для образцов I и П типов: К= yiO-\lh

hk........ О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

Yi........ 1,255 1,255 1,288 1,328 1,392 1,490 1,635

Yii ....... 1,99 2,11 2,43 2,95 2,76 - -

arctgn

ДЛЯ образца III типа: /(=1,775 0 Vo- -- ; alb > V3 + a/6s;

Л = 1,12-0,96a/b; B = l-a/s(l -l,5a/b); C-0,26 a/b(6 -2- .

Применение сварных образцов с непроваром позволяет существенно упростить и ускорить их изготовление, испытывать

металл сварного соединения в исходном состоянии после сварки или последующей термообработки (без его видоизменения при наведении усталостной трещины), выполнять испытания непосредственно после сварки, когда металл находится в неравновесном состоянии. Так, например, можно исследовать процесс развития холодных трещин в соединениях легированных сталей - их остановки или сквозного выхода на поверхность. При этом разрушение, как правило, происходит по зонам, обладающим минимальным сопротивлением развитию трещин [15].

Следует отметить, что если при испытании сварных образцов с непроваром затруднительно построение диаграммы р - w, то для сравнительной количественной оценки в качестве критерия трещиностой-кости вместо Kic можно использовать значение Кс*, рассчитанное по максимальным разрушающим напряжениям Отах.

При возможности фиксирования кинетики медленного роста трещины также могут быть получены пороговые значения КИН: /Стз -соответствующее зарождению трещины глубиной ~0,1 мм; /Стр - началу медленного роста трещины; Кт - остановки трещины (при исследовании роста холодной трещины).

Испытания на трещиностойкость при циклическом нагружении (основные) -выполняются для следующих условий: нагружение по простому периодическому закону с синусоидальной формой цикла, коэффициент асимметрии R = -0,1; частота / = = 10-20 Гц, число циклов iVlO [16]. При специальных испытаниях имитируются эксплуатационные условия работы конструкций, применительно к которым определяются характеристики трещиностойкости. В процессе испытаний устанавливают скорость роста трещины У(А АЛ, dl/dN), где А/ - средний при-

Рис. 6 26. Вид зависимости скорости роста трещин (V) при усталостном нагружении от величины КИН

рост длины трещины при заданных условиях испытаний и зависимость V 07 К (рис. 6.26):

dl/dN = V* (K„,IK*r,

где К* и п - параметры зависимости.

Измерение Д/ производят различными способами: замером меток на изломе образцов, образующихся в результате действия максимальных и минимальных нагрузок цикла; по разности электрических потенциалов в определенных точках образца при росте трещины и др.

К* соответствует У*, равной 10" м/цикл. Величину п определяют по углу наклона средней части зависимости аппроксимируемой прямой в двойных логарифмических координатах.

В результате испытаний определяют следующие характеристики трещиностойкости при циклическом нагружении: Kth - пороговый КИН, при котором начинается страгивание трещины; /(ifc -критический КИН, при котором происходит лавинообразное развитие трещины. Величину Kfc принимают равной /(ifc при удовлетворении следующих условий:

1) наибольший размер пластической зоны у вершины трещины не должен превышать 10 % ее длины и расстояние от ее вершины до края образца;

2) /Стах<0,8ао,2л/Г и аах<0,8а„.2.

Размер зоны пластической деформации определяют визуально на полированной поверхности образца.

Максимальная допустимая нагрузка, при нагружении до которой возможна работа конструкции с медленно растущей трещиной, может быть определена Ко- При КИН свыше Ко начинается ускоренный рост трещины, неминуемо приводящий к разрушению конструкции. По аналогии со статическим нагружением Ко подобен Kq или К\с-

Раздел 2 углеродистые

- и низколегированные стали

Глава 7. Углеродистые стали (Хакимов А. Н.) 7.1. Назначение сталей

Углеродистые стали широко применяются при изготовлении конструкций мостов, строительных сооружений, подъемно-транспортных н дорожных машин, оборудования для нефтяной и газовой промышленности. Температурная область их применения может охватывать диапазон от -40 до -f425°C