Главная -> Словарь

Разрушение происходит

Задирное изнашивание - разрушение поверхности при недостаточном смазывании, в результате чего на поверхности образуются отдельные царапины, задиры .

Эрозией называют разрушение поверхности металла, вызванное коррозионно-механическим воздействием быстро движущейся среды. По характеру наносимых при этом повреждений и механизму процесса различают следующие виды эрозии: кавитаци-онную, струйную и фреттинг-коррозию.

Эрозионный износ. Многие среды, с которыми соприкасаются детали оборудования, содержат твердые частицы . В некоторых случаях вся среда состоит из таких частиц либо из более или менее крупных кусков . При движении твердых веществ относительно детали в местах соприкосновения с поверхностью происходит ее абразивное истирание или стачивание. Аналогичный износ наблюдается также при сильных и продолжительных ударах о поверхность жидких и паровых струй, не содержащих абразивных включений. Разрушение поверхности детали, происходящее под действием трения и удара со стороны рабочей среды, называют эрозионным износом. Величина эрозионного износа зависит от физико-механических свойств поверхности детали и среды, удельного давления на поверхности контакта или силы удара, относительной скорости и характера взаимного движения среды и поверхности детали, а также от размера твердых частиц.

Коррозионный износ. Коррозионный износ — наиболее распространенный вид износа оборудования химических и нефтеперерабатывающих заводов. Его предотвращение или уменьшение позволяет поддер-живате стабильное состояние оборудования в условиях эксплуатации. Под коррозией понимают разрушение поверхности металла, являющееся следствием протекания химических или электрохимических процессов. Сущность этих процессов, характер и результат их протекания определяются взаимодействием металла со средой. Коррозия бывает сплошной, местной, межкристаллитной и селективной. При сплошной коррозии поверхность детали изйашивается относительно равномерно. По степени равномерности коррозионного разрушения поверхностного слоя различают сплошную равномерную и сплошную неравномерную коррозии. Равномерная коррозия протекает в слабокислых растворах солей и кислот, а также в тех случаях, когда контакт среды с поверхностью детали происходит без завихрений. При местной коррозии разрушение распространяется не по всей поверхности контакта со средой, а охватывает только отдельные участки поверхности и локализуется на них. При этом образуются кратеры и углубления, развитие которых может привести к появлению сквозных отверстий. Разновидностями местной коррозии являются коррозия отдельными пятнами, язвенная и точечная. Межкристаллшпная, или интеркри-сталтапная, коррозия — разрушение металлов по границам зерен. Этот вид коррозии характерен для деталей, изготовленных из хромоникелевых аустешггных сталей, широко применяемых в химическом машиностроении, а также из медноалюминиевых , магниевоалюминие-вых и некоторых других сплавов. Глубоко проникшую межкристаллитную коррозию называют транскристаллитной. Селективная, или структурно-избирательная, коррозия заключается в разрушении одной или одновременно нескольких структурных составляющих металла.

Несмотря на то, что толщина метастабильного поверхностного сплава Fe-Ta составляет около 7' нм, благоприятное воздействие тантала на коррозионное поведение железа оказывается весьма стойким. Эту стойкость объясняют тем, что растворение и разрушение поверхности сплава Fe-Ta происходит локально и неоднородно и связано с избирательным растворением железа из поверхностного слоя сплава. После девяти полных разверток потенциокинетической поляризации общее содержание тантала в поверхностном слое сплава составляет около 90 % от начального содержания тантала после имплантации.

Кавитационное разрушение — это повреждение металла, связанное с гидравлическим ударом жидкости в местах «схлопывания» пузырьков газа на границе жидкости с твердым телом. При попадании потока жидкости в область пониженного давления пузырьки газа в жидкости расширяются, а при переходе жидкости в зону повышенного давления они сжимаются с большой скоростью, «схлопываются», что сопровождается гидравлическим ударом. Области пониженного давления образуются при расширении потока, вращении жидкости, наличии препятствий на пути потока или вследствие вибрации. Многократное «схлопывание» пузырьков газа на поверхности металла вызывает повреждение защитных пленок, деформацию и разрушение поверхности металла. Кавитацион-ному разрушению подвержены всасывающие патрубки и рабочие колеса насосов, трубы в местах сужений и резких поворотов направления потока, гидротехнические сооружения и др.

Влияние взвешенных частиц на разрушение поверхности оборудования проявляется при больших скоростях потока и их содержании, превышающем критическую концентрацию .

Эрозионный износ. Многие среды, с которыми соприкасаются детали оборудования, содержат твердые частицы . В некоторых случаях вся среда состоит из таких частиц либо из более или менее крупных кусков . При движении твердых веществ относительно детали в местах соприкосновения с поверхностью происходит ее абразивное истирание или стачивание. Аналогичный износ наблюдается также при сильных и продолжительных ударах о поверхность жидких и паровых струй, не содержащих абразивных включений. Разрушение поверхности детали, происходящее под действием трения и удара со стороны рабочей среды, называют эрозионным износом. Величина эрозионного износа зависит от физико-механических свойств поверхности дегали и среды, удельного давления на поверхности контакта или силы удара, относительной скорости и характера взаимного движения среды и поверхности детали, а также от размера твердых частиц.

Коррозионный износ. Коррозионный износ — наиболее распространенный вид износа оборудования химических и нефтеперерабатывающих заводов. Его предотвращение или уменьшение позволяет поддер-живачъ стабильное состояние оборудования в условиях эксплуатации. Под коррозией понимают разрушение поверхности металла, являющееся следствием протекания химических или электрохимических процессов. Сущность этих процессов, характер и результат их протекания определяются взаимодействием металла со средой. Коррозия бывает сплошной, местной, межкристаплитной и селективной. При сплошной коррозии поверхность детали изнашивается относительно равномерно. По степени равномерности коррозионного разрушения поверхностного слоя различают сплошную равномерную и сплошную неравномерную коррозии. Равномерная коррозия протекает в слабокислых растворах солей и кислот, а также в тех случаях, когда контакт среды с поверхностью детали происходит без завихрений. При местной коррозии разрушение распространяется не по всей поверхности контакта со средой, а охватывает только отдельные участки поверхности и локализуется на них. При этом образуются кратеры и углубления, развитие которых может привести к появлению сквозных отверстий. Разновидностями местной коррозии являются коррозия отдельными пятнами, язвенная и точечная. Межкристалтапная, или интеркри-сталлитная, коррозия — разрушение металлов по границам зерен. Этот вид коррозии характерен для деталей, изготовленных из хромоникелевых аустенитных сталей, широко применяемых в химическом машиностроении, а также из медноалюминиевых , магвиевоалюминие-вых и некоторых других сплавов. Глубоко проникшую межкристаллитную коррозию называют транекристаллитной. Селективная, или структурно-избирательная, коррозия заключается в разрушении одной или одновременно нескольких структурных составляющих металла.

В ряде работ исследовано изменение компонентного состава битумов при старении. Показано , что в случае дорожных битумов с невысоким содержанием асфальтенов старение сопровождается переходом смол в асфальтены при почти неизменном содержании масел. Напротив, в случае кровельных битумов старение сводится к повышению в битуме содержания асфальтенов и уменьшению содержания углеводородов при практически неизменном количестве смол. При этом изменение содержания отдельных компонентов под действием атмосферных факторов наступает значительно раньше, чем физическое разрушение поверхности битума .

Под коррозией понимают разрушение поверхности металла под действием химических или электрохимических процессов. Коррозионный износ металлов вызывают самые разнообразные соединения: кислоты, щелочи, вода, многие газы и другие вещества. Коррозия резервуаров, цистерн, топливных баков, трубопроводов, деталей топливопо-дающей аппаратуры происходит при наличии в топливе коррозион-но-агрессивных соединений, таких как водорастворимые (мине-

трещины; 3) механический долом. Межкристаллитный механизм зарождения трещин связан с выявленной значительной повреждаемостью границ зерен карбонат-бикарбонатной средой, образующейся в приэлектродном слое катодно-поляризуемой поверхности трубы. Как это было показано в результате проведенных исследований , прямое воздействие солей угольной кислоты на сталь при наличии поляризации вызывало селективное травление границ зерен. На сталях группы прочности Х70 чаще наблюдается транскристаллитный механизм образования трещин на' первом этапе развития, вероятно, вследствие, более интенсивного влияния механического фактора на процесс разрушения стали. На втором этапе, при растворении металла, трещина развивается в основном перпендикулярно поверхности трубы. Причем следует отметить, что первый и второй этапы обычно обратимо чередуются. На третьем этапе разрушение происходит по вязкому механизму под углом примерно 45" к поверхности трубы . Причем на магистральных газопроводах, подвергнутых переиспытанию избыточным давлением, разрушение может происходить по схеме: 1 -2-3-2-3 .

Установлено, что усталостная долговечность сплавов 36НХТЮ и 68НХВКТЮ примерно в 7 раз выше долговечности сплава 40НКХТЮМД, что связано с ограниченным запасом его пластичности. Проведенные фрактографические исследования поверхности изломов показали, что большая часть поверхности излома сплава 40НКХТЮМД имеет бороздчатую топографию. Равномерное распространение трещины изредка прерывается на включениях. Разрушение происходит по межкристал-литному механизму. Иной характер разрушения наблюдается у сплавов 36НХТЮ и 68НХВКТЮ. Поверхность излома имеет извилистый рельеф в направлении фронта развития трещины. На ' имеющихся включениях магистральная трещина меняет свое направление. Между фронтом стабильно развивающейся трещины и зоной ее нестабильного роста, наблюдающегося при доломе, имеются зоны вытяжек, свидетельствующих о значительно большей пластичности этих сплавов .

В процессе трения, как известно, важна специфика образования и разрушения фрикционных связей. Образование фрикционных связей характерно в основном для сухого трения, однако в той или иной мере оно реализуется и при граничной смазке в условиях неоднородности микрорельефа поверхности и неравномерности распределения нагрузки на фактической площади контакта. Согласно теории И. В. Крагельского , различают пять видов фрикционных связей: упругое оттеснение материала, пластическое оттеснение материала, микрорезание, адгезионное нарушение фрикционных связей, когезионный отрыв. Упругое оттеснение материала наблюдается в случае, когда действующая нагрузка не приводит к возникновению в зоне контакта напряжений, превышающих предел текучести. В этом случае такой важный трибо-логический параметр, как износ, возможен лишь в результате фрикционной усталости. Пластическое оттеснение происходит при контактных напряжениях, превышающих предел текучести . Микрорезание наблюдается при-напряжениях или деформациях, достигающих разрушающих значений . Адгезионное нарушение фрикционной связи непосредственно не приводит к разрушениям, но вносит определенный вклад в величину напряжений, действующих на контакт. Когезионный отрыв возникает в случае, если прочность фрикционной связи выше прочности нижележащего материала.

Относительные скорости, с которыми может протекать гидрогенизационное обессеривание различных нефтяных фракций, изучались, главным образом, качественно как на индивидуальных соединениях, так и на нефтяных фракциях. Рассмотрение термодинамики гидрообессеривания показывает, что процесс гидроочистки позволяет эффективно удалять все типы сернистых соединений; нетиофеновая сера удаляется легче, чем сера тиофеновых соединений. Разрушение происходит в следующем порядке: меркаптаны, полисульфиды, сульфиды, производные тиофена. Кроме того, скорость гидрогенизационного обессеривания уменьшается с увеличением молекулярного веса удаляемых сернистых соединений.

Мягкие и твердые прослойки соответственно имеют пониженные и повышенные прочностные свойства и возникают, например, при сварке термоупрочненных и закаливающихся сталей. В развитых мягких прослойках разрушение происходит в результате косого среза или конуса , аналогично разрушение однородного металла. С уменьшением ширины мягкой прослойки характер разрушения заметно изменяется . В достаточно узких прослойках участок прямого излома занимает большую часть прослойки, чем зоны среза. Это объясняется тем, что в тонких мягких прослойках в результате стеснения деформаций мягкого металла развивается объемное напряженное состояние, жесткость которого тем больше, чем уже прослойка. При некоторых геометрических и механических ограничениях, несмотря на наличие мягких прослоек в сварных соединениях, разрушение может происходить по основному металлу. Твердые прослойки, ориентированные перпендикулярно действию нагрузки, практически не влияют на характер разрушения. Разрушение таких соединений происходит по линии сплавления или по основному мягкому металлу . В плане несущей способности считается более опасным случай, когда твердые прослойки располагаются параллельно действующему усилию . Разрушение таких соединений, как правило, происходит в результате хрупкого разрыва твердых прослоек с последующим вязким или квазихрупким изломом мягких прослоек. Часто при таких испытаниях образцов отмечается расслоение слоев .

происходят по механизму вязкого или хрупкого разрушения. Заметим, что в кислых средах, вызывающих общую коррозию, часто отмечается заметное снижение относительного сужения, хотя равномерное удлинение может быть таким же, как и при испытаниях на воздухе. Важно подчеркнуть, что только лишь в условиях общей коррозии может реализоваться вязкое разрушение бездефектного металла оборудования при нормальных режимах эксплуатации. Это можно объяснить тем, что несмотря на постоянство действующей на объект нагрузки, из-за уменьшения рабочего сечения при коррозии напряжения и деформации возрастают, и в определенный момент времени возможно наступление текучести металла, а затем потеря устойчивости пластических деформаций по аналогичному механизму при растяжении образца монотонно возрастающей нагрузкой . В условиях локализованной коррозии коррозионные поражения инициируются в областях с выраженной механохимической неоднородностью свойств. При этом окончательное разрушение происходит в результате сдвига или отрыва . Часто имеет место сквозное коррозионное поражение в виде язв без участков долома. Коррозионное растрескивание возможно даже при отсутствии макроскопических дефектов или концентраторов напряжений, например, в средах, содержащих влажный сероводород. Разрушение при коррозионном растрескивании, как правило, хрупкое. В сварных соединениях в большинстве случаев коррозионное растрескивание инициируется в местах перехода от металла шва к основному металлу . Особенностью разрушений при кор-розионно-механическом воздействии является наличие на изломах продуктов коррозии, большого количества коррозионных поражений, ветвление трещин и др.

Таким образом, в зависимости от металла, условий и характера нагружения разрушение происходит по механизму вязкого или хрупкого разрушений. Вязкое разрушение реализуется в результате макроскопической или локальной потери устойчивости пластических деформаций. Деформации, предшествующие вязкому разрушению, достаточно велики и составляют более 10-15%. При нормальных условиях эксплуатации трубопроводов и сосудов вязкое разрушение возможно лишь при наличии макроскопических дефектов. Излом при вязком разрушении волокнистый, иногда имеет шиферность, древовидность,

Процесс образования новых поверхностей в новом теле под нагрузкой связывают с явлением разрушения. Если тело изолировано от внешней среды, разрушение происходит без потери массы. В противном случае разрушение сопровождается с той или иной степенью потери массы в зависимости от активности внешней среды. В некоторых случаях для возникновения разрушения необязательно приложение внешней нагрузки, например, при коррозионном воздействии, хотя в ряде случаев существенно ускоряет его. Разрушение рассматривается не как элементарный акт, а как процесс постепенного образования новых поверхностей в микро- и макромасштабах. В связи с этим механизм разрушения изучают в двух аспектах: физика разрушения, базирующаяся на атомных , дислокационных и других моделях и механика разрушения, в основу которой положены модели и реальные конструкции с макроскопическими дефектами . В процессе нагружения твердого тела совершается работа и в материале возникают силы сопротивления деформированию, оцениваемые компонентами тензора напряжений и деформаций. В определенный момент времени какой-либо механический фактор Q достигает некоторого критического значения R , после чего конструкция переходит в новое состояние разрушение происходит без пластической деформации. После разрушения можно заново составить тело прежних размеров из осколков зазоров между ними.

Считается, что для данной температуры и скорости деформирования величины GIC и Кю являются постоянными материала. Функция Кс от толщины t максимальна в области малых трещин. При Gc близким к GIC имеем прямой излом, разрушение происходит путем отрыва и сопротивление разрушению минимально. С уменьшением толщины доля пластической деформации и затраты энергии перед трещиной . При этом возникает утонение или боковая утяжка на лицевых поверхностях образца перед вершиной трещины. Разрушение происходит срезом по типу косого излома. В этом случае, задача по существу трехмерная, плоскость трещины поворачивается и излом становится косым .