Главная -> Словарь

Усталостное разрушение

Расчет усталостной прочности проводят только для резьбовых соединений, работающих при переменной нагрузке. Если нагрузка на болт изменяется от 0 до максимального значения Рб, то переменное напряжение цикла ац = х^б/2/7.

Уменьшение усталостной прочности металлов и сплавов обнаруживается почти во всех коррозионных средах, и чем выше

Нормы колебаний трубопроводов. За критерий безопасной работы трубопровода было принято допустимое с точки зрения усталостной прочности напряжение в наиболее опасном его сечении. Учитывая, что непосредственное измерение напряжений в трубопроводе является весьма трудоемкой операцией, в качестве контрольной приняли амплитуду перемещения, зависящую от напряжения в наиболее опасном сечении трубопровода. Исходя из переменных нагрузок в трубопроводах и запаса прочно-

Перед механической обработкой заготовку вала подвергают правке. Сложность правки заключается в том, что заготовка имеет большую массу и длину. Правку осуществляют на специаладом прессе усилием 5 МН, на котором поворот заготовки и перемещение пуансона вдоль ее оси полностью автоматизированы. Правят до получения биения не более 5 мм на всей дайне заготовки. Заготовку подвергают термообработке после предварительной токарной обработки. Целью термообработки является улучшение структуры и снижение чувствительности материала к концентрации напряжений, а также повышение корро-зионно-усталостной прочности. После термообработки заготовка должна иметь следующие свойства: предел текучести as не менее 750 МПа; относительное ф сужение не менее 45%; ударная вязкость ак не менее 0,7 МДж/м2; твердость по Бринеллю НВ 269—341.

ния при а = 340 ±10 МПа от 10675 до 13050. Эффективнее влияет на повышение коррозионно-усталостной прочности стали смесь ингибиторов ИФХАНГАЗ-1 и "Донбасс-1" при содержании 0,2 и 0,3 % соответственно, повышающая число циклов до разрушения до 28150. При этом увеличение содержания смеси ингибиторов в 2 раза не приводит к усилению их защитного эффекта.

Рост коррозионно-усталостной прочности углеродистой стали в присутствии ингибиторов в значительной мере связан с подавлением ими локальных коррозионных процессов и тем, что при этом практически не образуются сульфидные пленки, способствующие эффективному функционированию гальванических пар металл - сульфид.

Для вскрытия продуктивных пластов любой проницаемости с низким пластовым давлением, проводки скважины в осложненных геологических условиях, бурения скважин при высоких температурах применяют буровые растворы на нефтяной основе , гидронефтяные эмульсии и инвертные эмульсии . Эти растворы оказывают смазывающее действие, увеличивают срок службы бурового оборудования. Условный предел коррозионно-уста-лостной прочности при базе испытания 10 млн. циклов для стали группы прочности Д составил на воздухе 260 МПа, в буровом растворе на водной основе 90 МПа, в эмульсии дизельного топлива с минерализованной водой в соотношении 1 : 1 160 МПа. Введенные поверхностно-активные вещества увеличили предел коррозионно-усталостной прочности образцов стали марки Д до 240 МПа.

Для титанового сплава ВТ1-0, который в хлорсодержащей среде является более коррозионно-стойким материалом, чем сталь 40ХН и алюминиевый сплав Д16-Т, не наблюдается снижения усталостной прочности, а предел выносливости даже несколько повышается. Для стали 40ХН и алюминиевого сплава Д16-Т в модельной среде бурового раствора наблюдается снижение усталостной прочности в 6,5 и в 2 раза соответственно. Применение высокопрочных нецементуемых сталей с высокими показателями прочности и пластичности позволяет повысить предел коррозионной усталости. Такие свойства можно достигнуть, снижая граничное содержание углерода в а-твердом растворе легированием карбид-образующими элементами , упрочняющими феррит мелкодис-

Детали из полиформальдегида характеризуются очень низким коэффициентом трения , почти не изменяющимся в интервале 20—120° и при нагрузке до 175 кг/см2. По сопротивлению истирающим усилиям, по усталостной прочности, по сопротивлению ползучести полиформальдегид превосходит большинство термопластичных полимеров . Его используют для прядения волокон и для изготовления пленок из расплава полимера с последующей ориентацией. Из полимера изготовляют различные детали машин .

Циклическая вязкость чугуна определяется обычно при касательном напряжении, равном '/з предела текучести при растяжении. Чем меньше характеристики статической и усталостной прочности, тем больше циклическая вязкость. Это объясняется количеством и формой графита .

Марка по ГОСТам 1412—54 и 7293—54 Предел статической прочности при ИВ Предел усталостной прочности при

Коррозионно-усталостное разрушение материалов ТГО происходит в результате сложных процессов, среди которых важнейшим является механоэлектрохимическое взаимодействие напряженного металла с коррозионно-активной средой. С учетом стадийного характера замедленного усталостного разрушения и показанной кинетики изменения физико-механических и электрохимических свойств трубных материалов по мере накопления ими усталостных повреждений выявлялась кинетика изменения тонкой структуры, физико-механических и электрохимических свойств рассматриваемых материалов в процессе их коррозионной усталости.

Тонкие структурные изменения, происходящие при коррозионной усталости, являются следствием механохимических процессов, имеющих автокаталитический характер: деформационное упрочнение поверхности металла, повышая его химический потенциал, приводит к ускоренному механохимическому растворению запирающего слоя, то есть к стимуляции хемомеханического эффекта. Последний, в свою очередь, за счет пластифицирующего действия способствует более энергичному деформационному упрочнению поверхностных слоев металла и последующему еще более ускоренному механохимическому их растворению и повторению описанного цикла. Уровень микроискажений кристаллической решетки при этом колеблется по амплитуде более интенсивно, чем на воздухе, вызывая ускоренное коррозионно-усталостное разрушение. Коррозионно-усталостная долговечность в итоге оказывается примерно в 2 раза меньше, чем долговечность на воздухе. Наблюдается аналогичная зависимость и микротвердости от числа циклов нагружения этой стали.

При исследовании противоизносных свойств авиационных топлив необходимо наряду с изучением описанных выше зависимостей изучить механизм взаимодействия топлива с металлами контактируе-мых поверхностей. Многочисленные наблюдения за поверхностями трения, изучение состава продуктов износа, процессов, происходящих в тонких поверхностных слоях металлов, позволяют составить следующую общую схему взаимодействия топлив с металлами в процессе трения. Как только металлический образец погружается в топливо, на его поверхности адсорбируются поверхностно-активные молекулы гетероатомных соединений , а также молекулярный кислород и образуется тонкий граничный слой. Этот слой может воспринимать сравнительно большие, нормальные к поверхностям трения нагрузки и легко деформируется при приложении тангенциальных напряжений. При контактировании двух металлических поверхностей между ними будет находиться граничный слой из адсорбированных молекул. Если контактная нагрузка, скорость относительного перемещения и объемная температура топлива невелики, то тонкая граничная пленка выполняет роль эффективной смазки, а поверхностные слои окислов металла подвергаются в основном упругой деформации, причем деформацией охвачены очень тонкие слои окислов. При многократном упругом передеформировании окисных слоев происходит их усталостное разрушение, а на месте разрушенных окислов образуются новые вследствие окисления металла кислородом, всегда присутствующим в топливе или выделяющимся при разложении гетероатомных кислородных соединений.

Таким образом, при трении металлов в топливе происходят два процесса: образование и рост поверхностных пленок, представляющих собой окислы, сульфиды, карбиды металла и усталостное разрушение этих пленок при многократном передеформировании. Интенсивность износа в каждом конкретном случае определяется свойствами и толщиной образующихся поверхностных пленок и их усталостной долговечностью. Графически этот процесс можно изобразить следующим образом : в первый период от т0до TJ, происходит образование и рост поверхностной пленки до равновесной толщины, после чего пленка работает от т^ до т2, затем наступает ее разрушение и цикл повторяется.

— тяга 118, 119 Усталостное разрушение 70 Установка для определения противо-износных свойств топлив при трении качения 36

Чугунные цилиндры редко выходят из строя из-за появления усталостных трещин, так как чугун малочувствителен к концентраторам напряжений. Однако в процессе эксплуатации у них появляются трещины, главным образом в местах клапанных окон вследствие чрезвычайно большого затягивания клапанов. Для стальных кованых и литых цилиндров характерно усталостное разрушение в результате длительной эксплуатации. Усталостные трещины образуются по галтелям, в местах концентраций напряжений, в клапанных окнах и головках .

агрессивность среды, тем резче понижение прочности. Такие факторы, как температура, концентрация кислорода, рН, наличие агрессивных ионов, оказывают влияние на коррозионную усталость. В отличие от коррозионного растрескивания, корро-зионно-усталостное разрушение не связано с присутствием в растворе специфических ионов.

Обычно фреттинг-коррозия развивается при различных прессовых посадках на вращающихся валах, в местах посадки лопаток турбин и компрессоров, в шлицевых, шпоночных, болтовых, винтовых и заклепочных соединениях. Фреттинг-коррозии подвержены канаты и канатные шкивы, контактные поверхности подшипников качения, передающих нагрузки в отсутствие качения, муфтовые соединения, контактные поверхности пружин, предохранительных клапанов и т. п. Повреждения от фреттинг-коррозии проявляются в виде натиров, налипаний металла, взрывов или раковин , полос или канавок локального износа, поверхностных микротрещин. На поверхностях происходит схватывание, микрорезание, усталостное разрушение микрообъемов, сопровождающееся окислением и коррозией. В зависимости от условий нагружения, свойств материалов и окружающей среды рдин из перечисленных процессов может играть ведущую роль, а остальные — сопутствующую.

Разрушение в результате усталости или коррозионной усталости происходит, как правило, из-за ошибок проектирования, когда не учитгылится реальные условия эксдуатации оборудования и spy-оопроьо.цои. с^роадшшь трещнл и этом случае происходит даже в катоднозищищёкнол конструкции под действием механического фактора в концентраторе напряжений. При этом устья трещини являются анодами и подвергаются анодному растворению, а стенки трещины - катадими. Поляризация от внешнего источника тока распространяется ни уотье трещинг, не оказывает положительного влияния ни корроаионно-усталостное разрушение и даже приводит к ускорении роста трещи;ш. Таким образом, время до разрушения

Во время хода всасывания зазор имеет первоначальное значение и частица окажется защемленной. В результате происходит внедрение частицы в рабочие поверхности и их износ. При многократном воздействии частиц, особенно естественных форм, происходит также усталостное; разрушение этих поверхностей. Защемлению частиц в зазоре плунжерной пары и износу поверхностей в значительной степени способствует скругление верхних кромок плунжера, как вынужденное при изготовлении , так и получаемое в результате износа верхних кромок плунжера при эксплуатации. Это, а также контактирование верхних кромок плунжера по его ходу с новыми участками втулки и наличие столба топлива с абразивными частицами над торцом плунжера вызывает максимальный износ плунжера, обычно раза в два больший, чем втулки. Исходя из этого, неправильно считают некоторые исследователи , что больший износ плунжера вызван тем, что он подвижен, а втулка неподвижна. Все это относительно, и можно считать, что втулка подвижна относительно неподвижного плунжера.

Принцип диагностирования нефтепроводов на сегодняшний день заключается в выявлении опасных дефектов, которые ликвидируются заменой дефектного участка трубопровода новым. Степень опасности этих дефектов определяется по остаточной прочности стенки труб. Подрастание оставшихся "неопасных" дефектов со временем эксплуатации нефтепроводов должно периодически контролироваться диагностированием через 3-5 лет. Следовательно, этот принцип определения остаточного ресурса металла труб имеет ряд недостатков, к числу которых относится и то, что современные диагностические аппараты не могут обнаружить поперечные усталостные трещины и трещинопо-добные дефекты, а также мелкие дефекты, размер которых находится за пределами их разрешающих способностей. Кроме того, к определению степени опасности дефектов подходят с позиции остаточной прочности стенки трубы, тогда как усталостное разрушение металла труб более чувствительно к дефектам , чем статическое нагружение. Более того, есть множество нефтепроводов или их отдельные участки , где невозможно провести внутритрубную диагностику. Следовательно, создание расчетных методов определения остаточного ресурса нефтепровода, учитывающих разные аспекты "неопасных" дефектов металла труб, является актуальной задачей надежности трубопроводного транспорта. Это особенно относится к длительно эксплуатируемым нефтепроводам.