Явления усталости, ползучести и релаксации металлов

Усталость металла – постепенное накопление повреждений в металле, под действием цикличных нагрузок приводящих к возникновению трещин и щелей.

Свойство металла сопротивляться усталости называется выносливостью.

Под действием цикличной знакоперемещающей нагрузки в металле развивается первоначально микротрещина которая перерастает в макротрещину. Это приводит к уменьшению живого сечения в металле. В этом сечении увеличивается напряжение и при его знач.больше предела прочности возникает внезапное хрупкое разрушение детали.

Для оценки способности металла сопротивляться развитию усталости, опытным путем определяют характеристику + предел выносливости – это напряжения при которых в металле еще не возникла первоначальная микротрещина усталости. Испытания проводят при знакоперемещенном циклическом режиме.

	G

R=G_min/G_max

Ползучесть – это явление, заключающееся в том, что металл нагружают при постоянной высокой тем-ре медленно и непрерывно пластически деформируют под воздействием постоянных во времени напряжений. В результате развития ползучести увеличивается диаметр и уменьшается толщина стенок трубы. Деталь, проработавшая долгое время в условиях ползучести, подвержена пластической деформации во много раз больше, чем при кратковременной перегрузке при той же температуре.

	Eпл

τ

B

C

A

C^||

АВ – стадия не установившейся ползучести, здесь деформация возникает при положительной нагрузке и исчезает после ее снятия.

ВС – стадия установившейся ползучести пластичной деформации возрастает с постоянной скоростью.

СD – стадия разрушения – аварийный рост ползучести.

Длительность каждой стадии зависит от свойств металла, тем-ры, напряжения, иногда ползучесть может протекать в течении длительного времени и практически не достигает третей стадии. Если напряжения и тем-ра слишком высоки, то может отсутствовать 2 стадия.

Меры по снижению ползучести.

1. подбор металла с высокой степенью чистоты обработки поверхности;
2. при ремонте или монтаже не допускать образование концентратов напряжения;
3. при эксплуатации – это строгая дисциплина режима работы всех агрегатов – контроль за деформацией узлов и соединений.

Релаксацией называется процесс самопроизвольного уменьшения напряжения G со временем τ при постоянной деформации и неизменно высокой тем-ре.

Релаксация напряжений наблюдается в местах фланцевых соединений, в трубах паропроводов, в пружинах подверженных самокомпенсации тепловых расширений.

Явление релаксации во фланцевом соединении трубопровода.

На рисунке представлен типичный пример изделия работающего в условиях релаксации – шпилька фланцевого соединения. Для обеспечения плотности фланцевого соединения поверхность фланца должна быть прижата к прокладке с определенным усилием, создающем требуемое удельное давление на поверхности контакта. С течением времени напряжение в шпильках созданное первоначальным натягом, снижается в результате релаксации и возникает опасность разгерметизации т.е.ослабление.

Меры по обеспечению безопасности.

1. при ремонте или монтаже веление упругих прокладок.
2. при эксплуатации периодичный контроль затяжки соединений.

Дата добавления: 2014-01-07