Оценка долговечности аппаратов, подверженных малоцикловой усталости, по скорости ультразвука: На примере стали 09Г2С тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.09, кандидат технических наук Наумкин, Евгений Анатольевич

• Наумкин, Евгений Анатольевич
• кандидат технических наук
• 2000

Заключение диссертации по теме «Машины и агрегаты нефтеперерабатывающих и химических производств», Наумкин, Евгений Анатольевич

ОБЩИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Установлено, что в исследуемой области напряжений разрушение в зоне термического влияния стали 09Г2С происходит быстрее, чем в зоне сварного шва и основном металле.

2. Скорость распространения продольных ультразвуковых волн в сварном соединении стали 09Г2С ниже, чем в основном металле; после циклического нагружения снижается как в основном металле, так и в сварном шве, причем, характер снижения скорости для всех уровней накопления повреждений одинаков; скорость распространения продольных ультразвуковых волн в различных направлениях проката различна.

3. Изменение скорости распространения ультразвуковых продольных волн по мере накопления уровня усталостных повреждений в зоне термического влияния стали 09Г2С происходит быстрее, чем в зоне сварного шва и основном металле.

4. По результатам механических испытаний видно, что резкое снижение временного сопротивления для зоны термического влияния стали 09Г2С наблюдается при уровне накопления усталостных повреждений более 0,5, а условный предел текучести до уровня накопления усталостных повреждений равной 0,5 незначительно возрастает, а затем плавно снижается.

104

5. Существенных изменений микроструктуры для исходного состояния и после деформации во всех зонах сварного соединения стали 09Г2С при увеличении в 400 раз не обнаружено.

6. Установлено, что с увеличением амплитудного напряжения площадь зоны долома в зоне термического влияния стали 09Г2С увеличивается в большей степени, чем для основного металла.

7. Получена зависимость фрактальной размерности поверхности разрушения в зоне термического влияния стали 09Г2С от уровня накопленных повреждений.

8. Причиной изменения скорости ультразвука является увеличение порообразования, причем скорость ультразвука в материале остается неизменной, а снижение происходит между порами, которые приводят к отражению, рассеянию и дифракции.

9. Разработан метод оценки долговечности аппаратов, подверженных малоцикловой усталости, по скорости ультразвука.

105

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Наумкин, Евгений Анатольевич, 2000 год

1. Карзов Г.П., Леонов В.П., Тимофеев Б.Т. Сварные сосуды высокого давления: Прочность и долговечность. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982. - 287 с.

2. Кудрявцев И.В., Наумченков Н.Е. Усталость сварных конструкций. М.: Машиностроение, 1976. - С. 26-51.

3. Труфяков В. И. Усталость сварных соединений. Киев: НауковэДумка, 19 1973.- С. 4-17.

4. ГОСТ 23.207-78. Сопротивление усталости. Основные термины , определения и обозначения. М.: Государственный комитет СССР тандартагу11978. - С. 51.

5. Романов А.Н. Разрушение при малоцикловом нагружении. М.: Думк^ 191988. - С. 3-24.

6. ГОСТ 2860-65. Металлы. Методы испытания на усталость. М.: государственный комитет СССР по стандартам, 1965. - С. 42.

7. Махутов H.A. и др. Прочность конструкций при малоцикловом нагружении. М.: Наука, 1983. - С. 14-18.

8. Кузеев И.Р. Совершенствование технологии и повышение долговечности реакционных аппаратов термодеструктивных процессов переработки углеводородного сырья. Дис. д-ра техн. наук.- Уфа, 1987,- 429 с.106

9. Хвсров М. М., Нигматуллин P.P.// ФТТ. 1990. Т. 32., № 8.- С. 22 2297.

10. Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1984.- 312 с.

11. Болотин В.В. Ресурс машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1990. - 448 с.

12. Газиев Р. Р. Оценка долговечности биметаллических аппаратов на примере реактора установки замедленного коксования. Дис. канд. техн. наук. Уфа, 1992.- 191 с.

13. Гусев A.C. Сопротивление усталости и живучесть конструкций при случайных нагрузках.- М.: Машиностроение, 1989.- 248 с.

14. Miner М.А, Cumulative Damage in Fatigue.- j. Appl. Mech. 12 (1945), P. A.159 A164.

15. Коллинз Дж. Повреждение материалов в конструкциях. Анализ, предсказание, предотвращение.- М.: Мир, 1984.- 624 с.

16. Никольс Р. Конструирование и технология изготовления сосудов давления.- М.: Машиностроение, 1975.- 464 с.

17. Corten Н. Т., Dolan Т. J.Cumulative Fatigue Damage.- Proceedings of International Conference of Fatigue of Metals. ASME and IME (1956), P. 235 246.

18. Marco S. M., Starkey W. L. A Concept of Fatigue Damage. ASME Transations, 76 (1954), P. 627-643.107

19. Riechart F. E., Nevmark N. M. An Hypothesis for the Determination of Cumulative Damage in Fatigue.- ASTM Proceedings, 48 (1946), P.767.

20. Marin J. Mechanical Behavior of Engineering Materials. -Englewood Cliffs, N. J. Prentice Holl, 1962.

21. Grover H. I. An Observation Consering the Cycle Ratio in Cumulative Damage. Fatigue in Aircrafts Structures, STR - 274, American Society for Testing and Materials. Philadelphia, 1960, P. 120-124.

22. Manson S. S., Freche J. C., Ensign C. R. Application of a Double Linear Damage Rule to Cumulative Fatigue. Fatigue Crack Propagation, STR-415, Philadelphia, 1966, P. 384-412.

23. Gatts R. R. Application of a Cumulative Damage Concept to Fatigue. ASME Transactions, 83, Series D, N4. 1961. P. 529.

24. Henry D. L. Theory of Fatigue Damage Accumulation in Steel. -Transactions, 77 (1956), P. 913.

25. Керштейн И.М., Клюшников В.Д., Ломакин E.B. Основы экспериментальной механики разрушения.- М.: Изд-во Моск. унта, 1989.- 140 с.

26. Дульнев Р.А., Жукова Г.А. Методы суммирования повреждений при малоцикловом нагружении.- М.: ЦИАМ, 1986. N227.- 70 с.

27. Сафарян М.К., Иванцов О.М. Проектирование и сооружение108стальных резервуаров.- М.: Гостоптехиздат, 1961.- 328 с.

28. Махутов H.A. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность.- М.: Машиностроение, 1981.- 272 с.

29. Гусенков А.П., Москвитин Г.В., Хорошилов В.Н. Малоцикловая прочность оболочечных конструкций.- М.: Наука, 1989.- 254 с.

30. Давиденков H.H., Сахаров П.С. Влияние наклепа на хрупкость стали // ЖТФ.- 1987.- N 7.- с. 675-690.

31. ГОСТ 1497-84 (CT СЭВ 471-77), ГОСТ 9651-84 (CT СЭВ 119478), ГОСТ 11150-84, ГОСТ 11704-84. Металлы. Методы испытания на растяжение. М.: Изд-во стандартов, 1985.- 63 с.

32. Руководящий документ "Рекомендации по разработке методик определения ресурса остаточной работоспособности действующего технологического оборудования химических, нефтеперерабатывающих и газоперерабатывающих производств".

33. ГОСТ 14249-89 (CT СЭВ 596-86, CT СЭВ 597-77, CT СЭВ 103978, CT СЭВ 1041-78). Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.- М.: Изд-во стандартов, 1987.- 65 с.

34. ГОСТ 25.859-83 (CT СЭВ 3684-82). Сосуды и аппараты стальные. Нормы и методы расчета нг прочность при малоцикловых нагрузках.-М.: Изд-во стандартов, 1983.-30 с.

35. Гудков A.A. Трещиностойкость стали.- М.: Металлургия, 1989.376 с.

36. Методы и средства оценки трещиностойкости конструкционных материалов // Сб. науч. трудов.- Киев.: Наукова Думка, 1981.

37. Романив О.Н., Ткач А.Н. Микромеханическое моделирование вязкости разрушения металлов и сплавов. // Физ.-хим. механика материалов.- 1987, N5.- с. 5-22.

38. Трощенко В.Т., Покровский В.В., Ярусевич B.JL, Ясний П.В. и др. Исследование влияния температуры на трещиностойкость стали и сварного соединения // Проблемы прочности.- 1988.- N2.-с.8-14.

39. Унификация методов испытания металлов на трещиностойкость // Сб. статей. М.: Изд-во стандартов, 1982. Вып.2.- 84 с.110

40. ГОСТ 25.506. 85. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении.- М.: Изд-во стандартов, 1985.- 62 с.

41. Черепанов Г.П. Прикладная математика и механика, 1967, Т. 31, Вып.З с. 376-488.

42. Rise J. R. "Journ. Appl. Mech.", 1968, V. 35, P.379-385.

43. Керштейн И.М., Клюшников В.Д., Ломакин E.B. Основы экспериментальной механики разрушения.- М.: Изд-во Моск. унта, 1989.- 140 с.

44. Махутов H.A. Расчетные характеристики сопротивления хрупкому разрушению и методы их определения (Обзор). // Зав. Лаб., 1976, N8.-с. 987-996.

45. Леонов М.Я., Панасюк В.В. -"Прикладная механика", 1959, Т.5, N4. С.391- 401.

46. Ebrahimi F., Ali J.A. Evaluation of published date on ductile initiation fracture toughness of low-alloy structural steels // J. Test and Eval- 1988.16 N1.-P. 113-123.

47. Георгиев M.H., Дьяконов B.H., Межова Н.Я. и др. К вопросу о наличии связи между ударной вязкостью и критическим значением коэффициента интенсивности напряжений // Зав. лаб.-1990.-N4.-с. 85-86.1.l

48. Гиренко B.C., Дядин В.П. Зависимости между ударной вязкостью и критериями механики разрушения 81С , К1С конструкционных сталей и их сварных соединений // Автомат, сварка,- 1985.-N9.- с. 13-20.

49. Головин С.А., Пушкар A.B. Микропластичность и усталость металлов.-М.: Металлургия, 1980.

50. Красовский А .Я. Хрупкость металлов при низких температурах. Киев.: Наукова Думка. 1980,- 340 с.

51. Драгунов Ю.Г. Разработка методов обеспечения сопротивления хрупкому разрушению корпусов ВВЭР С использованием корреляционной зависимости статической трещиностойкости и ударной вязкости. Автореф. дис. канд. техн. наук.- М., 1989.- 24 с.

52. Лебедев A.A., Марусий О.И., Чаусов Н.Г. и др. Кинетика разрушения листового пластичного материала да заключительной стадии деформирования // Пробл. прочности.- 1982.- N12- с. 18-25.

53. Лебедев A.A., Марусий О.И., Чаусов Н.Г. и др. Исследование кинетики разрушения пластичных материалов на заключительной стадии деформирования // Пробл. прочности.- 1983.- N2- с. 12-18.

54. Лебедев A.A., Чаусов Н.Г. Феноменологические основы оценки трещиностойкости материалов по параметрам спадающих участков диаграмм деформаций // Пробл. прочности.- 1982.- N1- с. 6-10.112

55. Чаусов Н.Г., Лебедев A.A., Драгунов Ю.Г., Гетманчук A.B., Комолов В.М. Оценка трещиностойкости корпусной стали 15Х2МФА в разных состояниях по данным испытания малогабаритных образцов // Пробл. прочности.- 1992.- N12- с. 310.

56. Гусенков А.П. Прочность при изотермическом и неизотермическом нагружении. М.: Машиностроение, 1983. -240 с.

57. Испытания при малоцикловом нагружении // Научно-техническое сотрудничество стран членов СЭВ: Методические указания. - М.: МЦНТИ, 1986. - 88 с.

58. Махутов H.A., Зацаринный В.В., Базарас Ж.Л. и др. Статистические закономерности малоциклового разрушения.- М.: Наука, 1989.- 252 с.

59. Механика малоциклового разрушения / Под общ. ред. H.A. Махутова, А.Н. Романова.- М.: Наука, 1986.- 264 с.

60. Прочность при малоцикловом нагружении / Под общ. ред. H.A. Махутова.- М.: Наука, 1983.- 271 с.

61. Прочность конструкций при малоцикловом нагружении / H.A. Махутов, А.З. Воробьев, М.М. Гаденин и др.- М.: Наука, 1983.271 с.

62. Когаев В.П., Махутов H.A., Гусенков А.П. Расчет деталей113машин и конструкций на прочность и долговечность. Справочник.- М.: Машиностроение, 1985.- 224 с.

63. Серенсен С.В., Когаев В.П., Шнейдерович P.M. Несущая способность и расчеты деталей машин на прочность.- М.: Машиностроение, 1975.- 488 с.

64. Валиев Р.З., Вергазов А.Н., Герцман В.Ю. Кристаллогеометрический анализ межкристаллитных границ в практике электронной микроскопии.- М.: Наука.- 1991.- 232.С.

65. Мэнсон С Температурные напряжения и малоцикловая усталость / Пер. с англ.- М.: Машиностроение, 1974.- 334.С.

66. Березин B.JL, Шутов В.Е. Прочность и устойчивость резервуаров.- М.: Недра, 1973.- 200 с.

67. Mason W. P. Physical Acoustics and the Properties of Solids, Princeton, N. J., 1958.

68. Love A. E. H. Theory of Elasticity, London and New York, 1934.

69. Kolsky H. Stress Waves in Solids, Oxford, 1953.

70. Prager W. Introduction to Mechanics of Continua, Boston, 1961.

71. Sommerfeld A. Mechanics of Deformable Bodies, New York, 1950.

72. MsSkimin H. J. Acoust. Soc. Am, 22, 413 (1950)

73. Granato A, de Klerk J, Truell R. Phys. Rev, 108, 895 (1957).

74. Hikata A, Click В. B, Elbaum C, Truell R. Acta Met, 10, 423 (1962).114

75. Truell R. Journ. Appl. Phys., 30, 1275 (1959).

76. Truell R. Journ. Appl. Phys., 32, 1601 (1961).

77. Stein F., Einspruch N., Truell R. Journ. Appl. Phys., 30, 820 (1959).

78. Stein F., Einspruch N., Truell R. Journ. Appl. Phys., 30, 1756 (1959).

79. Einspruch N., Truell R. Journ. Appl. Phys., 33, 3087 (1962).

80. Zener C. Elasticity and Anelasticity of Metals, Chicago, 1948, p. 14.

81. P. Труэлл, Ч. Эльбаум, Б. Чик. Ультразвуковые методы в физике твердого тела.- М.: Изд-во "Мир", 1972.

82. B.C. Иванова, A.C. Баланкин, И.Ж. Бунин, A.A. Оксогоев. Синергетика и фракталы в материаловедении.- М.: Наука, 1994.383 с.

83. Mandelbrot В.В., Passoj D.E., Pullax A. J.// Nature, 1984. Vol. 308. P. 721-722.

84. Pande C.S., Richards L.E., Louat N. et al.// Acta met. 1987. Vol. 35, №7. P. 1633-1637.

85. Meisel L.V.// J. Phys. D. 1991. Vol. 24, № 6. P. 942-952.

86. Hao Y., Wang Z.G., Tian J.F. // Mater. Sei. And Eng. A. 1993. Vol. 161, №2. P. 195-200.

87. Underwood E.E., Banerji K.//Mater. Sei. Eng. 1986. Vol. 80, № 1. P. 1-14.

88. Kleiser T, Bosek M. // Ztshr. Metallk. 1986. Bd. 77, № 9. S. 582115587.

89. Gobel LR.// Ibid. 1991. Bd. 82, N 11. S. 858-868.

90. Tanaka M., Lizuka H.// Ibid. № 6.S. 442-447.

91. Ishikawa K. // J. Mater. Sei. Lett. 1990. № 9. P. 400 402.

92. B.E. Панин, B.E. Егорушкин, П.В. Макаров и др. Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов. -Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 1995. -Т.1.- 298 с; Т 2.-317 с.

93. В.Г. Сорокин, A.B. Волосникова, С.А. Вяткин и др. Марочник сталей и сплавов. / Под общ. Ред. В.Г. Сорокина М.: Машиностроение, 1989. - 640 с.

94. ГОСТ 25502 79. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость. М.: Изд-во стандартов, 1980. -32 е.: (Гос. стандарты СССР)

95. ГОСТ 24217 80. Машины для испытаний металлов на усталость. Типы. Основные параметры. М.: Изд-во стандартов, 1980. - 32 е.: (Гос. стандарты СССР)

96. X. Вашуль. Практическая металлография. Методы изготовления образцов. Пер. с нем. -М.: Металлургия, 1988. 320 с.

97. ГОСТ 6507 90. Микрометры. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1980. - 32 е.: (Гос. стандарты СССР)

98. В.И. Воскресенский Лабораторный практикум