Дефектная структура

Используют показатели качества сварки двух видов: альтернативные (да, нет) и количественные (измеримые). Альтернативные показатели — это обычно доля брака Б = «Б/л или доля дефектных элементов д==пд/п. Их вычисляют исходя из числа бракованных я Б или дефектных яд элементов в выборке из единиц продукции стыков или участков шва; п — общее число элементов.

Утрата работоспособного состояния изделия (полная или частичная) называется отказом. Отказы можно разделить на отказы функционирования, при которых прекращается выполнение функций (например, поломка зубьев) и отказы параметрические, при которых в недопустимых пределах изменяются некоторые параметры (показатели) объекта (например, точность). Отказы по своей природе могут быть связаны с разрушением деталей или их поверхностей (поломки, выкрашивание, износ, коррозия) или не связаны с разрушением (засоре-•ние каналов, ослабление соединений). Отказы бывают полные и частичные: внезапные (например, поломки), постепенные (изнашивание, коррозия и др.) и постепенные по развитию, но внезапные по проявлению (усталость); опасные для жизни человека, тяжелые и легкие; устранимые и неустранимые. По времени возникновения отказы делятся на при-работочные (возникающие в первый период эксплуатации и связанные с отсутствием приработки и с попаданием в сборку дефектных элементов); отказы при нормальной эксплуатации (до проявления постепенных износовых отказов) и износовые отказы, к которым в теории

Опасность влияния дефектов на работоспособность зависит от их вида и типа, а также от многих конструктивных и эксплуатационных факторов [21, 22]. Эти факторы детерминированы, т. е. относятся к конкретным конструкциям, дефектам и технологическим процессам. В реальном производстве следует учитывать засоренность продукции дефектами, т. е. статистические показатели дефектности. К ним относят долю дефектных элементов в партии и долю брака или исправимых элементов с недопустимыми дефектами. Числовые характеристики появившихся дефектов можно считать случайными величинами. Для них справедливы вероятностные модели — статистические распределения. Например, размер появляюших-

Опасность влияния дефектов на работоспособность зависит от их вида и типа, а также от многих конструктивных и эксплуатационных факторов [21, 22]. Эти факторы детерминированы, т. е. относятся к конкретным конструкциям, дефектам и технологическим процессам. В реальном производстве следует учитывать засоренность продукции дефектами, т. е. статистические показатели дефектности. К ним относят долю дефектных элементов в партии и долю брака или исправимых элементов с недопустимыми дефектами. Числовые характеристики появившихся дефектов можно считать случайными величинами. Для них справедливы вероятностные модели — статистические распределения. Например, размер появляющих-

трацией растворенного водорода 25—35 см3/кг. Было показано, что при отсутствии дефектных топливных элементов не происходит ускорение коррозии циркалоя при облучении в реакторе. Отмечены ускорение коррозии оболочек дефектных элементов в направлении потока от дефекта и зависимость скорости коррозии герметичного элемента от его положения по отношению к дефектному элементу. Разумным является предположение, что ускорение коррозии при наличии .повреждений в оболочках является следствием отложения продуктов деления на поверхностях. Наблюдения Даниеля и др. [37], возможно, связаны с дополнительными неконтролируемыми изменениями при коррозионных испытаниях в реакторе, которые не могут быть сейчас установлены. Этим, по-видимому, объясняется малое ускорение коррозии циркалоя в потоке быстрых нейтронов при низких концентрациях кислорода.

При нарушении плотности покрытий тепловыделяющих элементов реактора может происходить загрязнение теплоносителя осколками деления ядерного горючего. Осколки деления представляют собой смесь большого числа различных радиоактивных изотопов, в том числе долгоживущих. Несмотря на то, что каждый реактор оборудуется системой контроля целостности покрытий тепловыделяющих элементов для своевременного обнаружения повреждений и удаления дефектных элементов, приходится считаться с возможностью загрязнения теплообменных аппаратов осколочной активностью.

Контроль за ходом технологического процесса важен как с точки зрения обеспечения качества, так и с экономической точки зрения. Он дает возможность обеспечить изготовление высококачественных изделий. Контроль, осуществляемый после того, как изделие уже изготовлено, не может улучшить качество отдельных его элементов. Такой контроль может лишь повысить качество комплексного изделия путем изъятия наихудших или дефектных элементов. Контроль за ходом технологического процесса обладает тем преимуществом, что дает возможность обнаружить отклонения в ходе

Регенеративные воздухоподогреватели менее чувствительны к коррозийным повреждениям и замена в них дефектных элементов (пластин) значительно легче, чем у других типов воздухоподогревателей.

10-2-23. Если при освидетельствовании котлов, пароперегревателя и экономайзера будут обнаружены дефекты, снижающие прочность его элементов (утонение стенок, износ связей и т. п.), то впредь до замены дефектных элементов дальнейшая эксплуатадия котла может быть разрешена при пониженных параметрах (давлении и температуре). Возможность эксплуатации котла при пониженных параметрах должна быть подтверждена расчетом на прочность, представляемым администрацией предприятия.

Эта модель описывает смесь элементов с вероятностями безотказной работы Pk (t) и относительными долями р/с- Группа дефектных элементов имеет малую среднюю наработку до отказа и быстрое "старение". Вкладу этой группы отвечает начальный участок кривой 2 на рис. 1.3.1.

В условиях действующих ТЭС проведение ВТО на трассе паропровода связано с необходимостью четкого выполнения комплекса контрольно-диагностических и технологических операций в регламентированной последовательности (рис. 5.17) [21, 22]. Это обусловлено сложностью и трудностью проведения высокотемпературной термообработки ввиду возможного коробления нагреваемых участков паропровода, негативного влияния на структуру и свойства металла возможных нарушений штатных режимов термической обработки (отключения электроэнергии, выхода из строя термического оборудования, отключения охлаждающей воды и др.), а также допуска в эксплуатацию дефектных элементов паропровода (труб, сварных соединений) при проведении некачественного контроля до ВТО и после.

Третья стадия - стадия деформационного упрочнения. На этой стадии в пластичных металлах и сплавах наблюдается интенсивное повышение плотности дислокаций и формируется дислокационная ячеистая структура, а при определенном критическом напряжении <тск, предложенном И.А. Одингом и Ю.П. Либеровым, на поверхности металла появляются субмикротрещины размером порядка 1 - 3 мкм. Внутри металла также образуется дефектная структура в областях с критической плотностью дислокаций. Завершается эта стадия при достижении максимальной нагрузки и начала шейкообразования.

а - распределение фаз; « - дефектная структура Co-фазы; б, г - микроэлектронограммы вторых фаз

а - распределение фаз; t'i - дефектная структура Софалл; н - микро-электронофамма HTopi.ix фаз

вается в определенной последовательности переходов от менее сложных к более сложным типам дефектных структур. Металл претерпевает повторяющиеся переходы от неупорядоченного состояния к упорядоченному, а далее — к новому неупорядоченному состоянию дефектной структуры. Каждая возникающая дефектная структура материала является неустойчивой к внешним возбуждениям. Поэтому структурообразование в процессе пластической деформации является способом существования кристаллического материала как целого до наступления катастрофы — разрушения, представляющего собой потерю устойчивости к внешнему воздействию в процессе эволюции состояния материала с развивающейся в нем трещиной.

2. Переходы в новое регулярное состояние осуществляются после наступления неустойчивости предыдущего состояния, которое сохраняет свою устойчивость до достижения критического уровня вносимых возмущений в кристаллическую решетку. Уровень энергии вносимого возмущения и скорость ее поступления могут вызывать переходы через имеющие место устойчивые структурные состояния (некоторые из них могут быть пропущены). После снятия нагрузки наблюдаемая дефектная структура того или иного типа может не отражать достигнутого в момент нагружения уровня повреждений в результате аккомодации энергии при снятии нагрузки с металла.

Переход на следующий, мезоскопический, масштабный уровень отвечает началу доминирования ротационных мод деформации с возрастающими разориентировками фрагментированной структуры вплоть до 11 типа. Самоорганизованный переход на этот уровень определяется размером около 0,1 мкм [74]. Дефектная структура, например, ОЦК металлов при переходе на рассматриваемый масштабный уровень состоит из дислокационных листов [77]. Толщина этих листов составляет 0,05-0,1 мкм. Поэтому можно считать, что до перехода на новый масштабный уровень основную роль в накоплении повреждений играют процессы внутри листов, Далее происходит взаимодействие между ними и созданная избыточная плотность дислокаций создает предпосылки для возникновения разориентировок в дефектной структуре порядка 20-40' [77].

Известно [142], что свободный объем произвольных границ значительно больше, чем специальных. Можно предположить, что дефектная структура неравновесных границ зерен в наноструктур-ных материалах также будет приводить к увеличению их объема, поэтому большой интерес представляют дилатометрические исследования наноструктурных материалов, которые обычно широко

Мессбауэровская спектроскопия. Специфическая дефектная структура должна влиять на параметры электрической и магнитной сверхтонкой структуры наноматериалов, полученных ИПД. В связи с этим большой интерес представляют результаты мессбауэрографических исследований, позволивших получить информацию не только о границах зерен, но и о приграничной области. В работах [152, 153] мессбауэровская спектроскопия была проведена на УМЗ Fe (чистотой 99,97%). Ре имеет сверхтонкую магнитную структуру, которая легко разрешима, что делает его удобным объектом для мессбауэровских экспериментов. Измерения были выполнены в просвечивающем режиме при комнатной температуре с использованием источника Со в Сг матрице.

ческого течения. , Последнее, очевидно, обусловлено изменением механизма деформации в наноструктурных металлах, когда наряду с действием внутризеренного дислокационного скольжения развивается зернограничное проскальзывание (ЗГП) уже при относительно низких температурах [61, 327]. На рис. 5.^приведена диаграмма «напряжение-деформация» для такого же образца Си, подвергнутого дополнительному 3-минутному отжигу при 473 К. Такой короткий отжиг не приводит к заметному росту зерен, однако ведет к возврату дефектной структуры их границ, выраженному в резком уменьшении внутренних напряжений [327]. Видно, что несмотря на аналогичный размер зерен, имеется весьма существенная разница деформационного поведения в этих двух состояниях. После кратковременного отжига вид кривой становится похожим на вид кривой, соответствующей крупнокристаллической Си. Этот результат очень важен и показывает, что на прочностные свойства наноструктурных материалов может влиять не только средний размер зерна, но и дефектная структура границ зерен.

при сжатии от диаметра кристаллитов. Различный наклон проходящих через начало координат прямых, соответствующих графитированньш материалам, объяснен в работе [60, с. 52] различной удельной поверхностной энергией скола у исследованных материалов. В свою очередь, это указывает, согласно работе [27], на различное соотношение числа сколов по базисным и небазисным плоскостям при разрушении. Видимо, более Дефектная структура графита КПГ .по'сравнению с ГМЗ предопределила и большую долю разрушений по небазиеным плоскостям. Для неграфитированных образцов напряжение разрушения 0 оказалось связанным с удельной поверхностью микропор S, определенной методами рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами.

Поскольку дефектная структура материала и ее эволюции в течение облучения зависят от температуры облучения, последняя влияет на распухание металлов и сплавов также через структурный фактор S (см. уравнение (5.8)) [35, 55];