Разрушения аустенитных

Хо [18] предложил рациональный подход к определению вероятности разрушения анизотропных материалов при сложном напряженном состоянии, основанный на использовании распределения Вейбулла и критерия максимальных напряжений. Предполагается, что при совместном действии растяжения, сжатия и сдвига полная опасность разрушения определяется следующим образом:

В данном томе излагаются методы определения характеристик материала по характеристикам его компонентов (теория эффективных модулей), анализируется линейно упругое, вязкоупругое и упругопластическое поведение композиционных материалов, рассматриваются конечные деформации идеальных волокнистых композитов, описывается применение статистических теорий для определения свойств неоднородных материалов. Далее приводятся решения задач о колебаниях в слоистых композитах и о распространении в них воли, критерии разрушения анизотропных сред, описание исследования композиционных материалов методом фотоупругости.

Феноменологические критерии разрушения анизотропных сред

9. Феноменологические критерии разрушения анизотропных сред 403

При формулировке критериев разрушения анизотропных материалов во многих работах использовались обобщения соответствующих критериев для изотропных материалов (Дженкинс [25], Хилл [22], Норрис [34], Марин [32], Ху [24], Ацци и Цай [4], Уэддупс [50]). Во многих из этих обобщений было упущено из виду, что исходная аргументация и основные предположения теории относились к изотропным материалам, и это привело к неоправданному усложнению формулировок, выкладок и рассуждений. В настоящей главе будет проведен краткий обзор развития этих формулировок1) и выяснены границы их применимости. Формулировки будут пояснены (причем будет подчеркиваться сходство между ними), для того чтобы читатель смог представить себе различные точки зрения на критерий разрушения, допускающий сравнительно простую математическую трактовку.

9. Феноменологические критерии разрушения анизотропных сред 405

Яркой иллюстрацией упомянутых здесь преимуществ метода математического моделирования является хорошо известная в. настоящее время линейная теория механического поведения анизотропных композитов. Например, для двумерного ортотроп-ного композита математическая модель (обобщенный закон Гу-ка) характеризует податливость тензором четвертого ранга, откуда следует, что измерение всего четырех независимых компонент (5ц, Sjz, S22, See) тензора податливости, соответствующих главным направлениям структуры материала, позволяет полностью определить шесть коэффициентов податливости (Sj,, S{2>. S'l6, S'22, Sj6, Sg6) для произвольных направлений. Таким образом, отпадает необходимость многочисленных измерений шести коэффициентов податливости с небольшим шагом изменения ориентации образца для установления закона преобразования этих коэффициентов. Отсюда следует также, что сравнение податливости различных композитов можно производить путем: сравнения главных податливостей, не прибегая к сравнению графиков или таблиц значений отдельных компонент 5ц в зависимости от ориентации осей координат (так и практикуется в настоящее время). Кроме этого, метод математического моделирования дал возможность исследовать поведение слоистых пластин (Рейсснер и Ставски [41]), заняться вопросами оптимизации (Уэддупс [50], Брандмайер [6]), сформулировать принципы рационального статистического анализа, максимально сократить, число экспериментов, облегчить выпуск необходимой документации и технические приложения (By с соавторами [57]). Все эти преимущества метода математического моделирования должны быть использованы в проблеме исследования разрушения анизотропных композитов, но при этом нужно отчетливо понимать следующее:

9. Феноменологические критерии разрушения анизотропных сред 407

9. Феноменологические критерии разрушения анизотропных сред 409'

9. Феноменологические критерии разрушения анизотропных сред 411

9. Феноменологические критерии разрушения анизотропных сред 413

На рис. 23 приведена фотография верхней части стойки, выполненной из стали Х23Н18 и проработавшей в течение 10 тыс. ч в пароперегревателе парогенератора, сжигающего мазут и газ. Произошло полное коррозионное разрушение стойки в местах ее основания и соприкосновения с трубой. Ремонт и рихтовка конвективных пароперегревателей, у которых нарушено дистанциони-рование труб из-за разрушения аустенитных стоек — весьма трудоемкий процесс.

Проблем, возникающих при подборе материалов для парогенератора реактора HTR, гораздо меньше, чем для AQR. Обычно используется спиральная конфигурация труб, характерная для последних вариантов парогенераторов реактора AGR. Скорости взаимодействия с примесями в гелии и в СО2 сравнимы, что делает возможным использование низколегированных ферритных сталей вплоть до высокой температуры, уменьшая таким образом риск разрушения аустенитных сталей перегревателя. Основной заботой при конструировании является обеспечение высоких значений пределов ползучести и прочности в течение всего срока службы парогенератора.

Ингибированию коррозионноусталостного разрушения аустенитных нержавеющих сталей посвящено очень мало работ.

длительной прочности — испытании на растяжение — выявить чувствительность сварных соединений к локальным трещинам привела к тому, что эксплуатационные разрушения аустенитных паропроводов на станциях высоких параметров оказались неожиданными.

3. ЛОКАЛЬНЫЕ РАЗРУШЕНИЯ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ В ОКОЛОШОВНОЙ ЗОНЕ

На основании экспериментов (сиспользованиемэкспрессной пробы) представилось возможным, например, провести параллель между явлениями локального разрушения аустенитных сталей в околошовной зоне и межкристаллитной ножевой коррозией [17].* Как известно, ножевой коррозии подвержены аустенитные стали типа 18-8, стабилизированные титаном или ниобием. В нестабилизированных сталях этого типа, в том числе и в сталях с молибденом, этот вид межкристаллитной коррозии не наблюдается. В таких сталях при содержании углерода, превышающем предел растворимости его в аустените, возможно появление межкристаллитной коррозии на некотором удалении от шва.

Металлографическая картина ножевой коррозии и локального разрушения аустенитных сталей практически одна и та же (рис. 72).

3. Локальные разрушения аустенитных сталей в околошовной зоне 176

В опубликованных работах приводятся противоречивые данные об эрозионной стойкости аустенитных сталей. Например, некоторые исследователи [6, 11] считают, что эрозионная стойкость аустенитных сталей типа 12Х18Н9Т очень высокая. Другие 117] полагают, что эта сталь обладает примерно такой же эрозионной стойкостью, как и обычная углеродистая сталь. Различие мнений объясняется тем, что многие исследователи при испытаниях не учитывают особенностей разрушения аустенитных сталей при микроударном воздействии.

Рис. 121. Характер микроударного разрушения аустенитных сталей в начальной стадии:

Рис. 125. Характер разрушения аустенитных сталей 25Х14Г8Т (а) и 12Х18Н9Т (б) при испытании на струеударной установке