Fenomén selhání tečení spojovacích prvků

Jaký je fenomén creepového selháníspojovací materiál?

1, Creep je jev porušení, při kterém kovové části podléhají deformaci při dlouhodobém namáhání a vysoké teplotě. Deformace způsobená klouzáním zrn podél hranic zrn je hlavním mechanismem tečení. Když teplota deformace stoupne na 0,35~{4}},7 Tm (Tm je teplota bodu tání), oblast tenké vrstvy poblíž hranice zrn podstoupí zotavení a změkčení, čímž se vytvoří přechod. Po deformaci opět dochází ke zkreslení, takže je potřeba jej obnovit a znovu změkčit, aby se v těchto oblastech udržela deformace, což se nazývá klouzání hranic zrn. Vzhledem k teplotě a času potřebnému pro zotavení může dojít k posunu hranic zrn pouze za podmínek nad určitou teplotou.
Křivka tečení kovu v tahu je rozdělena do tří fází:
V první fázi se rychlost creepu z rychlé postupně zpomaluje, což souvisí s redistribucí krystalových defektů.
Ve druhé fázi ukazuje, že dva mechanismy zpevnění a zotavení jsou v rovnováze s konstantní rychlostí tečení. Tato fáze představuje významnou část celého procesu tečení.
Ve třetí fázi se projevuje zvýšením rychlosti tečení, kdy deformační zpevnění kovu již nestačí k zabránění deformaci a snížení účinného průřezu podporuje zvýšení rychlosti tečení, což vede k lomu. .
Ne všechny materiály vykazují ve své křivce tečení výše uvedené tři stupně. Jev porušení způsobený změnami velikosti předepjatých součástí během procesu tečení se nazývá tepelná relaxace. Šrouby používané pro upevnění přírub tlakové nádoby se mohou prodloužit v důsledku tečení při dlouhodobých účincích teploty a napětí, což má za následek snížení předpětí a potenciálně způsobit netěsnost tlakové nádoby.
2, Hlavní charakteristikou a posouzením tečení je, že rychlost deformace je velmi nízká. Může být analyzován na základě specifických pracovních podmínek součástí, aby se určilo, zda existují podmínky pro tečení (teplota, napětí a čas). Bez vhodné teploty a dostatečného času nedojde k tečení nebo lomu při tečení. Na konečné lomové zóně creepového lomu není trhací hřeben tak zřetelný jako na tahovém lomu při pokojové teplotě. Pod rastrovacím elektronovým mikroskopem tvar zrna v blízkosti creepového lomu často nevykazuje prodloužení, zatímco při velkém zvětšení lze někdy vidět creepové dutiny.
3, Metody identifikace porušení tečením jsou tepelná relaxace a plastická deformace, přičemž obě mají zbytkovou deformaci na makroskopické úrovni a lze je snadno zaměnit. Plastická zlomenina a přetrvávající zlomenina (nebo creepová zlomenina) se snadno zaměňují, protože makroskopicky dochází k deformaci před zlomeninou a zúžením v blízkosti povrchu zlomeniny. Rozdíly lze posuzovat z následujících hledisek.
1. Rozdíly v pracovních podmínkách jsou dobře známy. K plastické deformaci a plastickému lomu dochází při namáhání v tahu, s rychlejším procesem a nižší teplotou. Tepelná relaxace a přetrvávající lom jsou poruchové procesy, ve kterých hraje důležitou roli teplota a čas. Vyšší provozní teploty a delší provozní doby jsou nezbytnými podmínkami pro tento poruchový režim. Pro pochopení pracovních podmínek si kromě konzultací písemných materiálů přímo zkontrolujte, zda na troskách nejsou stopy vysoké teploty, jako je oxidační barva. Při analýze pracovních podmínek je třeba být velmi obezřetný. Například vysokoteplotní tlaková nádoba pracuje dlouhou dobu při nízkém tlaku a náhle tlak stoupne, což způsobí připojeníšroubyzlomit se. Pouze na základě konkrétního pochopení příslušného tlaku, teploty a doby provozu za různých pracovních podmínek lze určit, zda došlo k tečení.
2. Rozdíl v morfologii lomu je v tom, že tvárné důlky na plastické lomové ploše jsou velmi zřetelné a oblasti, kde se agregují mikropóry, jsou relativně ostré. Pod rastrovacím elektronovým mikroskopem se tyto oblasti jeví jako jasně bílé čáry. Na povrchu creepového lomu jsou oblasti, kde se mikropóry agregují, relativně matné a pod rastrovacím elektronovým mikroskopem v těchto oblastech nejsou žádné zjevné bílé jasné čáry. Na povrchu creepového lomu lze pozorovat oxidační barvu a někdy lze také pozorovat creepové póry.
3. Dotvarování mikrostruktury v blízkosti lomové plochy je většinou intergranulární lom, zatímco plastický lom je většinou transgranulární lom. Ve vzorcích, které prošly creepem, je možné vidět creepové póry. Uhlíková ocel navíc zůstává dlouhou dobu při vysokých teplotách a karbidy procházejí určitým stupněm broušení kamene.
4, Opatření ke zlepšení odolnosti proti tečení
1. Z hlediska designu je zásadní správný výběr materiálů a určení rozměrů dílů na základě vlastností výrobku. V posledních letech bylo vyvinuto mnoho nových materiálů, které splňují rostoucí požadavky na teplotu produktu a zatížení, ale údaje o tečení, které lze poskytnout konstruktérům, nejsou dostatečné. V tomto případě může na jedné straně dojít k brzkému selhání kvůli vysokému namáhání konstrukce. Na druhou stranu je také možné, že design je příliš konzervativní a dochází tak ke zbytečnému plýtvání. Například projektovaná životnost tepelné elektrárny je obecně 100 000 hodin. V Číně mnoho hlavních parovodů 540 stupňů, 10MPa elektrárenských vysokotlakých kotlů postupně dosáhlo své projektované životnosti. Podle posledních odhadů životnosti je však možné s jistotou prodloužit životnost těchto kotlů na 200 000 hodin.
Obecně řečeno, tento režim selhání vyžaduje dlouhou dobu, což má za následek pomalou rychlost odezvy. Účinným opatřením je další studium a stanovení na základě testování a akumulace vlastností tečení materiálu.
2. Ve výrobě je zavedeno přísné řízení kvality, aby se zabránilo sestavování výrobků s díly, které nesplňují technické specifikace, což je důležité zejména u výrobků s delšími cykly poruch. Samozřejmě by měla být vytvořena konkrétní opatření na základě analýzy poruch během servisu produktu.
3. Opatření přijatá během používání: Přetížení je běžnou příčinou selhání výrobku při tečení. Proto je přísná kontrola podmínek používání během používání extrémně důležitým opatřením pro zlepšení životnosti a spolehlivosti produktu. Posílení sledování stavu kvality produktů v provozu a klíčových komponentů je účinným opatřením k zajištění spolehlivosti produktů.