ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние концентраторов напряжений из "Прочность сварных конструкций в агрессивных средах" Характерное влияние напряжений и остроты концентраторов в средах, вызывающих растрескивание, показано на рис. 54 на примере растрескивания алюминиевого сплава АМгб. Отрицательное влияние концентратора усиливается с увеличением коэффициента концентрации ос и величины приложенных растягивающих напряжений а. С увеличением нагрузки относительное влияние концентратора на время до растрескивания сварных соединений сказывается в меньшей степени по сравнению с основным металлом в связи со значительным влиянием структурного фактора, связанного в рассматриваемом случае с выпадением анодной р-фазы по линии сплавления сварного соединения. Аналогичное влияние оказывают величина напряжений и коэффициент концентрации на долговечность других материалов в средах, вызывающих коррозионное растрескивание. В средах, вызывающих явление деконцентрации, влияние концентраторов проявляется только при большом уровне напряжений. Характерно в этом отношении влияние концентратора на растрескивание стали СтЗсп в увлажненном сероводороде (см. гл. IV, п. 1). В этом случае в связи со специфическим механизмом разрушения, связанным с появлением в процессе испытаний первичных расслоений, параллельных действующим напряжениям, влияние концентратора проявляется только при большом уровне нагрузки. [c.145] В концентраторах типа узких щелей, которые наиболее опасны, возникновение и развитие коррозионной трещины зависит от совместного влияния концентрации напряжений и щелевой коррозии, оказывающих взаимное влияние друг на друга. [c.146] Щелевая коррозия весьма сложное явление, заключающееся в изменении характера коррозии в щелях и зазорах по сравнению с открытой поверхностью вследствие различных условий контактирования среды и металла на поверхности и в щели. Щелевая коррозия может проявляться в конструктивных и технологических концентраторах типа узких щелей например, в сварных нахлесточ-ных соединениях, глубоких непроварах. Этот эффект щелевой коррозии является одной из главных причин развития трещин в пассивирующихся металлах в средах, где при отсутствии концентраторов металл обладает высокой коррозионной стойкостью (титановые сплавы в морской воде, хромоникелевые и алюминиевые сплавы в морской воде, хромоникелевые и алюминиевые сплавы в концентрированной азотной кислоте). Если на поверхности первоначально зачищенного металла происходит образование пассивной пленки (ф 0), то в концентраторе металл остается в активном состоянии (ф 0) (рис. 55). [c.146] Например, титановые сплавы стойки против растрескивания в морской воде при отсутствии концентраторов напряжений и начальных трещин, так как в таком состоянии они покрыты прочной защитной окисной пленкой. При наличии концентраторов вследствие затрудненного доступа кислорода к вершине концентратора защитная пленка не образуется, так как в результате реакции титана с реагентами среды начальный запас кислорода в вершине концентратора исчерпывается. Поэтому при наличии напряженного состояния происходит интенсивное развитие трещин. [c.146] Это объясняется ударно-коррозионным разрушением выступа шва и напряженным состоянием металла в месте сопряжения, которое будет тем неблагоприятнее, чем больше усиление шва и меньше радиус кривизны [3]. [c.147] Рассмотрим в качестве примера влияние технологических концентраторов напряжений на долговечность конкретных объектов в средах, где бездефектные сварные соединения обладают высокой коррозионной стойкостью [36]. [c.147] Анализ разрушений трубопроводов и емкостей из стали 12Х18Н10Т, а также алюминия АД1, находящихся длительное время в эксплуатации в средах на основе концентрированной азотной кислоты, свидетельствует о преимущественном разрушении в местах концентрации напряжений, особенно в непроварах. [c.147] Упругую и пластическую деформацию в вершине концентратора измеряли с помощью микроскопа УИМ-21 на базе 0,5 мм по одному из вариантов метода накатанных сеток базы наносили алмазной пирамидкой на приборе ПМТ-З. По найденным значениям деформации определяли напряжения в вершине концентратора, пользуясь истинной диаграммой растяжения стали. Электродные потенциалы исследовали методом электрохимической топографии, применяя каломельные электроды сравнения и капилляры с диаметром выходного отверстия 0,1 мм, в установке,, обеспечивающей с помощью нагружающей гидросистемы заданную скорость нагружения образцов. Глубину коррозии определяли по результатам металлографических исследований сварных соединений натурных трубопроводов. Концентраторы (непровары) имели заданные глубину и ширину. Сварку производили непла-вящимся вольфрамовым электродом в аргоне. Из сварных соединений изготовляли стандартные плоские образцы с поперечным расположением сварного шва. [c.147] Оо — предельное осевое напряжение, которое можно принять равным Оо2, кгс/см2. [c.150] Близкое по характеру разрушение наблюдается в сварных резервуарах из технически чистого алюминия АД1, которые широко применяются для хранения концентрированной азотной кислоты (рис. 62). [c.153] Неблагоприятное влияние технологических концентраторов установлено при анализе разрушений сварных соединений из низкоуглеродистых сталей (см. гл. IV) и других материалов. [c.153] В связи с изложенным необходима разработка научно обоснованных допусков на дефекты сварных соединений с учетом влияния агрессивной среды. Следует уменьшать концентрацию напряжений и предотвращать щелевую коррозию. Из видов сварных соединений наиболее неблагоприятны соединения нахлесточного типа, выполненные контактной сваркой, электрозаклепками, а также другими методами сварки плавлением. Наиболее благоприятны стыковые соединения без непроваров с плавным переходом от шва к основному металлу. [c.153] Вернуться к основной статье