Файл: Хрупкие разрушения сварных конструкций..pdf

ной вязкости 2,1 кгс • м (для кипящей и для полуспокойной ста­ ли) или 4,15 кгс • м (для спокойной стали, а также для малоуг­ леродистой и высокомарганцевой стали) при испытании образ­ цов с Ѵ-образным надрезом по Шарли.

Кован и Воган [48] показали существование линейной зависи­ мости между температурой остановки трещины в изотермичес­ ких условиях (по Робертсону) и переходной температурой, соот­ ветствующей 25% вязкой части излома образцов, испытанных на ударную вязкость по Шарли (рис. 28). Доверительный интервал (95%) составлял около ±20° С. Хотя этот интервал слишком ве­ лик для точного предсказания температуры остановки трещины, найденная зависимость позволяет пользоваться значениями, по­ лученными при испытаниях облученных образцов на ударную вязкость по Шарли (в порядке контроля за качеством) для наз­ начения минимальных рабочих температур сосудов и корпусов реакторов.

Оба [11] показал наличие корреляции (рис. 29) между темпе­ ратурой остановки трещины (по методу «Esso») в образцах с равномерной температурой и с градиентом температуры и тем­ пературой хрупкого перехода образцов с Ѵ-образным надрезом по Шарли, предварительно деформированных при 230° С.

В Л И Я Н И Е Н Е Й Т Р О Н Н О Г О О Б Л У Ч Е Н И Я Н А П Е Р Е Х О Д Н У Ю Т Е М П Е Р А Т У Р У

Вэтой главе уже было сделано несколько ссылок на работы,

вкоторых исследовалось влияние облучения на вязкость стали, результаты многих работ отражены в обзоре [54]. Мы не можем здесь подробно рассмотреть этот вопрос, поэтому изложим лишь некоторые работы из указанного обзора.

При конструировании сосудов давления для атомных реакто­ ров необходимо учитывать влияние на переходную температуру нейтронного облучения. Хотя имеется много данных о повыше­ нии предела текучести, твердости и переходной температуры под действием нейтронного облучения, механизм этого явления еще недостаточно изучен.

Для исследования характеристик хрупкого разрушения при­ менительно к сосудам типа ядерного реактора было бы предпоч­ тительно испытывать крупные образцы, однако для испытания крупных стальных пластин, подвергаемых облучению, необходи­ мы большие затраты средств и времени, а также специальные камеры для облучения образцов. Поэтому желательно следить за охрупчиванием облучаемых пластин по контрольным образ­ цам с Ѵ-образным надрезом по Шарли, испытываемым на удар­ ную вязкость.

Комиссия по исследованию температуры остановки трещин Японской компании атомной энергии попыталась найти способ

имитировать охрупчивание, обусловленное нейтронным облуче­ нием; в результате был принят метод предварительной высоко­ температурной деформации.

Для исследования эквивалентности нейтронного потока и вы­ сокотемпературной деформации образцы с Ѵ-образным надрезом по Шарли были предварительно деформированы при 230° С на

2,5; 5; 7,5 и 10%.

В л и я н и е н ей т р о н н о г о о б л у ч е н и я

Зависимость повышения переходной температуры АТ °С от плотности нейтронного потока была установлена Коттреллом [49], который выразил эту зависимость так:

АГ = А у ' ФІ,

г д е А — константа, зависящая от температуры облучения и раз­ мера зерна стали;

Ф — плотность потока в единицах ІО18 нейтрон/см2; t — время.

Последующие исследования дали несколько иное выражение:

АТ = 39,3 |/ФД,

где —плотность потока, измеренная по контрольному образцу серы.

АТ пропорционально Y при плотности потока выше 5 -ІО18 нейтрон/см2; при меньшей плотности зависимость, по-ви­ димому, иная.

292

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Данная книга является попыткой более глубоко разобраться в сложной природе хрупкого разрушения и разработать инже­ нерные меры предупреждения таких разрушений. Целью книги являлось обобщение различных направлений исследований, свя­ занных с хрупким разрушением конструкций, изготовленных из стальных листов и пластин; для этого были собраны и подробно рассмотрены наиболее значительные результаты многолетнего труда многих исследователей. Авторы по собственному опыту знают, что работы, выполненные за рубежом или опубликован­ ные на иностранном языке, остаются, как правило, без должного внимания. Мы полагаем, что в этом смысле настоящая моногра­ фия представляет особенную ценность.

Некоторые разделы посвящены описанию различных подходов к оценке опасности хрупких разрушений конструкций. Для ис­ следователя и инженера-практика полезно знать, что существу­ ют различные подходы к решению этой проблемы. Мы не делали попытки отдать предпочтение какой-нибудь одной точке зрения, особенно, если учесть современный уровень знаний и что авторы не единодушны в выборе подхода к проблеме хрупкого разруше­ ния.

На протяжении всего изложения подчеркивалась связь меж­ ду исследованиями закономерностей хрупкого разрушения и практическими вопросами, которую, как правило, недооценива­ ют. Даже когда станут доступными более совершенные методы оценки сталей, вопросам связи исследований разрушения мате­ риалов с надежностью конструкций будет уделяться еще боль­ шее внимание, особенно, если учесть, что со временем будет вы­ пускаться большое количество стали новых марок.

Возможно, что подробности, приводимые во многих преды­ дущих главах, могут показаться излишними; в действительности же в большинстве случаев по каждому вопросу был приведен один пример, но рассматривался он достаточно глубоко, так что­ бы конструктору или исследователю не требовалось обращаться

294

к первоисточнику. Однако в каждом случае авторы старались привести ссылку на первоисточник для тех, кто пожелал бы глуб­ же ознакомиться с данным исследованием.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Если сталь может подвергаться хрупкому, усталостному раз­ рушению или разрушению от ползучести, это не значит, что ее нельзя использовать в качестве конструкционного материала. В самом деле, сталь является одним из самых распространенных конструкционных материалов, и ее достоинства в этом смысле нет надобности здесь доказывать. Продолжительный опыт экс­ плуатации конструкций позволил улучшить характеристики ста­ ли и заставил признать сталь основным конструкционным мате­

разрушений, особенно разрушений при низких напряжениях. В общем хрупкого разрушения можно избежать при правильном выборе конструкции, технологии изготовления и правильной экс­ плуатации машин и сооружений.

Что касается выбора конструкции, во всем мире разработа­ ны различные меры, позволяющие обеспечить надежность конст­ рукции. Кратко рассмотрим их. Во-первых, чтобы создать хоро­ шую конструкцию, надо, естественно, тщательно изучить условия, в которых она должна работать. При таком изучении необходи­ мо оценить величину предполагаемой нагрузки и температуру, возможность повторных нагрузок и коррозии, а также последст­

ления.

На этой стадии проектирования существует несколько раз­ личных подходов. Конечно, желательнее всего было бы создать такую конструкцию, в которой исключено возникновение разру­ шения. Как показывают многолетние исследования вопросов хрупкого разрушения, при соответствующем выборе материалов, технологии изготовления и тщательном контроле за эксплуата­ цией и профилактическим ремонтом можно добиться, чтобы ве­ роятность хрупкого разрушения была минимальной. Однако при определенных условиях такой подход может оказаться весьма дорогостоящим.

Подробности такого подхода хорошо известны. Прежде всего это выбор (на основе специальных исследований) материала, ко­ торый должен иметь достаточную вязкость при рабочей темпе­ ратуре или ниже ее, но при этом, если предполагается сварка,

295