zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»zldm-161Research ArticleМЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ: ПРОЧНОСТЬ, РЕСУРС, БЕЗОПАСНОСТЬMECHANICAL TESTING METHODSКинетика развития трещин в энергомашиностроительных сталях при высокотемпературной ползучестиCrack Growth Kinetics in Power Plant Engineering Steels in High-Temperature CreepМахутовН. А.MakhutovN. A.imash-ru@mail.ruГриньЕ. А.Grin’E. A.lkpomvti@mail.ruСаркисянВ. А.SarkisyanV. A.lkpomvti@mail.ruИнститут машиноведения им. А. А. Благонравова РАНRussian FederationОАО «ВТИRussian Federation20150111201581114452Copyright © Махутов Н.А., Гринь Е.А., Саркисян В.А., 20152015Махутов Н.А., Гринь Е.А., Саркисян В.А.Makhutov N.A., Grin’ E.A., Sarkisyan V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/161

Исследованы особенности кинетики развития трещин в сталях при ползучести с позиций механики разрушения. Показано, что скорость роста трещин при ползучести может быть аппроксимирована степенной зависимостью от параметра C* или от коэффициента интенсивности напряжений, причем показатели степени этих зависимостей являются функцией характеристик длительной прочности и ползучести материала. Для описания скорости трещин ползучести предложено использовать приведенный коэффициент интенсивности напряжений, учитывающий характер распределения напряжения в расчетном сечении и время развития трещины. Экспериментально подтверждены преимущества использования приведенного коэффициента интенсивности напряжений в качестве корреляционного параметра, описывающего скорость роста трещин ползучести.

Features of crack growth kinetics in steels under creep are analyzed from the viewpoint of fracture mechanics. The rate of crack growth in creep can be ap proximated by an exponential dependence on the parameter C * or on the stress intensity factor, the exponents of those dependencies being a function of the characteristics of the long-term strength and creep. To describe the rate of creep cracks we propose to use the reduced stress intensity factor with allowance for the stress distribution in the cross section and time of crack propagation. The benefits the reduced stress intensity factor as a correlation parameter describing the rate of creep crack growth are substantiated experimentally.

steelcreeptemperaturecrack growth rateparameter C *stress intensity factor (SIF)creep rupturestress statecrack growth timekinetic diagram of crack resistanceсталиползучестьтемператураскорость развития трещинпараметр C*коэффициент интенсивности напряжений (КИН)длительная прочностьнапряженное состояниевремя роста трещиныкинетическая диаграмма трещиностойкостиReferencesМашиностроение. Энциклопедия. Т. 1 -38. - М.: Машиностроение, 1987-2009.Машиностроение. Энциклопедия. Т. 1 -38. - М.: Машиностроение, 1987-2009.Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Т. 1 - 44. - М.: МГОФ «Знание», 1998 -- 2013.Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Т. 1 - 44. - М.: МГОФ «Знание», 1998 -- 2013.Фролов К. В., Израилев Ю. Л., Махутов Н. А. и др. Расчет термонапряжений и прочности роторов и корпусов турбин. - М.: Машиностроение, 1998. - 239 с.Фролов К. В., Израилев Ю. Л., Махутов Н. А. и др. Расчет термонапряжений и прочности роторов и корпусов турбин. - М.: Машиностроение, 1998. - 239 с.Ирвин Дж., Парис П. Основы теории роста трещин и разрушения. В кн.: Разрушение. Т. 3 / Под общей ред. Г. Либовица. - М.: Мир, 1976. С. 17-66.Ирвин Дж., Парис П. Основы теории роста трещин и разрушения. В кн.: Разрушение. Т. 3 / Под общей ред. Г. Либовица. - М.: Мир, 1976. С. 17-66.Туляков Г. А., Скоробогатых В. H., Гриневский В. В. Конструкционные материалы для энергомашиностроения. - М.: Машиностроение, 1991. - 240 с.Туляков Г. А., Скоробогатых В. H., Гриневский В. В. Конструкционные материалы для энергомашиностроения. - М.: Машиностроение, 1991. - 240 с.Rice J., Rosengren G. Plane - stain deformation near a crack tip / Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 1968. Vol. 16. N 1. P. 1 - 12.Rice J., Rosengren G. Plane - stain deformation near a crack tip / Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 1968. Vol. 16. N 1. P. 1 - 12.Riedel H. Creep deformation at crack tips in elastic-viscoplastic solids / Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 1981. Vol. 29. P. 35 - 49.Riedel H. Creep deformation at crack tips in elastic-viscoplastic solids / Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 1981. Vol. 29. P. 35 - 49.Махутов H. А. Обоснование предельных состояний материалов и конструкций в штатных и нештатных ситуациях / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2013. Т. 79. № 12. С. 3 - 5.Махутов H. А. Обоснование предельных состояний материалов и конструкций в штатных и нештатных ситуациях / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2013. Т. 79. № 12. С. 3 - 5.Котеразава Р., Мори Т. Применимость критериев механики разрушения к распространению трещины в условиях ползучести / Теоретические основы инженерных расчетов / Труды АОИМ. 1977. № 4. С. 11 - 18.Котеразава Р., Мори Т. Применимость критериев механики разрушения к распространению трещины в условиях ползучести / Теоретические основы инженерных расчетов / Труды АОИМ. 1977. № 4. С. 11 - 18.Бансюссан П., Маас Е., Пелу Р., Пино А. Исследование инициирования и распространения трещины при ползучести с привлечением принципов механики разрушения и локального подхода / Теоретические основы инженерных расчетов / Труды АОИМ. 1988. № 4. С. 145 - 158.Бансюссан П., Маас Е., Пелу Р., Пино А. Исследование инициирования и распространения трещины при ползучести с привлечением принципов механики разрушения и локального подхода / Теоретические основы инженерных расчетов / Труды АОИМ. 1988. № 4. С. 145 - 158.Морозов Е. М., Зернин М. В. Контактные задачи механики разрушения. - М.: Из-во URSS, 2010. - 544 с.Морозов Е. М., Зернин М. В. Контактные задачи механики разрушения. - М.: Из-во URSS, 2010. - 544 с.Матвиенко Ю. Г. Модели и критерии механики разрушения. - М.: Физматлит, 2006. - 328 с.Матвиенко Ю. Г. Модели и критерии механики разрушения. - М.: Физматлит, 2006. - 328 с.Ohtani R., Nitta A. Crack propagation in creep / Journal of the Society of Materials Science. 1976. Vol. 25. P. 746 - 752.Ohtani R., Nitta A. Crack propagation in creep / Journal of the Society of Materials Science. 1976. Vol. 25. P. 746 - 752.Балина В. С., Ланин А. А. Прочность и долговечность конструкций при ползучести. - СПб.: Политехник, 1995. - 182 с.Балина В. С., Ланин А. А. Прочность и долговечность конструкций при ползучести. - СПб.: Политехник, 1995. - 182 с.Махутов Н. А. Прочность и безопасность: фундаментальные и прикладные исследования. - Новосибирск: Наука, 2008. - 528 с.Махутов Н. А. Прочность и безопасность: фундаментальные и прикладные исследования. - Новосибирск: Наука, 2008. - 528 с.Landes J. D., Begley J. A fracture mechanics approach to creep crack growth / ASTM STP-590. 1976. P. 128 - 148.Landes J. D., Begley J. A fracture mechanics approach to creep crack growth / ASTM STP-590. 1976. P. 128 - 148.Harper M. P., Ellison E. G. The use of the C* parameter in predicting creep crack propagation rates / Journal of Strain Analysis. 1977.Vol. 12. P. 167 - 179.Harper M. P., Ellison E. G. The use of the C* parameter in predicting creep crack propagation rates / Journal of Strain Analysis. 1977.Vol. 12. P. 167 - 179.Hutchinson J. Plastic stress and strain fields at a crack tip / Journal of the Mechanics and Physics ofSolids. 1968. Vol. 16. N 5. P. 337 - 347.Hutchinson J. Plastic stress and strain fields at a crack tip / Journal of the Mechanics and Physics ofSolids. 1968. Vol. 16. N 5. P. 337 - 347.Nikbin K., Smith D., Webster G. An Engineering approach to the Prediction of Creep Crack Growth / Transaction of the ASME. 1986. Vol. 107. P. 186-191.Nikbin K., Smith D., Webster G. An Engineering approach to the Prediction of Creep Crack Growth / Transaction of the ASME. 1986. Vol. 107. P. 186-191.Петреня Ю. К. Физико-механические основы континуальной механики повреждаемости. - СПб.: АООТ «НПО ЦКТИ им. И. Н. Ползунова», 1997. - 147 с.Петреня Ю. К. Физико-механические основы континуальной механики повреждаемости. - СПб.: АООТ «НПО ЦКТИ им. И. Н. Ползунова», 1997. - 147 с.Гринь Е. А. Возможности механики разрушения применительно к задачам прочности, ресурса и обоснования безопасной эксплуатации тепломеханического оборудования / Теплоэнергетика. 2013. № 1. С. 25 - 32.Гринь Е. А. Возможности механики разрушения применительно к задачам прочности, ресурса и обоснования безопасной эксплуатации тепломеханического оборудования / Теплоэнергетика. 2013. № 1. С. 25 - 32.Ланин А. А. Феноменологические закономерности развития хрупких локальных разрушений при высокотемпературной ползучести / Теплоэнергетика. 2013. № 1. С. 47 - 54.Ланин А. А. Феноменологические закономерности развития хрупких локальных разрушений при высокотемпературной ползучести / Теплоэнергетика. 2013. № 1. С. 47 - 54.ГОСТ 25.506-85. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении. - М.: Госстандарт СССР, 1985. -61 с.ГОСТ 25.506-85. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении. - М.: Госстандарт СССР, 1985. -61 с.Писаренко Г. С., Науменко В. П., Волков Г. С. К определению коэффициента интенсивности напряжений в образце с боковыми пазами / Проблемы прочности. 1977. № 10. С. 5 - 10.Писаренко Г. С., Науменко В. П., Волков Г. С. К определению коэффициента интенсивности напряжений в образце с боковыми пазами / Проблемы прочности. 1977. № 10. С. 5 - 10.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.