zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»zldm-278Research ArticleМЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ: ПРОЧНОСТЬ, РЕСУРС, БЕЗОПАСНОСТЬMECHANICAL TESTING METHODSАнализ механизмов влияния водных сред на циклическую трещиностойкость сталейAnalysis of the Impact of Aqueous media on the Cyclic Crack Resistance of Steels45ГриньЕ. А.GrinE. A.lkpomvti@mail.ruОАО «ВТИ»Russian Federation2016010720168274555Copyright © Гринь Е.А., 20162016Гринь Е.А.Grin E.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/278

Предложены три варианта физических моделей развития трещины в условиях коррозионно-усталостного разрушения стали: энергетическая модель; модель водородного охрупчивания и модель локального анодного растворения металла в вершине трещины. Отмечено, что для количественного анализа предпочтительна анодная модель. Путем вариантных расчетов продемонстрировано хорошее соответствие данной модели результатам экспериментальных исследований. Показана преимущественная роль локального анодного растворения в качестве основного механизма, активирующего процесс усталостного разрушения среднепрочных углеродистой и низколегированной сталей в водной коррозионной среде.

Three physical models of crack growth in condition of corrosion fatigue failure of steels are developed: energy model; model of hydrogen embrittlement, and a model of local anodic dissolution of metal at the crack tip. Anodic dissolution model appeared most preferable for quantitative analysis and provided good agreement of the variants calculation with experimental results. A predominant role of the local anodic dissolution as the main mechanism activating the process of fatigue failure of middle-strength carbon and low alloyed steels in aqueous corrosive media is demonstrated.

водная средаметаллфизическая модельэлектрохимическая реакцияэнергия активацииводородное охрупчиваниеанодное растворениеусталостькоррозионная трещиностойкостьстальмеханизм разрушенияaqueous mediametalphysical modelelectrochemical reactionactivation energyhydrogen embrittlementanodic dissolutionfatiguecorrosion crack resistancesteelfracture mechanismReferencesСкалли Дж. Основы учения о коррозии и защите металлов / Пер. с англ. - М.: Мир, 1978. - 223 с.Скалли Дж. Основы учения о коррозии и защите металлов / Пер. с англ. - М.: Мир, 1978. - 223 с.Bamford W. H. Application of corrosion fatigue crack growth rate data to integrity analysis of nuclear reactor vessel / J. Eng. Mater. Technol. 1979. Vol. 101. N 3. P. 182- 190.Bamford W. H. Application of corrosion fatigue crack growth rate data to integrity analysis of nuclear reactor vessel / J. Eng. Mater. Technol. 1979. Vol. 101. N 3. P. 182- 190.Нотт Дж. Ф. Влияние среды на рост трещины при монотонном и циклическом нагружении / Коррозионная усталость металлов: Тр. I сов.-англ. семинара / Под ред. Я. М. Колотыркина. - Киев: Наукова думка, 1982. С. 7 - 38.Нотт Дж. Ф. Влияние среды на рост трещины при монотонном и циклическом нагружении / Коррозионная усталость металлов: Тр. I сов.-англ. семинара / Под ред. Я. М. Колотыркина. - Киев: Наукова думка, 1982. С. 7 - 38.Панасюк В. В., Ратыч Л. В., Звездин Ю. И. и др. Диаграммы циклической коррозионной трещиностойкости некоторых корпусных сталей / Физико-химическая механика материалов. 1985. № 3. С. 35 37.Панасюк В. В., Ратыч Л. В., Звездин Ю. И. и др. Диаграммы циклической коррозионной трещиностойкости некоторых корпусных сталей / Физико-химическая механика материалов. 1985. № 3. С. 35 37.Пратер Т., Кэтлин В., Коффин Л. Рост поверхностных трещин в конструкционных металлах, работающих в воде при высокой температуре / Теоретические основы инженерных расчетов: Труды АОИМ. 1986. № 1. С. 1-15.Пратер Т., Кэтлин В., Коффин Л. Рост поверхностных трещин в конструкционных металлах, работающих в воде при высокой температуре / Теоретические основы инженерных расчетов: Труды АОИМ. 1986. № 1. С. 1-15.Панасюк В. В., Ратыч Л. В., Дмытрах И. Н. Зависимости скорости роста усталостных трещин в водной коррозионной среде от электрохимических условий в вершине трещины / Физико-химическая механика материалов. 1983. № 4. С. 33 - 37.Панасюк В. В., Ратыч Л. В., Дмытрах И. Н. Зависимости скорости роста усталостных трещин в водной коррозионной среде от электрохимических условий в вершине трещины / Физико-химическая механика материалов. 1983. № 4. С. 33 - 37.Scott P. M., Truswell A. E., Druce S. G. Corrosion fatigue of pressure vessel steels in PWR environment - influence of steel sulfur content / Corrosion - NACE (USA). 1984. Vol. 40. N 7. P. 350 - 357.Scott P. M., Truswell A. E., Druce S. G. Corrosion fatigue of pressure vessel steels in PWR environment - influence of steel sulfur content / Corrosion - NACE (USA). 1984. Vol. 40. N 7. P. 350 - 357.Zhanpeng Zu, Tetsuo Shoji. Unified Interpretation of Crack Growth Rates of Ni-base Alloys in LWR Environment / Trans. ASME. 2006. August. Vol. 128. P. 318 327.Zhanpeng Zu, Tetsuo Shoji. Unified Interpretation of Crack Growth Rates of Ni-base Alloys in LWR Environment / Trans. ASME. 2006. August. Vol. 128. P. 318 327.Панасюк В. В., Андрейкив А. Е., Обухивский О. И. Расчетная модель роста трещины в металлах при воздействии водорода / Физико-химическая механика материалов. 1984. № 3. С. 3 - 6.Панасюк В. В., Андрейкив А. Е., Обухивский О. И. Расчетная модель роста трещины в металлах при воздействии водорода / Физико-химическая механика материалов. 1984. № 3. С. 3 - 6.Романив О. H., Никифорчин Г. Н. Механика коррозионного разрушения конструкционных сплавов. - М.: Металлургия, 1986. - 296 с.Романив О. H., Никифорчин Г. Н. Механика коррозионного разрушения конструкционных сплавов. - М.: Металлургия, 1986. - 296 с.Екобори Т. Научные основы прочности и разрушения материалов / Пер с японск. - Киев: Наукова думка, 1978. - 352 с.Екобори Т. Научные основы прочности и разрушения материалов / Пер с японск. - Киев: Наукова думка, 1978. - 352 с.Антропов Л. И. Теоретическая электрохимия. - М.: Высшая школа, 1984. - 519 с.Антропов Л. И. Теоретическая электрохимия. - М.: Высшая школа, 1984. - 519 с.Ramunni V. P., de Pajva Coelho T., de Miranda P. E. Interaction of hydrogen with the microstructure of low-carbon steel / Mater. Sci. Eng. A. 2006. N435 - 436. P. 504 - 514.Ramunni V. P., de Pajva Coelho T., de Miranda P. E. Interaction of hydrogen with the microstructure of low-carbon steel / Mater. Sci. Eng. A. 2006. N435 - 436. P. 504 - 514.Симада X., Фуруя И. Применение понятия локальной деформации у кончика трещины для расчета возникновения и роста усталостной трещины / Теоретические основы инженерных расчетов / Труды АОИМ. 1988. № 1.С. 1-9.Симада X., Фуруя И. Применение понятия локальной деформации у кончика трещины для расчета возникновения и роста усталостной трещины / Теоретические основы инженерных расчетов / Труды АОИМ. 1988. № 1.С. 1-9.Scott P. M., Truswell A. E. Corrosion fatigue crack growth in reactor pressure vessel steels in PWR primary water. Trans. ASME / J. Pressure Vessel Technol. 1983. Vol. 105. N 3. P. 245 - 254.Scott P. M., Truswell A. E. Corrosion fatigue crack growth in reactor pressure vessel steels in PWR primary water. Trans. ASME / J. Pressure Vessel Technol. 1983. Vol. 105. N 3. P. 245 - 254.Андрейкив А. Е., Харин В. С. Распределение диффундирующего водорода в окрестности вершины трещины в деформируемом металле / Физико-химическая механика материалов. 1982. № 3. С. 113 115.Андрейкив А. Е., Харин В. С. Распределение диффундирующего водорода в окрестности вершины трещины в деформируемом металле / Физико-химическая механика материалов. 1982. № 3. С. 113 115.Панасюк В. В., Андрейкив А. Е., Харин В. С. Теоретический анализ роста трещин в металлах при воздействии водорода / Физико-химическая механика материалов. 1981. № 4. С. 61 - 75.Панасюк В. В., Андрейкив А. Е., Харин В. С. Теоретический анализ роста трещин в металлах при воздействии водорода / Физико-химическая механика материалов. 1981. № 4. С. 61 - 75.Панасюк В. В., Ратыч Л. В., Дмытрах И. Н. К вопросу определения электрохимического состояния в развивающейся трещине при исследовании трещиностойкости материала в коррозионной среде / Физико-химическая механика материалов. 1982. № 3. С. 42 - 49.Панасюк В. В., Ратыч Л. В., Дмытрах И. Н. К вопросу определения электрохимического состояния в развивающейся трещине при исследовании трещиностойкости материала в коррозионной среде / Физико-химическая механика материалов. 1982. № 3. С. 42 - 49.Дуцяк И. З. Оценка вклада анодного растворения в скорость роста коррозионно-усталостных трещин в конструкционных материалах / Физико-химическая механика материалов. 1986. № 3. С. 45 50.Дуцяк И. З. Оценка вклада анодного растворения в скорость роста коррозионно-усталостных трещин в конструкционных материалах / Физико-химическая механика материалов. 1986. № 3. С. 45 50.Дуцяк И. З., Гнып И. П., Лычковский Э. И. О моделировании анодного растворения металла в вершине скачкообразно развивающейся трещины / Физико-химическая механика материалов. 1990. № 2. С. 117 119.Дуцяк И. З., Гнып И. П., Лычковский Э. И. О моделировании анодного растворения металла в вершине скачкообразно развивающейся трещины / Физико-химическая механика материалов. 1990. № 2. С. 117 119.Гринь Е. А., Зеленский А. В. Влияние водной среды теплоносителя энергоустановок на циклическую трещиностойкость сталей / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2014. Т. 80. № 5. С. 47 51.Гринь Е. А., Зеленский А. В. Влияние водной среды теплоносителя энергоустановок на циклическую трещиностойкость сталей / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2014. Т. 80. № 5. С. 47 51.Похмурский В. И., Гнып И. П. Влияние параметров циклического нагружения и водных сред на скорость роста трещин в сталях / Физико-химическая механика материалов. 1985. № 3. С. 29 - 38.Похмурский В. И., Гнып И. П. Влияние параметров циклического нагружения и водных сред на скорость роста трещин в сталях / Физико-химическая механика материалов. 1985. № 3. С. 29 - 38.Kondo T., Nakajima H., Nagasaki P. Metallographic investigation on the cladding failure in the pressure vessel of a BWR / Nuclear Eng. Des. 1971. Vol. 16. N 8. P. 205 - 222.Kondo T., Nakajima H., Nagasaki P. Metallographic investigation on the cladding failure in the pressure vessel of a BWR / Nuclear Eng. Des. 1971. Vol. 16. N 8. P. 205 - 222.Cullen W. A., Torronen K. A. Review of fatigue crack growth of pressure vessel and piping steel in high-temperature pressurised reactorgrade water / NURE G/CR-1576: Memorandum Report 4298. 1980. Vol. 19. - 124 p.Cullen W. A., Torronen K. A. Review of fatigue crack growth of pressure vessel and piping steel in high-temperature pressurised reactorgrade water / NURE G/CR-1576: Memorandum Report 4298. 1980. Vol. 19. - 124 p.Nibbering I. W. Behaviour of mild steel under very low frequency loading in sea water / Corros. Sci. 1983. Vol. 23. N 6. P. 645 - 662.Nibbering I. W. Behaviour of mild steel under very low frequency loading in sea water / Corros. Sci. 1983. Vol. 23. N 6. P. 645 - 662.Гринь Е. А., Саркисян В. А. Влияние свойств металла и температуры на циклическую трещиностойкость энергомашиностроительных сталей / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2014. Т. 80. № 12. С 41 47.Гринь Е. А., Саркисян В. А. Влияние свойств металла и температуры на циклическую трещиностойкость энергомашиностроительных сталей / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2014. Т. 80. № 12. С 41 47.Белоус В. H., Громова А. И., Толстых А. Н. и др. Коррозионное поведение углеродистой стали в кислородсодержащей воде высокой чистоты / Теплоэнергетика. 1983. № 12. С. 58 - 59.Белоус В. H., Громова А. И., Толстых А. Н. и др. Коррозионное поведение углеродистой стали в кислородсодержащей воде высокой чистоты / Теплоэнергетика. 1983. № 12. С. 58 - 59.

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