Crack Growth Kinetics in Power Plant Engineering Steels in High-Temperature Creep

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.

steel, creep, temperature, crack growth rate, parameter C *, stress intensity factor (SIF), creep rupture, stress state, crack growth time, kinetic diagram of crack resistance, стали, ползучесть, температура, скорость развития трещин, параметр C*, коэффициент интенсивности напряжений (КИН), длительная прочность, напряженное состояние, время роста трещины, кинетическая диаграмма трещиностойкости

1. Машиностроение. Энциклопедия. Т. 1 -38. - М.: Машиностроение, 1987-2009.

2. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Т. 1 - 44. - М.: МГОФ «Знание», 1998 -- 2013.

3. Фролов К. В., Израилев Ю. Л., Махутов Н. А. и др. Расчет термонапряжений и прочности роторов и корпусов турбин. - М.: Машиностроение, 1998. - 239 с.

4. 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.

5. Туляков Г. А., Скоробогатых В. H., Гриневский В. В. Конструкционные материалы для энергомашиностроения. - М.: Машиностроение, 1991. - 240 с.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. Морозов Е. М., Зернин М. В. Контактные задачи механики разрушения. - М.: Из-во URSS, 2010. - 544 с.

12. Матвиенко Ю. Г. Модели и критерии механики разрушения. - М.: Физматлит, 2006. - 328 с.

13. Ohtani R., Nitta A. Crack propagation in creep / Journal of the Society of Materials Science. 1976. Vol. 25. P. 746 - 752.

14. Балина В. С., Ланин А. А. Прочность и долговечность конструкций при ползучести. - СПб.: Политехник, 1995. - 182 с.

15. Махутов Н. А. Прочность и безопасность: фундаментальные и прикладные исследования. - Новосибирск: Наука, 2008. - 528 с.

16. Landes J. D., Begley J. A fracture mechanics approach to creep crack growth / ASTM STP-590. 1976. P. 128 - 148.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. Петреня Ю. К. Физико-механические основы континуальной механики повреждаемости. - СПб.: АООТ «НПО ЦКТИ им. И. Н. Ползунова», 1997. - 147 с.

21. Гринь Е. А. Возможности механики разрушения применительно к задачам прочности, ресурса и обоснования безопасной эксплуатации тепломеханического оборудования / Теплоэнергетика. 2013. № 1. С. 25 - 32.

22. Ланин А. А. Феноменологические закономерности развития хрупких локальных разрушений при высокотемпературной ползучести / Теплоэнергетика. 2013. № 1. С. 47 - 54.

23. ГОСТ 25.506-85. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении. - М.: Госстандарт СССР, 1985. -61 с.

24. 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.