Specific Energy of Crack Formation and Growth in Rotor Steel EI-415 at Different Creep Stages

A technique for determination of the specific fracture energy from the largest crack opening corresponding to completing of the each of three stages of creep is presented. Crack development in the samples was monitored indirectly by crack opening in testing. We developed criteria and signs that can be used to associate the certain stages of creep with corresponding phases of cracks development. Temporal boundaries of the main creep stages are determined using a statistical evaluation of the characteristic features of the kinetics of crack opening. The onset of crack growth determined from the curve of crack opening is compared with that calculated from the ratio of the lengths of the cracks formed in three notches present in the sample. Calculation of the crack resistamce is based on the consideration of components of specific fracture energy using standard recommendations for static loading at moderate temperatures. The values of J-integral and conventional value of the stress intensity are assessed from the degree of notch opening at the onset of crack growth as well as the crack length in the fracture. Parameters of the fracture toughness dependence on the temperature and time of loading, constants of the kinetic equation of cracks development are determined. The results of the crack resistance evaluation in cylindrical samples are compared to the data previously obtained on ST-1samples.

трещиностойкость, металл, ползучесть, образец, надрез, раскрытие трещины, долом, коэффициент интенсивности напряжений, J-интеграл, ротор, crack resistance, metal, creep, sample, notch, crack opening, stress intensity factor, J-integral, rotor

1. Махутов Н. А. Базовые характеристики конструкционных материалов при комплексной оценке прочности, ресурса и живучести опасных объектов / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2012. Т. 78. № 1. Ч. 1. С. 62 - 70.

2. ГОСТ 25.506-85. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 61 с.

3. Гладштейн В. И. Экспериментальная методика исследования сопротивления металла началу роста малых трещин и живучести образцов с надрезом в условиях ползучести / Заводская лаборатория. 1994. Т. 60. № 4. С. 52 - 57.

4. Гладштейн В. И. Сравнительная оценка вязкости разрушения теплоустойчивых сталей в условиях ползучести / Заводская лаборатория. 1985. Т. 51. № 8. С. 61 - 64.

5. Тайра С., Отани Р. Теория высокотемпературной прочности материалов. - М.: Металлургия, 1986. - 280 с.

6. Браун У., Сроули Дж. Испытание высокопрочных металлических материалов на вязкость разрушения при плоской деформации. - М.: Мир, 1972. - 293 с.

7. Резинских В. Ф., Гладштейн В. И., Авруцкий Г. Д. Увеличение ресурса длительно работающих турбин. - М.: Издательский дом МЭИ, 2007. - 300 с.