Удельные затраты энергии на образование и рост трещины в роторной стали ЭИ-415 на разных стадиях ползучести

Описана методика определения удельной энергии разрушения по величине раскрытия трещины, соответствующего окончанию каждой из трех стадий ползучести. Развитие трещины в образцах отслеживалось косвенно, по ее раскрытию во время испытания. Разработаны критерии и признаки, по которым определенные стадии ползучести можно связать с соответствующими фазами развития трещины. Временные границы основных стадий ползучести находились с помощью статистической оценки характерных особенностей кинетики раскрытия трещины. Проведено сравнение времени начала роста трещины, определенного по кривой раскрытия трещины и рассчитанного по соотношению длин трещин, образовавшихся в трех надрезах образца. Расчет трещиностойкости базировался на учете составляющих удельной энергии разрушения с использованием рекомендаций стандарта для статического нагружения при умеренной температуре. Значения J-интеграла и условной величины коэффициента интенсивности напряжений оценены по величинам раскрытия надреза в моменты начала роста трещины и перехода к стадии долома, а также длины трещины на изломе. Определены параметры зависимости трещиностойкости от температуры и времени нагружения, постоянные кинетического уравнения развития трещины. Результаты оценки трещиностойкости на цилиндрических образцах сопоставлены с ранее полученными на образцах типа СТ-1.

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.