2020-01-15
442
Деформация и излом возникают при чрезмерном увеличении напряжений в материале конструкции, превосходящих соответственно предел текучести или предел прочности. Различают упругие деформации, исчезающие после снятия нагрузки, и пластические, остающиеся после снятия нагрузки. Остаточные деформации приводят к изменению размеров и конфигурации элементов конструкции.
Изломом называют полное разрушение материала элемента конструкции, приводящее к его расчленению. Изломы разделяют в зависимости от характера нагружения на статический, динамический и усталостный.
При кратковременной однократной нагрузке возникают динамический или статический изломы. Динамический излом происходит при высокой скорости приложения нагрузки, например, поверхностный удар. Изломы при однократном действии нагрузки наблюдаются сравнительно редко. Чаще встречаются усталостные изломы, являющиеся следствием действия переменных напряжений в течение определенного интервала времени.
В процессе работы машин их детали испытывают воздействие циклических нагрузок. Под действием циклической нагрузки в материале детали накапливаются необратимые изменения, обусловливающие возникновение макроскопической трещины, постепенное развитие которой приводит к излому.
Процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению, получил название – усталость, а способность материала сопротивляться усталостному разрушению принято называть выносливостью. Выносливость зависит от свойств самого материала, величины максимального напряжения и амплитуды цикла. Усталостные изломы возникают при напряжениях ниже предела текучести.
Изломы подразделяют на хрупкий и вязкий. Под вязким изломом понимают излом, который происходит при наличии макропластической деформации. Хрупкий излом в отличие от вязкого возникает при отсутствии или при незначительных размерах макропластической деформации.
Коррозионно-механические разрушения элементов оборудования
Коррозионно-механические разрушения возникают при совместном воздействии на элементы оборудования коррозионно-активной среды и механической нагрузки.
Различают следующие виды коррозионно-механического разрушения элементов оборудования: коррозионное растрескивание, коррозионная усталость, коррозия при трении.
Коррозионное растрескивание возникает при действии статических напряжений в весьма агрессивной по отношению к данному металлу агрессивной среде. Причинами подобного разрушения являются пониженная коррозионная стойкость границ зерен в результате выделения из пересыщенного твердого раствора фазы с отрицательным потенциалом, наличие в сплаве структурной составляющей, неустойчивой по отношению к данной коррозионной среде; наводороживание границ зерен, сопровождающееся развитием значительных давлений, снижающих межкристаллитную прочность.
Это хрупкое разрушение происходит под действием лишь нормальных растягивающих напряжений, вызванных внешней нагрузкой, или остаточных напряжений растяжения. Коррозионное растрескивание не связано с общей коррозионной стойкостью металла, Например, углеродистые и малоуглеродистые стали практически не корродируют в щелочных средах но в то же время они подвержены коррозионному растрескиванию, называемому в этом случае щелочной хрупкостью. Коррозионное растрескивание происходит в щелочных и кислых средах и носит, в основном, межкристаллитный характер. Характерной чертой коррозионного растрескивания является то, что разрушение стали происходит без заметных пластических деформаций и может произойти внезапно.
Коррозионная усталость представляет собой процесс разрушения металлов и сплавов при одновременном действии коррозионной среды и циклических напряжений. Механизм усталостного разрушения металлов и сплавов в коррозионно-активных средах достаточно сложен и в значительной степени определяется режимом нагружения, величиной действующих напряжений, видом напряженного состояния, физико-химическими свойствами материала и контактирующей с ним среды.
Процесс коррозионно-усталостного разрушения металлов обычно протекает в три стадии. Первая характеризует период до возникновения трещины, в течение которого образуются специфические гальванические пары и возникают зародыши трещин. Вторая стадия характеризуется значительной потерей прочности из-за развития усталостных трещин. Третья стадия является чисто механическим разрушением оставшегося сечения изделия при напряжениях, превышающих предел прочности металла.
Характерной особенностью коррозионной усталости металлов является отсутствие предела выносливости в отличие от усталости на воздухе.
Механическое изнашивание, усиливаемое явлениями коррозии, называют коррозионно-механическим изнашиванием. Различают следующие виды коррозионно-механического изнашивания: окислительное, фреттинг-коррозия, изнашивание в средах, являющихся электролитами.
Окислительное изнашивание происходит при наличии на поверхностях трения окисных пленок, предотвращающих сближение контактирующих поверхностей до расстояния, на котором происходит их схватывание. По мере износа окисные пленки вновь восстанавливаются вследствие воздействия металла с кислородом воздуха.
Фреттинг-коррозия – процесс изнашивания, представляющий собой сочетание фреттинга с коррозией. Фреттингом называют особый вид изнашивания контактирующих поверхностей, совершающих под нагрузкой очень малые повторные относительные перемещения, например, продольные вибрации.
Изнашивание в средах, являющихся электролитами, представляет собой сочетание механического изнашивания с коррозией.
