деленной критической величины 6е, называемой критическим раскрытием трещины. При этом подразумевается, что величина 6С одинакова как для реальной конструкции, так и для испытуемого образца из данного материала заданной толщины. Раскрытие трещины рассматривается как характеристика вязкости разрушения, когда для данного материала в заданных условиях испытания оно достигает критической величины, т. е.

В отличие от стандартных испытаний на ударную вязкость (ГОСТ 9454—78, ГОСТ 6996—66) методы механики разрушения позволяют рассчитать параметры /С1с и 6С, характеризующие вязкость разрушения конструкционных сталей и их сварных соединений в зависимости от уровня рабочих и остаточных напряжений, формы конструктивных элементов, учитывая при этом размеры наиболее вероятных и труднообнаруживаемых дефектов. Однако сложность испытаний материалов по критериям механики разрушения сдерживает их практическое использование. Поэтому в последние годы активно ведутся исследования, цель которых —• установить корреляционные зависимости между стандартными характеристиками ударной вязкости и критериями механики разрушения. Успешное решение поставленных задач позволит, с одной стороны, уточнить требования к нормативным значениям ударной вязкости, а с другой, разработать относительно простые методы расчета конструкций на трещиностойкость.

Ряд таких зависимостей рассмотрен в работе [73]. Относительно простые зависимости между характеристиками механики разрушения (6е, Кю) и ударной вязкостью КСУ установлены в работе [14]:

6С = 0,05КСУ/от;(7.6)

Кгс = У0Л~^КСУ,(7.7)

где Е — модуль упругости материала; V — коэффициент Пуассона.

Значения К\Су 6С, КСУ и ат получены при одних и тех же температурах испытания, соответствующих диапазону переходных температур при испытаниях на ударную вязкость. Зависимости (7.6) и (7.7) действительны для сталей и их сварных соединений при сгт = 200-И400 МПа.

Для обеспечения повышенной надежности ответственных сварных конструкций, работающих при низких температурах, в работе [14] предложена следующая зависимость:

Кю = У 0,1КСУ - ДКю,(7.8)

где ДК1о= 15 МПа-м'*2. 134

Допустимое значение КСУ

[КСУ\ =.20ГсаЛ./с,(7.9)

где 10 — эффективный критический размер дефекта; ет — деформация, соответствующая пределу текучести; с — коэффициент, еависящий от относительной величины рабочих напряжений.

Полагают, что для конструктивных элементов толщиной в 10 мм можно использовать формулу

б 5КСУ/от.(7.101

7.4. ОТПУСКНАЯ ХРУПКОСТЬ И ХРУПКОСТЬ В УСЛОВИЯХ ПОЛЗУЧЕСТИ

Сварное технологическое оборудование в нефтехимической и энергетической отраслях промышленности эксплуатируется во многих случаях при повышенных температурах (от 350 до 550 °С). Данные, представленные на рис. 7.3, показывают, что после длительной выдержки металла при указанных температурах снижается его сопротивление хрупкому разрушению. Причем с увеличением напряжений, приложенных к образцам, процесс снижения сопротивления металла хрупкому разрушению интенсифицируется (рис. 7 4). Влияние температуры нагрева и длительности выдержки в различных температурных интервалах на

Viso, "С ВО I

го

5-Ю2 103

Рис. 7.3. Зависимость Vtm низкоуглеродистой стали с 0,5 % Мо, предварительно нормализованной при 9Ю°С в течение I ч, от длительности выдержки и температуры последующего нагрева, °С: I — 300; 2 — 360; 3 — 400: 4 — 450; 5 — 500: 6 » 550 [83]

150 100 50 0

-60 О60 1,°С

Рис. 7.4. Зависимость кристаллической составляющей ^р (а) и работы удара КУ (б) стали типа 1,25 Сг—0,5 Мо от условий эксплуатации:

I — т = 0, о = 0; 2 — г- = 144 ч, 0 = 0: 3 — г = 500 ч, о = 0; 4 — ч = 144 ч, а — = 167 МПа; 5 — -с = 300 ч, о = 157 МПа: в — с = 500 ч, о — 157 МПа [83]