Проблемы освоения нефтегазовых месторождений западной Сибири (доклады и сообщения научно-технической конференции), страница 51

Разрыхление металла снижает его трещиностойкость и наступит момент, когда в некотором объеме металла конструкции наличие рабочего уровня напряжений будет достаточно, чтобы для одной из микротрещин этого объема было превышено значение (пороговый коэффициент интенсивности напряжений), т.е. начнется стабильное развитие магистральной трещины. Под магистральной трещиной в этом случае подразумевается трещина, которая при заданных условиях нагружения развивается с большей скоростью, чем остальные трещины, и является причиной окончательного разрушения. Следует ожидать, что наиболее вероятным местом зарождения макротрещины будет металл линии сплавления сварного шва.

Исходя из вышесказанного, был сформулирован подход к по­строению алгоритма диагностики конструкций данного типа, к раз­работке средств и методов оперативной экспресс-диагностики. Он заключается в том, что прогнозирование работоспособности сварной конструкции с учетом реальной совокупности характеристик металла, связанных с технологией изготовления и условиями эксплуатации объекта, осуществляется по "слабому звену". В слабом звене ди­агностированию подвергается объем металла, необходимый для от­ражения наиболее интенсивного процесса накопления поврежденности в слабом звене и достаточный для формирования в нем магистральной трещины.

130

Согласно существующим представлениям о стадиях формиро­вания магистральной трещины наибольший интерес могут представлять дефекты 7... 10классов, т.е. протяженностью 10" ... 10" м, соизмеримые с размерами элементов структуры двухфазных сталей феррито-пер-литного класса. Несмотря на большие достижения в области описания развития трещин с использованием критериев механики разрушения, в настоящее время отсутствует возможность описать весь процесс развития магистральной трещины с единых позиций. Это объясняется тем, что критерии механики разрушений применимы при достаточно больших размерах трещины, в десятки раз превышающих размеры структурных составляющих металлов. Для регистрации процесса за­рождения разрушения была выбрана стадия формирования и развития магистральной трещины до размеров, устойчиво регистрируемых не-разрушающими методами контроля (до 2,0 мм).

К наиболее хорошо разработанным методам, позволяющим ре­гистрировать изменение физико-механических характеристик эле­ментов структуры при их упруго-пластическом деформировании, относится процесс микровдавливания, т. е. замер микротвердости. Появление повреждений, в том числе и микротрещин, меняет условия контактного взаимодействия между элементами структуры в нагру­женном объеме металла конструкции. Система остается уравнове-шанной и условия взаимного упругопластического контактного деформирования структурных элементов материала описываются на­пряжениями II рода в отличие от рабочих остаточных сварочных напряжений I рода, которые уравновешиваются в конструкции. На­копление необратимой микропластической дефорации, нарушение сплошности (появление пор, микротрещин) приводит одновременно к контактному упрочнению одних зерен и разрыхлению других. Этот процесс регистрируется замером микротвердости.