Характеристики длительной прочности, структура и свойства разнородных сварных соединений сталей 15Х1М1Ф и Х10CrMoVNb 9-1 (Р91)

Александр Алексеевич Ланин; Татьяна Владимировна Прохорова; Сергей Георгиевич Ханжин

Характеристики длительной прочности, структура и свойства разнородных сварных соединений сталей 15Х1М1Ф и Х10CrMoVNb 9-1 (Р91)

Александр Алексеевич Ланин, Татьяна Владимировна Прохорова, Сергей Георгиевич Ханжин

Аннотация

Выполнено численное моделирование испытаний на длительную прочность поперечных сварных образцов однородных и разнородных соединений. Выявлены и описаны закономерности изменения длительной прочности сварных образцов из стали Р91 от относительной ширины прослойки и соотношения скоростей ползучести основного металла и металла ослабленной части зоны термического влияния (ЗТВ). Получена верхняя количественная оценка длительной прочности разнородного сварного соединения на модели образца с двумя мягкими прослойками с одинаковыми свойствами. По результатам расчётов выявлено изменение места разрушения при снижении напряжений, что подтверждено экспериментально.

Ключевые слова

длительная прочность, ползучесть, повреждаемость, трещины IV типа, поперечная мягкая прослойка, зона термического влияния (ЗТВ), зона мелкого зерна ЗТВ, межкритический интервал ЗТВ, разнородное сварное соединение, диффузионные прослойки

Полный текст:

PDF

Литература

Земзин, В.Н. Жаропрочность сварных соединений [Текст] / В.Н. Земзин. – Л.: Машиностроение, 1972. – 272 с.]

Шрон, Р.З. О прочности при растяжении сварных соединений с мягкой прослойкой в условиях ползучести [Текст] / Р.З. Шрон // Сварочное производство. -- 1970. -- № 5. -- С. 6 -- 8.

Шрон, Р.З. Влияние неоднородности свойств сварных соединений на их склонность к хрупким разрушениям в условиях ползучести [Текст] / Р.З. Шрон, А.И. Корман // Сварочное производство. -- 1972. -- № 12. -- С. 12 -- 14.

Бакши, О.А. О расчетной оценке прочности сварных соединений с мягкой прослойкой [Текст] / О.А. Бакши, Р.З. Шрон // Сварочное производство. -- 1971. -- № 3. -- С. 3 -- 5.

Hayhurst, D.R. CDM mechanisms-based modelling of tertiary creep: ability to predict the life of engineering components [Text] / D.R. Hayhurst // Arch. Mech. -- 2005. -- Vol. 57. -- No. 2 -- 3. -- P. 103 -- 132.

T u S. Design against creep failure for weldments in 0.5Cr0.5Mo0.25V pipe [Text] / T u S., R. Wu, R. Sandström // Int. J. of Pres. Ves. and Piping. -- 1994. -- Vol. 58. -- P. 345 -- 354.

Hayhurst, R.J. Creep constitutive equations for parent, Type IV, R-HAZ, CG-HAZ and weld material in the range 565 – 640оC for Cr-Mo-V weldments [Text] / R.J. Hayhurst, R. Mustata, D.R. Hayharst // Int. J. of Pres. Ves. and Piping. – 2005. -- Vol. 82. -- P. 137 -- 144.

Hyde, T.H. A review of the finite element analysis of repaired welds under creep conditions [Electronic resource] / T.H. Hyde, J.A. Williams, A.A. Becker, W. Sun // OMMI. -- 2003. -- Vol. 2. -- No. 2 (http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc).

Eggeler, G. Analysis of creep in a welded ‘P91’ pressure vessel [Text] / G. Eggeler, A. Ramteke // Int. J. of Pres. Ves. and Piping. -- 1994. -- V. 60. -- P. 237 -- 257.

Perrin, J. Approximate creep rupture lifetimes for butt welded ferritic steel pressured pipes [Text]/ J. Perrin, D. R. Hayhurst, R.A. Ainsworth // Eur. J. Mech. A/Solids. -- 2000.-- Vol. 19. -- Р. 223 -- 258.

Ланин, А.А. Исследование разнородных сварных стыковых соединений толстостенных труб системы паровпуска паровых турбин [Текст] / А.А. Ланин, С.А. Ильин, Т.В. Прохорова // Тяжелое машиностроение. -- 2008. -- № 6. -- С. 21 -- 25.

Gaffard, V. Experimental study and modelling of high temperature creep flow and damage behaviour of 9Cr1Mo-NbV steel weldments [Text]: PhD thesis / V. Gaffard. -- France, 2004. -- 329 p.

Gorash, Y. Development of a creep-damage model for non-isothermal long-term strength analysis of high-temperature components operating in a wide stress range [Text]: PhD thesis / Y. Gorash. – Halle, 2008. – Р. 108.

Stepanova, T.R. Modeling of the High Temperature Creep and Rupture under the Complex Stress State [Text] / T.R. Stepanova, T.V. Prokhorova // Materials Science Forum. – 2016. – Vol. 870. -- P. 528 -- 534.

Прохорова, Т.В. Длительная прочность однородных и разнородных сварных соединений жаропрочных сталей с мягкой прослойкой [Текст]: доклады II Международной конф. «Обеспечение надежности теплоэнергетического оборудования в условиях длительной эксплуатации» / Т.В. Прохорова, А.А. Ланин. – Челябинск, 2010. – C. 130 -- 136.

Dimmler, G.P. Extrapolation of short-term creep rupture data – The potential risk of over-estimation [Text] / G.P. Dimmler, G. Weinert, H. Cerjak // IJPVP. – 2008. – Vol. 85. – P. 55 -- 62.

Kloc, L. On Creep Behaviour of Several Metallic Materials at Low Stresses and Elevated Temperatures [Text] / L. Kloc, J. Fiala // Chem. Papers. – 1999. – Vol. 53. -- No. 3 – P. 155 -- 164

Esposito, L. A primary creep model for Class M materials [Text] / L. Esposito, N. Bonora // Materials Science and Engineering A. – 2011. – Vol. 528. – P. 5496 -- 5501.

Kloc, L. Influence of the loading history on the creep of the 9% chromium steel at low creep rates [Text]: Int. Conf. METAL 2004 (13) / L. Kloc, V. Sklenichka. – Hradec nad Moravicí (CZ), 2004. – P. 1 -- 7.

Kloc, L. Internal stress model for pre-primary stage of low-stress creep [Electronic resource]: 15th International Conference on the Strength of Materials (ICSMA-15) J; Phys.: Conf. Ser. / L. Kloc. – 2010. – Vol. 240. – No. 1. – 012086 (http://iopscience.iop.org/).

Гецов, Л.Б. Материалы и прочность деталей газовых турбин [Текст]: в двух книгах; кн. 1 / Л.Б. Гецов.-- Рыбинск: ООО «Издательский дом «Газотурбинные технологии», 2010. -- 611 с.

Eggeler, G. A numerical study of parameters controlling stress redistribution in circular notched specimens during creep [Text] / G. Eggeler, C. Wiesner // Journal of strain analysis. – 1993. – Vol. 28. – P. 13 -- 22.

Hancock, J.W. On the mechanisms of ductile failure in high-strength steels subjected to multi-axial stress-states [Text] / J.W. Hancock, A.C. Mackenzie // J. Mech. Phys. Solids. – 1976. – Vol. 24. -- P. 147 -- 169.

Holmström, S. Modeling and verification of creep strain and exhaustion in a welded steam mixer [Text] / S. Holmström, J. Rantala // Journal of Pressure Vessel Technology. – 2009. – Vol. 131. – No. 6, 061405. – 5 p.

Penny, R.K. Design for Creep [Text]: sec. ed. / R.K. Penny, D.L. Mariott. – London: Chapman&Hall, 1995. – 430 p.