Свойства ползучести при высоких температурах

Свойства ползучести при высоких температурах

Явление ползучести есть следствие одновременно идущих процессов упрочнения под действием наклепа и разупрочнения по причине рекристаллизации.

В самом деле, как только произойдет некоторая пластическая деформация металла под нагрузкой, металл получит наклеп и упрочнится, вследствие чего деформация его под неизменившейся нагрузкой должна прекратиться. Но если рабочая температура металла достаточно высока, то в нем возникает явление рекристаллизации и металл разупрочняется, приобретая прежние свойства, т. е. после рекристаллизации вновь возникает пластическая деформация и процессы повторяются, т. е. происходит непрерывное увеличение пластической деформации под нагрузкой — ползучесть.

Скорость ползучести тем больше, чем выше напряжение металла и рабочая температура; при этом ползучесть будет проявляться для разных металлов при различных температурах, которые примерно соответствуют температурам рекристаллизации.

Каждому разрушению образца при высоких температурах предшествует остаточная деформация, несмотря на наличие напряжений, меньших предела текучести.

В трубопроводах ползучесть металла выявляют при измерении их наружного диаметра; увеличение диаметра указывает на появление остаточных деформаций.

Для электростанций с высокими и сверхкритическими параметрами пара очень важное значение имеют систематические измерения диаметра паропроводов и труб пароперегревателей, так как это позволяет своевременно обнаружить предельно допустимые остаточные деформации и предупредить разрыв труб.

Повышение содержания углерода не увеличивает сопротивления ползучести обычных малоуглеродистых сталей. В целях повышения сопротивления ползучести применяют легированные стали и специальную термообработку. Легирующие элементы повышают также прочность стали при нормальных и высоких температурах и эффективны уже при незначительном их содержании — 0,5-1,5%.

Добавка нескольких легирующих примесей одновременно, например хрома и никеля или хрома и марганца, понижает скорость ползучести до 1% за 100 000 ч работы паропровода.

Чтобы скорость ползучести не превышала заданных пределов, напряжение металла не должно превышать определенной величины. Под условным пределом ползучести понимается такое напряжение металла, которое вызывает равномерную скорость ползучести, не превышающую 10-7 мм/(мм-ч) или 10-5% в час.

Нестабильность (непостоянство) структуры. Как показывает опыт, в металле с рабочей температурой выше 450°С с течением времени возможны существенные изменения его структуры, т. е. изменения внутреннего строения металла. Изменение структуры металла наблюдается тем больше, чем выше рабочая температура и длительный срок службы.