Prof. dr Zijah Burzi, dipl. in.Vojnotehniki institut BeogradE-mail: zijah_burzic@vektor.net zijah.burzic@vti.vs.rsOSNOVI MEHANIKE LOMA

Odreivanje veliine napona je uslovljeno poznavanjem: Vrste i prirode delujueg optereenja i rezultujue raspodele napona u komponenti.Na primer, da li je optereenje: mehaniko ili termiko, stacionarno (statiko) ili nastacionarno (promenljivo ili ciklino), ida li je raspodela ravnomerna ili se javljaju vrne vrednosti

Duktilnost i plastine osobine materijala. Na primer, da li su osobine materijala takve da unutranje teenje i preraspodela deformacija mogu smanjiti uticaj koncentracije napona?ilavost i prilagodljivost materijal pri nepovoljnim radnim uslovima ili okolini. Na primer, da li su osobine materijala dovoljne da se apsorbuje udarno optereenje ili termiki ok?

Vrsta optereenja i raspodela napona Na konstrukcije u osnovi deluju tri vrste optereenja: Statiko optereenjePromenljivo optereenje, i Udarno optereenje. Poetni ili zaostali naponi Oblik komponenti

vrstoa na povienoj temperaturi Uticaj temperature na dijagram napon - deformacija mekog konstrukcijskog elika

Uticaj temeprature na vrstou i plastinost mekog konstrukcijskog elika

Otpornost na puzanje Na povienim temperaturama metal nastavlja da se deformie bez daljeg porasta napona. Taj proces se naziva "puzanje" i definie se kao vremenski zavisna neelastina deformacija materijala. Osobine puzanja se odreuju izlaganjem epruveta za zatezanje konstantnom optereenju pri konstantnoj temperaturi i praenjem aksijalnih deformacija u odabranim vremenskim intervalima.

Na osnovu tih podataka moe da se nacrta serija krivih deformacija puzanja pri konstantnom naponu, ili alternativno, krive puzanje - napon pri konstantnom vremenu, nazvane izohrone.

Krive puzanja, sa vremenom pri konstantnom naponu (a) i izohrone krive napon - deformacija (b)

Tipina krive puzanjaNa krivim puzanja za metale razlikuju se etiri podruja karakteristinih ponaanja: Deo OA je trenutma deformacija, koja se javlja odmah posle dejstva optereenja, a moe da sadri elastinu i plastinu deformaciju.

Deo AB je primarna faza, u kojoj se puzanje menja rastuom brzinom kao rezultat deformacijskog ojaavanja. Deformacija je preteno plastina. Tipina krive puzanja

Deo BC je sekundarno stacionarno stanje, u kome je deformacija plastina. U toj fazi brzina puzanja zavisi od nivoa napona i temperature i dostie minumum zbog uravnoteenja deformacijskog ojaavanja uticajem otputanja. Tipina krive puzanja

Deo CD je tercijarna faza, u kojoj se puzanje ubrzano poveava, praeno smanjenjem povrine poprenog preseka i pojavom i rastom vrata, zbog ega se i napon poveava i dolazi do loma. Tipina krive puzanja

Da bi se podaci o puzanju iskoristili u projektovanju i obezbedila ekstrapolacija podataka puzanje - napon - vreme - temepratura iz relativno kratkog perioda, na vreme zahtevanog veka konstrukcije, izveden je niz analitikih izraza.

Najee se koristi log - log postupak, koji uzima da se ukupna deformacija puzanja, e, sastoji od: poetnog segmenta, e0, i vremenski zavisnog segmenta deformacije, ep

Tipina kriva brzine puzanja u sekundarnoj fazi

To znai da je kriva puzanje - vreme OBF zamenjena sa dva pravolinijska segmenta, prave linije OE i EF.

Ispitivanje metala pokazuje da je zavisnost e0 od napona oblika gde su: A i m konstante materijala, zavisne od temperature.

Slino, ispitivanja pokazuju da vremenski zavisna deformacija, ep, moe da se iskae stepenom funkcijom, gde su:B i n materijalne konstante, zavisne od temperature.

Zamena prethodnih jednaina daje izraz za deformaciju puzanja u zavisnosti od napona i vremena, koja se moe koristiti za izbor projektnog nappona za zahtevani vek. U sluaju primene za dugotrajnu ekeploataciju, kao to je sluaj sa parnim i gasnim turbinama ili cevima pregrejaa kotla, poetna deformacija e0 postaje zanemarljiva u poreenju sa ep, pa se gornja jednaina svodi nagde je; C dedt ept - minimalna brzina puzanja ili nagib linije EF

Log-log dijagram podataka dugotrajnog puzanja se dobro slae sa jednainomi koristi se za odreivanje konstanti ove jednaine:B prosek brzine puzanja pri log napona 1,0, konstanta materijala za datu temperaturu.C brzina puzanja pri zatezanju, dedt.n nagib prave linije u log-log koordinatama, konstanta materijala za datu temperaturu.

esto koriena metoda se zasniva na naponu koji daje maksimalnu deformaciju puzanja odreene veliine, obino 0,01% ili 0,10% za 1000 sati, koja se uzima i za ekstrapolaciji na izduenje od 1% za 10,000 i 100,000 sati. Takve tipine krive puzanja su prikazane na slici za vie ugljeninih, niskolegiranih i austenitnih materijala za posude pod pritiskom. Hrom, molibden i nikal su najvaniji legirajui elementi metala za visoke temmperature. Pri korienju podataka o puzanju projektant mora da odredi oekivani radni vek i odgovarajui iznos doputene trajne deformacije, i u skladu sa tim da izabere materijal koji zadovoljava te uslove. Na primer, za konstrukcije kod kojih su pokretni delovi blizu dodira, kao kod turbina, male su veliine projektom doputenog puzanja, meutim, posude ili cevi izmenjivai toplote se projektuju sa veim puzanjem, jer veliina deformacije ne utie znaajno na njihovu eksploataciju.

vrstoa puzanja vie elika za posude pod pritiskom

Ponaanje materijala pri puzanju nije osetljivo samo na napon i vreme, ve i na fizike osobine materijala u razliitim sredinama (atmosfera, neutronsko zraenje) i istoriju pretrpljene deformacije.

Na primer, atmosfere koje pospeuju naugljenienje, oksidaciju ili nitraciju poveavaju vek puzanja, dok neutronsko zraenje moe da ga smanji.

Prema tome, ako je potrebno izvesti zakone za ekstrapolaciju puzanja zbog toga to razvoj industrije ne moe da eka rezultate ispitivanja za dugotrajnu upotrebu, bitno je koristiti podatke o puzanju dobijene u maksimalno moguem vremenu ispitivanja, izvedenom u uslovima to bliim uslovima eksploatacije.

Ekstrapolacija podataka dobijenih u kratkom vremenu na dugotrajnu upotrebu nije uvek pouzdana i mora se koristiti obazrivo.

Kada ne postoje podaci o vremenskoj vrstoi sa temperaturom metoda odreivanja Larson - Milerovog parametra P moe da se primeni za odreivanje ovog podatak. Taj parametar je: gde je t - vreme na temperaturi T, sati; C - konstanta, 20 za elik; T - apsolutna temperatura, ROva je jednaina izvedena na parametarskoj studiji vrstoe puzanja za razliito vreme i temperaturu; zbog toga je to pogodna metoda odreivanja ekvivalentnog vremena na odreenoj temperaturi na osnovu poznatog vremena na drugoj temperaturi.

To je od koristi ne samo za odreivanje temperaturnih karakteristika materijala, ve i za ocenu kvalifikacije prihvatljivosti na razliitim temperaturama.

vrstoa na niskim temperaturma Posebna klasa elika je razvijena za upotrebu na niskim tempraturama, sve do -196oC. Plastinost i ilavost tih elika su vee od standardom propisanih vrednosti. Ugljenini elici su primenljivi do temperature -40oC. Zbog poveanog sadraja N i O ovi su elici skloni starenju, tj. njihova vrstoa raste, a njihova ilavost se smanjuje, a prelazna temperatura im je ve oko -10oC. Specijalni ugljenini elici za niske temperature (TT elici), i finozrni elici (Re < 355 MPa). Za procesnu opremu, koja se koristi na -60oC, preporuuju se finozrni mikrolegirani elici (Re > 355 MPa).

Poboljani finozrni elici su primenljivi do -80oC. Za temperature ispod -80oC mogu se koristiti elici legirani Ni (sadraj Ni: 2.5%; 3.5%; 5% ili 9%).

Sa poveanjem sadraja Ni raste zatezna vrstoa elika, a sniava se podruje temperatura primene sa -80oC do -196oC, na kojoj se zahteva ukupna energija udara-udarna ilavost po arpiju (V zarez) od 25 do 50 J. Za ovo temperaturno podruje se preporuuju i MnCr elici i CrNi austenitni elici.

Podruje niskih radnih temepatura za elike zavarenih konstrukcija procesne opreme

Klasa elikaRe, MPa min.Normalizovani ugljenini elici za niske temperature210Finozrni elici250Finozrni elici360Poboljani elici za niske temperature260elik sa 3,5% Ni10 Ni 14; 16 Ni 14; 12 Ni 14350elik sa 5% Ni12 Ni 19450elik sa 9 % Ni i austenitni Mn-Cr elici X 8 Ni 9500X 40 MnCr 22320X 40 MnCrN 18300X 12 MnCr 18 11CrNi elici X 12 CrNi 18 9220X 10 CrNiTi 18 10250X 10 CrNiNb 18 10

Mehanike karakteristike elika za niske temperature

Mehanike karakteristike elika za niske temperature

Mehanike karakteristike elika za niske temperature