РАСЧЕТ ДОЛГОВЕЧНОСТИ СОСУДА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ДО ОБРАЗОВАНИЯ МАКРОТРЕЩИНЫ ПРИ ПУЛЬСИРУЮЩЕМ ВНУТРЕННЕМ ДАВЛЕНИИ

Аннотация

Надежность и долговечность металлических элементов инженерных систем и специальных сооружений, работающих под внутренним давлением, зависят от изменения механических свойств материала при совместном воздействии циклических нагрузок, повышенной температуры и коррозионной среды. Цель работы - разработать методику расчета долговечности сосуда при переменном давлении с учетом влияния коррозионной среды на механические свойства материала корпуса. Механические свойства стали 10ГН2МФА определены статическим растяжением при скоростях деформирования 10⁻³–10⁻⁶ с⁻¹ на воздухе и в дистиллированной воде при 280 °C на установке с камерой высокого давления. Установлено существенное снижение пластичности стали в высокотемпературной воде при скоростях деформирования 10⁻⁴–10⁻⁶ с⁻¹ с минимумом при критической скорости ε̇ = 10⁻⁶ с⁻¹. По деформационным критериям малоциклового разрушения рассчитано число циклов нагружения до образования макроскопической трещины. При определенной доле времени деформирования в области критических скоростей расчетная долговечность в коррозионной среде примерно на 19–20% ниже, чем на воздухе. Научная новизна заключается в разработке методики расчета долговечности сосуда до образования макроскопической трещины на основе характеристик пластичности стали, экспериментально определенных непосредственно в высокотемпературной коррозионной среде. В отличие от нормативного подхода, основанного преимущественно на механических характеристиках материала на воздухе, методика учитывает изменение пластичности под воздействием рабочей среды. Практическая значимость - возможность применения подхода для оценки долговечности металлических элементов под внутренним давлением при совместном воздействии циклических нагрузок, повышенной температуры и коррозионной среды.