Оценка напряженно-деформированного состояния и растрескивания атмосферостойкой конструкционной стали методом акустоупругости
Автор: Алексеева Екатерина Леонидовна, Альхименко Алексей Александрович, Беляев Александр Константинович, Лобачев Александр Михайлович, Полянский Владимир Анатольевич, Ростовых Григорий Николаевич, Третьяков Дмитрий Алексеевич, Штукин Лев Васильевич, Яковлев Юрий Алексеевич
Журнал: Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy
Статья в выпуске: 12 (51), 2016 года.
Бесплатный доступ
Атмосферостойкие стали отличаются высокой стойкостью к различным видам коррозии. Их многолетние испытания показали, что даже без защитного покрытия строительные конструкции из этих сталей могут эксплуатироваться в условиях российского климата годами, без существенных коррозионных повреждений. Из-за высокой коррозионной стойкости, прочности и относительной дешевизны эти стали считаются наиболее перспективными для строительства мостов и путепроводов. В этой связи, актуальной является проблема неразрушающего контроля элементов конструкций из этих сталей. В статье приводятся результаты исследования распределения величины акустической анизотропии в образцах стали 14ХГНДЦ после циклического механического нагружения. Описаны результаты испытаний этой стали на водородное растрескивание и результаты измерения величины акустической анизотропии, вызванной этим растрескиванием. Обнаружено большое влияние коррозионных трещин на величину акустической анизотропии. В результате исследования выявлена низкая стойкость стали 14ХГНДЦ к растрескиванию в сероводородной среде. Это вносит существенные ограничения в ее применение в строительных конструкциях, расположенных в море и в прибрежной зоне.
Атмосферостойкие стали, водородное растрескивание, неразрушающий контроль, акустоупругость, пластические деформации
Короткий адрес: https://sciup.org/14322302
IDR: 14322302 | DOI: 10.18720/CUBS.51.3
Evaluation of stress-strain state and cracking of weatherproof structural steel by acoustoelasticity
Weatherproof steels are highly resistant to various forms of corrosion. Their long-term tests have shown that constructions of these steels can be used in conditions of the Russian climate for years without significant corrosion damage even without any protection. They are considered to be the most promising for the construction of bridges and overpasses due to the high corrosion resistance, strength and relative cheapness. Therefore, the problem of non-destructive testing of structural elements of these steels is very important. The article presents the results of the study of the acoustic anisotropy distribution in samples of steel 14HGNDC after cyclic mechanical loading. The results of HIC test and measurements of the acoustic anisotropy caused by cracking are described. A significant influence of hydrogen cracks to the acoustic anisotropy was detected. An important result is the low resistance of the steel 14HGNDC to the cracking in a hydrogen sulfide environment. This introduces strong limitations in its use in constructions located in the sea and in the coastal zone.
Список литературы Оценка напряженно-деформированного состояния и растрескивания атмосферостойкой конструкционной стали методом акустоупругости
- СТО 001-2009. Стандарт организации. Защита металлических конструкций мостов от коррозии методом окрашивания. Разработан ОАО ЦНИИС (Глазман Ф.Б., Рояк Г.С., Грановская И.В., Ройтман В.И., Добкин B.C.) Москва: ООО «Группа компаний «Трансстрой». 2009.
- Конюхов А. Д., Шуртаков А.К., Харчевников В.П., Шелест А.И., Воробьева Т.Н. Мосты из атмосферостойкой стали//Вестник научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. 2011. №. 4. С. 16-20.
- Конюхов А.Д., Шуртаков А.К., Харчевников В.П., Шелест А.И. Мостам из атмосферостойкой стали без окраски -20 лет. Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. ISSN: 1729-9209 -Том 166, №11. 2012. С. 38-41.
- ГОСТ Р 52890-2007 Контроль неразрушающий. Акустический метод контроля напряжений в материале трубопроводов. Общие требования.
- Никитина Н. Е. Акустоупругость. Опыт практического применения//Н. Новгород.: Талам. 2005. 208 с.
- Hughes D. S., Kelly J. L. Second-order elastic deformation of solids. Physical review. 1953. Vol. 92. No 5. p.1145.
- Hirao M., Pao Y. H. Dependence of acoustoelastic birefringence on plastic strains in a beam. The Journal of the Acoustical Society of America. 1985. Vol. 77. No 5. Pp. 1659-1664.
- Pao Y. H. Theory of acoustoelasticity and acoustoplasticity. Solid mechanics research for quantitative non-destructive evaluation. Netherlands: Springer, 1987. Pp. 257-273.
- Pao Y. H., Wu T. T., Gamer U. Acoustoelastic Birefringences in Plastically Deformed Solids: Part I-Theory. Journal of Applied Mechanics. 1991. Vol. 58. No 1. Pp. 11-17.
- Kobayashi M. Theoretical study of acoustoelastic effects caused by plastic anisotropy growth. International journal of plasticity. 1987. Vol. 3. No 1. Pp. 1-20.
- Kobayashi M. Ultrasonic nondestructive evaluation of microstructural changes of solid materials under plastic deformation-Part I. Theory. International Journal of Plasticity. 1998. V 14. No 6. Pp. 511-522.
- Kobayashi M. Ultrasonic nondestructive evaluation of microstructural changes of solid materials under plastic deformation-Part II. Experiment and simulation. International Journal of Plasticity. 1998. Vol. 14. No. 6. Pp. 523-535.
- Nikitina N. Y., Kamyshev A. V., Kazachek S. V. The application of the acoustoelasticity method for the determination of stresses in anisotropic pipe steels. Russian Journal of Nondestructive Testing. 2015. Т. 51. №. 3. С. 171-178.
- Никитина Н.Е., Современное состояние и перспективы развития ультразвукового метода исследования напряженного состояния трубопроводов//Вестник Нижегородского университета им. НИ Лобачевского. №4-5, 2011. С. 2395-2397.
- Камышев А.В., Миронов Н.А., Пасманник Л.А., Модестов В.С. Пивков А.В. Метод расчетно-инструментальной оценки напряженно-деформированного состояния элементов трубопроводов с использованием силовых граничных условий//Контроль. Диагностика №9, 2015. С. 45-51
- Муравьев В.В., Зуев Л.Б., Комаров К.Л., Скорость звука и структура сталей и сплавов. Новосибирск:Наука. Сиб. издат. фирма, 1996. 184с.
- Мотова Е.А., Никитина Н.Е., Тарасенко Ю.П., О возможности диагностики компрессорных лопаток по параметрам затухания и скорости ультразвука//Проблемы машиностроения и надежности машин. №4, 2013. С. 88-95.
- NACE Standard TM0284-2003 Test Method. Evaluation of Pipeline and Pressure Vessel Steels for Resistance to Hydrogen-Induced Cracking
- Беляев А.К., Полянский В.А., Грищенко А.И., Лобачев А.М., Мансырев Д.И., Модестов В.С., Пивков А.В., Полянский В.А., Штукин Л.В., Третьяков Д.А., Использование акустической анизотропии для технической диагностики при больших пластических деформациях//Сборник материалов X Международной конференции «Механика, ресурс и диагностика материалов и конструкций» Екатеринбург, 16-20 мая 2016г. ISBN 978-5-7691-2439-6, 2016. С.94
- Беляев А.К., А.М. Лобачев А.М., Модестов В.С., Пивков А.В., Полянский В.А., Семенов А.С., Третьяков Д.А., Штукин Л.В., Оценка величины пластических деформаций с использованием акустической анизотропии//Механика твердого тела №. 5, 2016 С.124-131.
- Belyaev A. K., Polyanskiy V. A., Lobachev A. M., Modestov V. S., Semenov A. S., Grishchenko A. I., Yakovlev Y. A., Shtukin L. V., Tretyakov D. A., Propagation of sound waves in stressed elasto-plastic material, Proceedings of the International Conference "Days on Diffraction 2016", St. Petersburg, 2016, Pp. 56-61.
- Nie Y., Kimura Y., Inoue T., Yin F., Akiyama E., Tsuzaki K. Hydrogen embrittlement of a 1500-mpa tensile strength level steel with an ultrafine elongated grain structure. Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 43, 2012. Pp. 1670-1687.
- Belyaev A.K., Polyanskiy A.M., Polyanskiy V.A., Sommitsch C., Yakovlev Y.A. Multichannel diffusion vs TDS model on example of energy spectra of bound hydrogen in 34CrNiMo6 steel after a typical heat treatment. International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 41, No 20, 2016. Pp. 8627-8634.
