Page 123 - Microsoft Word - Soviak_PhD_Thesis_Version_fin

123

Формули (5.6)–(5.8) дають змогу врахувати вплив не лише навантаження, а й

геометричних характеристик тріщини. Зі збільшенням її глибини a КІН зростає

внаслідок підвищення локальної концентрації напружень у вершині тріщини.

Співвідношення a/c визначає значення геометричного множника F(a/c), а отже,
впливає на інтенсивність росту тріщини та її наближення до критичного стану.

Для визначення інтервалу стабільного росту тріщини вводять порогову ath

та критичну afc глибини тріщини. Порогова глибина відповідає початку її

стабільного поширення, тоді як критична – досягненню граничного стану. Їх

визначають з умов:

  
  
K a th K th C H , K a fc K fc C H , (5.9)
I
I
де ΔKth (CH) і ΔKfc (CH) – пороговий і критичний розмахи КІН, що характеризують
циклічну тріщиностійкість сталі та визначаються за формулами (5.1) і (5.2).

Розв’язання рівнянь (5.9) в інтервалі 0 < a < t дає змогу визначити значення

ath та afc для заданих значень p, t, CH , a / c. Оскільки зі зростанням концентрації

водню значення ΔKth (CH) і ΔKfc (CH) зменшуються, відповідно зменшуються
порогова та критична глибини тріщини. Це свідчить про те, що водень впливає

не лише на кінетику росту тріщини, а й на межі її стабільного поширення.

Швидкість росту втомної тріщини описується рівнянням Паріса (Paris) з

урахуванням концентрації водню:

da  nC
  AC H   I () K a  H , (5.10)
dN

де A(CH) та n(CH) – апроксимовані функції концентрації водню, визначені

формулами (5.3) і (5.4). Ці функції інтегрально відображають вплив водню на

механізми втомного руйнування сталі та дають змогу врахувати зміну швидкості

росту тріщини за різних рівнів наводнювання [16, 33, 34, 45, 61, 83, 92, 130]. Подібні

моделі росту тріщини у водневовмісному середовищі розглянуто в [9, 66].

Залишкова втомна довговічність Nfc елемента трубопроводу визначається

інтегруванням рівняння (5.10) від порогової до критичної глибини тріщини:


N fc  a fc da  цикли . (5.11)
a
th
 AC H   I () K a  nC  H