Главная > Разное > Резьбовые и фланцевые соединения
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

5.12. Прочность соединений при высоких температурах

При проектировании резьбовых соединений, работающих при высокой температуре необходимо учитывать ползучесть и длительную прочность материала.

Ползучестью называют непрерывное увеличение деформаций при постоянных напряжениях. Ползучесть материала при

Рис. 5.27. Кривые изменения предела длительной прочности резьбовых соединений и образцов с течением времени; а — гладкие и надрезанные образцы; б - образцы с резьбой (в средней части), выходящей на гладкую часть и заканчивающейся сбегом (А); болтовые соединения с выходом резьбы под гайку (?); в — соединения типа стяжки

данной температуре характеризуется пределом ползучести — напряжением, вызывающим остаточную деформацию (обычно после определенной длительности нагружения. Ползучесть сопровождается межзеренными перемещениями, поворотом мозаичных блоков, а также дроблением более крупных зерен на большое число мелких с самостоятельной ориентацией (полигонизация). Разрушения, связанные с длительной прочностью, обычно происходят по границам зерен, что отличает их от усталостных изломов, пересекающих зерна. Пределом длительной прочности называют напряжения, вызывающие разрушения через непрерывного действия. Каждой температуре соответствует своя кривая длительной прочности.

Длительная прочность болтовых соединений из стали и соединений типа стяжки из стали при температуре исследована Е. А. Хейном [21].

Испытаны соединения с выходом и сбегом резьбы на гладкую часть болта. В первой группе образцов пять витков оставались вне соединения, образцы второй группы завинчивались до упора в сбег. Длина свинчивания соединений Результаты испытаний (рис. 5.27) показывают, что предел длительной прочности соединений из стали с выходом резьбы несколько ниже,

Рис. 5.28. Кривые изменения предела длительной прочности резьбовых соединений из стали при с резьбой в зависимости от времени до разрушения

Рис. 5.29. Кривые изменения предела прочности болтов из стали в зависимости от температуры нагрева

чем гладких образцов (кривая 1), и выше, чем образцов с надрезом в форме резьбы (кривая 2), поскольку напряженное состояние в опасном сечении болта, обусловленное разгружающим влиянием соседних витков резьбы, более равномерное, чем в кольцевом надрезе. Завинчивание соединений с упором в сбег резьбы неблагоприятно сказывается на прочности при высокой температуре.

Перекос опорной поверхности снижает предел длительной прочности на

А. С. Вольфсоном и Д. Я. Либерманом [7] проведены испытания на длительную прочность шпилек из стали с резьбой при температуре 565 °С. Результаты испытаний представлены на рис. 5.28 в виде точек; сплошная линия характеризует прочность гладких цилиндрических образцов. Видно, что сталь нечувствительна к концентрации напряжений. Испытания не выявили также влияния на предел длительной прочности соединений масштабного фактора.

При больших напряжениях шпильки разрушались по свободной части резьбы с образованием шейки. При меньших напряжениях происходило хрупкое разрушение без образования шейки, что связано с малой пластичностью сталей при высокой температуре.

Иногда длительную прочность оценивают на основании результатов статических испытаний при кратковременном нагреве в течение мин до заданной температуры. На рис. 5.29 приведены типичные результаты таких испытаний мин) болтов с резьбой из стали Видно, что даже при кратковременном нагреве предел прочности существенно снижается.

Отметим, что прогнозирование долговечности резьбовых соединений по результатам таких испытаний затруднительно.

Как показали результаты экспериментов, при повышенных температурах чувствительность к концентрации напряжений для большинства жаропрочных сталей и сплавов резко возрастает. В связи с этим радиусы закругления в резьбе, галтелях и в переходном участке болтов и шпилек, предназначенных для использования в условиях высоких температур, целесообразно увеличивать.

(кликните для просмотра скана)

Кроме того, следует уменьшать дополнительные напряжения, обусловленные изгибом и температурными деформациями. Иногда дополнительные напряжения изгиба удается снизить применением шайб из низкоуглеродистых сталей, склонных к ползучести при высоких температурах.

В табл. 5.16 указаны механические характеристики при высоких температурах сталей и сплавов, используемых для изготовления болтов и шпилек.

Получили распространение болты из молибдена, которые выдерживают длительно нагрузки при и кратковременно при Для повышения жаростойкости болты хромируют или покрывают силицидами. При для болтов из молибдена характерно такое же удлинение, как для стальных болтов, работающих при нормальной температуре.

При расчете прочности определяют коэффициенты запаса прочности по пределу ползучести и пределу длительной прочности .

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление