Факторы, влияющие на усталостную прочность бесшовных стальных труб

Различные факторы влияют на усталостную прочность, что является важным аспектом исследований усталости. Эти исследования создают основу для рационального проектирования компонентов, правильного выбора материалов для бесшовных стальных труб, а также разработки различных процессов холодной и горячей обработки, обеспечивающих высокие усталостные характеристики деталей.

Влияние размера на усталостную прочность бесшовных стальных труб.

Из-за неравномерности самой структуры материала и наличия внутренних дефектов увеличение размеров увеличивает вероятность разрушения материала, тем самым снижая предел выносливости материала. Существование размерного эффекта является важной проблемой при применении данных усталости, полученных на небольших лабораторных образцах, к деталям реальных размеров. Невозможно полностью воспроизвести концентрацию напряжений и градиенты напряжений, существующие на деталях реальных размеров, на небольших образцах, что приводит к расхождению между лабораторными результатами и усталостным разрушением некоторых конкретных деталей.

Влияние состояния обработки поверхности на усталостную прочность бесшовных стальных труб

Поверхности, полученные механической обработкой, всегда имеют неровные следы обработки, которые эквивалентны небольшим дефектам, вызывающим концентрацию напряжений на поверхности бесшовных стальных труб и тем самым снижающим усталостную прочность материалов. Эксперименты показали, что для стали и алюминиевых сплавов черновая обработка (грубое точение) позволяет снизить предел выносливости на 10-20% и даже более по сравнению с продольным чистовым полированием. Чем выше прочность материала, тем чувствительнее он к гладкости поверхности.

Влияние истории нагружения на усталостную прочность бесшовных стальных труб

Фактически, ни одна деталь не работает в условиях абсолютно постоянной амплитуды напряжения, а перегрузка и дополнительная нагрузка при реальной работе с материалом будут влиять на предел выносливости материала. Эксперименты показали, что материалы обычно подвержены повреждению при сверхнагрузке и образованию под нагрузкой. Так называемое повреждение от сверхнагрузки означает, что бесшовные стальные трубы, работающие под нагрузками, превышающими предел выносливости, в течение определенного количества циклов, вызовут снижение предела выносливости. Чем выше перегрузка, тем меньше времени требуется для причинения ущерба.

Фактически, при определенных условиях несколько перегрузок не повредят материал. Из-за эффектов деформационного упрочнения, притупления кончиков трещин и остаточных напряжений это может укрепить материал и, таким образом, увеличить предел выносливости материала. Поэтому в понятие перегрузочного повреждения необходимо внести некоторые дополнения и изменения. Так называемая тренировка под нагрузкой относится к явлению, при котором предел выносливости материала увеличивается после того, как материал проработал определенное количество циклов при уровне напряжения ниже предела выносливости, но выше определенного предельного значения. Эффект тренировки под нагрузкой зависит от свойств самого материала, а материалы с хорошей пластичностью обычно требуют более длительных тренировочных циклов и более высоких тренировочных напряжений, чтобы быть эффективными.

Влияние химического состава на усталостную прочность бесшовных стальных труб.

Усталостная прочность материала тесно связана с прочностью на разрыв при определенных условиях. Следовательно, любой легирующий элемент, который может повысить прочность на разрыв при определенных условиях, может улучшить усталостную прочность материала. Сравнительно говоря, углерод является наиболее важным фактором, влияющим на прочность материала. Примесные элементы, образующие включения в стали, отрицательно влияют на усталостную прочность. Влияние термообработки и микроструктуры различно. Различные состояния термообработки приводят к получению различных микроструктур. Следовательно, влияние термообработки на усталостную прочность по существу является влиянием микроструктуры. Материалы одного и того же состава могут иметь разную усталостную прочность из-за разной термической обработки, даже с одинаковой статической прочностью из-за разных организаций.

При одинаковом уровне прочности усталостная прочность пластинчатого перлита значительно ниже, чем у зернистого перлита. Среди зернистого перлита, чем мельче частицы карбида, тем выше усталостная прочность. Влияние микроструктуры на усталостные характеристики материалов связано не только с механическими свойствами различных структур, но и с размером зерен и характеристиками распределения структур в структуре композита. Уменьшение размера зерна может улучшить усталостную прочность бесшовных труб из нержавеющей стали,  производимых поставщиками бесшовных труб из нержавеющей стали..