vsgiuВестник Сибирского государственного индустриального университетаBulletin of the Siberian State Industrial University2304 - 44972307-1710Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет"10.57070/2304-4497-2024-4(50)-55-62vsgiu-4Research ArticleРаздел 2. Металлургия и материаловедениеSection 2. Metallurgy and Materials ScienceЭФФЕКТ РАВЕНСТВА ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ ОТ УСТОЙЧИВОЙ ЛОКАЛИЗАЦИИ ДЕФОРМАЦИИ ДО РАЗРУШЕНИЯ ОБРАЗЦОВ ИЗ КОНСТРУКЦИОННЫХ И ТЕПЛОУСТОЙЧИВЫХ СТАЛЕЙEFFECT OF EQUALITY OF TIME INTERVALS FROM SUSTAINABLE LOCALIZATION OF DEFORMATION TO FRACTURE OF SAMPLES FROM STRUCTURAL AND HEAT-RESISTANT STEELhttps://orcid.org/0000-0003-0794-8040АбабковНиколай ВикторовичAbabkovNikolai V.

к.т.н., доцент, заведующий кафедрой технологий машиностроя

Cand. Sci. (Eng.)., Associate Prof., Head of the Department of Mechanical Engineering Technologies

ababkovnv@kuzstu.ruКузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. ГорбачеваРоссияT.F. Gorbachev Kuzbass State Technical UniversityRussian Federation202402022026045562Copyright © Абабков Н.В., 20262026Абабков Н.В.Ababkov N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsiu.ru/jour/article/view/4

Проблема оценки остаточного ресурса длительно работающих технических устройств опасных производственных объектов является актуальной для технического диагностирования и экспертизы промышленной безопасности. В настоящее время для этих целей используют комплексные подходы, включающие громоздкие расчетные алгоритмы, анализ результатов неразрушающих и разрушающих испытаний, а также металлографию. Оценка ресурса является трудоемким процессом, не всегда обеспечивающим необходимую точность полученных результатов вследствие суммирования разного рода погрешностей (вычисления, оборудование, человеческий фактор). Полученные механические характеристики не в полной мере могут быть применены к оборудованию, которое эксплуатируется длительное время в условиях повышенных температур, так как были определены при комнатной температуре и при относительно высоких скоростях деформации и являются кратковременными. Получены зависимости, которые интерпритируются переходом от кратковременных механических характеристик, определенных при комнатной температуре, к длительным, которые являются характеристиками жаропрочности и более точно описывают поведение металла в процессе длительной эксплуатации в условиях высоких температур и давлений. Выявлены особенности формирования зон устойчивой локализации деформаций для конструкционных и теплоустойчивых сталей с разной длительной прочностью при кратковременных испытаниях. Установлен эффект различия временных интервалов от начала деформации до ее устойчивой локализации и эффект равенства временных интервалов от устойчивой локализации деформации до разрушения образцов с различной длительной прочностью. С одной стороны, эффект различия может быть использован для оценки длительной прочности металла, с другой, эффект равенства применяется для оценки остаточного ресурса длительно работающего энергооборудования.

The problem of assessing the residual life of long-running technical devices of hazardous production facilities is relevant for technical diagnostics and industrial safety examination. Currently, complex approaches are used for these purposes, including cumbersome calculation algorithms, analysis of the results of non-destructive and destructive tests, as well as metallography. Thus, resource assessment is a labor-intensive process that does not always provide the necessary accuracy of the results obtained due to the summation of various types of errors (calculations, equipment, human factor). The obtained values of mechanical characteristics cannot be fully ap-plied to equipment that is operated for a long time at elevated temperatures, since they were determined at room temperature and at relatively high strain rates and, thus, are short-term. Therefore, dependencies were ob-tainedthat are a transition from short-term mechanical characteristics determined at room temperature to long-term mechanical characteristics, which are characteristics of heat resistance and more accurately describe the behavior of the metal during long-term operation under conditions of high temperatures and pressures. The work revealed the features of the formation of zones of stable localization of deformations for structural and heat-resistant steels with different long-term strength during short-term tests. The established effect of differ-ences in time intervals from the onset of deformation to stable localization of deformation and the effect of equality of time intervals from stable localization of deformation to failure of samples with different long-term strength. On the one hand, the difference effect can be used to assess the long-term strength of a metal, on the other hand, the equality effect can be used to assess the residual life of long-term power equipment.

эффект равенстваоценка ресурсаразрушениемеханические испытаниязона локализации деформацииконструкционная стальтеплоустойчивая стальдлительная прочность.equality effectresidual life assessmentdestructionmechanical testsdeformation localization zonestructural steelheat-resistant steellong-term strength.ReferencesRezinskikh V. F.,Grin’E. A. Reliability and safety of thermal power stations in Russia at the present stage: problems and future objectives. ThermalEngineering. 2010;57:1–8.https://doi.org/10.1134/S0040601510010015Rezinskikh V. F.,Grin’E. A. Reliability and safety of thermal power stations in Russia at the present stage: problems and future objectives. ThermalEngineering. 2010;57:1–8.https://doi.org/10.1134/S0040601510010015Клюев В.В. Деградация диагностики безопасности. Москва: Издательский дом «Спектр». 2012:128. EDN: SFDDCN.Klyuev V.V. Degradation of safety diagnos-tics.Moscow: Izdatel'skii dom «Spektr». 2012:128. EDN: SFDDCN. (In Russ.).Багмутов В.П., Белов Е.Г., Божко И.А., Будовских Е.А., Ващук Е.С и др. Структурно-фазовые состояния перспективных металлических материалов: Коллективная моно-графия: под ред. В.Е. Громова. Новокузнецк: Изд-во НПК. 2009:613. EDN: SNBGKB.Bagmutov V.P., Belov E.G., Bozhko I.A., Bu-dovskikh E.A., Vashchuk E.S i dr.Structural and phase states of promising metallic materi-als: A collective monograph: edited by V.E. Gromov. Novokuznetsk: Izd-vo NPK. 2009:613. EDN: SNBGKB. (In Russ.).Березина Т.Г., Бугай Н.В., Трунин И.И. Диагностирование и прогнозирование долго-вечности металла теплоэнергетических установок. Киев: Техника. 1991:118.Berezina T.G., Bugai N.V., Trunin I.I. Diag-nostics and forecasting of metal durability of thermal power plants. Kyiv: Tekhnika. 1991:118. (In Russ.).Зуев Л.Б., Данилов В.И., Баранникова С.А., Плосков Н.А. О природе упругопластического инварианта деформации. Журналтехниче-скойфизики. 2018;88(6):855–859.http://dx.doi.org/10.21883/JTF.2018.06.46016.2542Zuev L.B., Danilov V.I., Barannikova S.A., Ploskov N.A. On the nature of the elastoplastic invariant of deformation.Zhurnal tekhnicheskoi fiziki.2018;88(6):855–859.(In Russ.). http://dx.doi.org/10.21883/JTF.2018.06.46016.2542Danilov V.I., Gorbatenko V.V., Zuev L.B. On the kinetics ofmobile Chernov–Luders band fronts.AIP Conference Proceedings.2016;1783:020035.https://doi.org/10.1063/1.4966328Danilov V.I., Gorbatenko V.V., Zuev L.B. On the kinetics of mobile Chernov–Luders band fronts.AIP Conference Proceedings.2016;1783:020035.https://doi.org/10.1063/1.4966328Gorbatenko V.V., Danilov V.I., Zuev L.B. Elastoplastic transition in material with sharp yield point.AIP Conference Proceedings.2015;1683:020058. https://doi.org/10.1063/1.4932748Gorbatenko V.V., Danilov V.I., Zuev L.B. Elastoplastic transition in material with sharp yield point.AIP Conference Proceedings.2015;1683:020058. https://doi.org/10.1063/1.4932748Danilov V.I., Orlova D.V., Zuev L.B. On the kinetics of localized plasticity domains emer-gent at the pre-failure stage of deformation process.Materials and Design. 2011;32(3):1554–1558. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2010.09.031Danilov V.I., Orlova D.V., Zuev L.B. On the kinetics of localized plasticity domains emer-gent at the pre-failure stage of deformation process.Materials and Design. 2011;32(3):1554–1558. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2010.09.031Muravev V. V., Lenkov S. V., Tapkov K. A. In-Production Nondestructive Testing of Inter-nal Stresses in Rails Using Acoustoelasticity Method. Russian Journal of Nondestructive Testing. 2019;55(1):8-14.https://doi.org/10.1134/S1061830919010078Muravev V.V., Lenkov S.V., Tapkov K.A. In-Production Nondestructive Testing of Internal Stresses in Rails Using Acoustoelasticity Method. Russian Journal of Nondestructive Testing. 2019;55(1):8–14.https://doi.org/10.1134/S1061830919010078Смирнов А.Н., Абабков Н.В., Глинка А.С., Логов А.Б. Акустические и физико-механические показатели теплоустойчивой стали в окрестности трещины. Упрочняющие технологии покрытия. 2011;10:40–45.Smirnov A.N., Ababkov N.V., Glinka A.S., Logov A.B. Acoustic and physico-mechanical properties of heat-resistant steel in the vicinity of the crack. Uprochnyayushchie tekhnologii i pokrytiya.2011;10:40–45.(In Russ.).Murav'ev V.V., Murav'eva O.V., Petrov K.V. Connection between the properties of 0.4Cr steel bar stock and the speed of bulk and ray-leigh waves. Russian Journal of Nondestruc-tive Testing. 2017;53(8):560–567.https://doi.org/10.1134/S1061830917080046Murav'ev V. V., Murav'eva O. V., Petrov K. V. Connection between the properties of 0.4Cr steel bar stock and the speed of bulk and ray-leigh waves. Russian Journal of Nondestruc-tive Testing. 2017;53(8):560–567.https://doi.org/10.1134/S1061830917080046Smirnov A.N., Ozhiganov E.A., Danilov V.I., Gorbatenko V.V., Murav'ev V.V.The depend-ence of local deformations and internal stress fields on welding technique for grade VSt3sp structural steel: I. The influence of welding technique on the mechanical characteristics and acoustic emission parameters of grade VSt3sp steel. Russian Journal of Nondestruc-tive Testing. 2015;51(11):705–712.https://doi.org/10.1134/S1061830915110066Smirnov A.N., Ozhiganov E.A., Danilov V.I., Gorbatenko V.V., Murav'ev V.V.The depend-ence of local deformations and internal stress fields on welding technique for grade VSt3sp structural steel: I. The influence of welding technique on the mechanical characteristics and acoustic emission parameters of grade VSt3sp steel. Russian Journal of Nondestruc-tive Testing. 2015;51(11):705–712.https://doi.org/10.1134/S1061830915110066Zuev L. B. Chernov–Luders and Portevin–Le Chatelier deformations in active deformable media of different nature.Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2017;58(2):328–334. https://doi.org/10.1134/S0021894417020171Zuev L. B. Chernov–Luders and Portevin–Le Chatelier deformations in active deformable media of different nature.Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2017;58(2):328–334. https://doi.org/10.1134/S0021894417020171Zuev L. B. Autowave mechanics of plastic flow in solids. Physics of Wave Phenomena. 2012;20(3):166–173. https://doi.org/10.3103/S1541308X12030028Zuev L. B. Autowave mechanics of plastic flow in solids. Physics of Wave Phenomena. 2012;20(3):166–173. https://doi.org/10.3103/S1541308X12030028Danilov V. I., BarannikovaS. A., Zuev L. B.Localized Strain Autowaves at the Initial Stage of Plastic Flow in Single Crystals. Technical Physics. 2003;48(11):1429–1435.https://doi.org/10.1134/1.1626775Danilov V. I., BarannikovaS. A., Zuev L. B.Localized Strain Autowaves at the InitialStage of Plastic Flow in Single Crystals. Technical Physics. 2003;48(11):1429–1435.https://doi.org/10.1134/1.1626775Danilov V.I., Gorbatenko V.V., Orlova D.V., Danilova L.V., Smirnov A.N. Luders Defor-mation in Weld Joints. SteelinTranslation. 2018;48(2):87–92. https://doi.org/10.3103/S0967091218020031Danilov V.I., Gorbatenko V.V., Orlova D.V., Danilova L.V., Smirnov A.N. Luders Defor-mation in Weld Joints. Steel in Translation. 2018;48(2):87–92. https://doi.org/10.3103/S0967091218020031Иванов Ю.Ф., Лычагин Д.В., Громов В.Е., Целлермаер В.В., Соснин О.В., Коваленко В.В, Коновалов С.В. Мезоскопическая субструктура и электроимпульсное подавление усталостного разрушения. Физическая мезо-механика. 2000;3(1):103–108.Ivanov Yu.F., Lychagin D.V., Gromov V.E., Tsellermaer V.V., Sosnin O.V., Kovalenko V.V, Konovalov S.V. Mesoscopic substructure and electrical pulse suppression of fatigue failure. Fizicheskaya mezomekhanika. 2000;3(1):103–108.(In Russ.).KonovalovS., IvanovY., GromovV. Fatigue-induced evolution of AISI 310S steel micro-structure after electron beam treatment.Mate-rials. 2020;13(20):1–13.https://doi.org/10.3390/ma13204567KonovalovS., IvanovY., GromovV. Fatigue-induced evolution of AISI 310S steel micro-structure after electron beam treatment.Mate-rials. 2020;13(20):1–13.https://doi.org/10.3390/ma13204567Ababkov N.V. Study of localized deformation zones by nondestructive testing methods in structural and heat-resistant steels. AIPConfer-enceProceedings2020;2315:040001.https://doi.org/10.1063/5.0036641Ababkov N.V. Study of localizeddeformation zones by nondestructive testing methods in structural and heat-resistant steels. AIP Confer-ence Proceedings2020;2315:040001.https://doi.org/10.1063/5.0036641Крутасова Е.И. Надежность металла энергетического оборудования. Москва: Энергоиздат. 1981:237.Krutasova E.I. Reliability of metal power equipment.Moscow: Energoizdat. 1981:237.(In Russ.).Куманин В.И., Ковалева Л.А., Алексеев С.В. Долговечность металла в условиях ползучести. Москва: Металлургия. 1988: 224.Kumanin V.I., Kovaleva L.A., Alekseev S.V. Durabilityof metalincreepconditions.Mos-cow:Metallurgiya. 1988:224. (In Russ.).Бугай Н.В., Шкляров М.И. Неразрушающий контроль металла теплоэнергетических установок. Москва: Энергия. 1978: 177 с.Bugai N.V., Shklyarov M.I. Non-destructivetestingof metalof thermalpower plants.Mos-cow: Energiya. 1978:177. (In Russ.).Антикайн П.А., Зыков А.К. Изготовление объектов котлонадзора. Справочное издание. Москва: Металллургия. 1980:328.Antikain P.A., Zykov A.K. Production of boil-er inspection facilities. Reference edition. Moscow: Metalllurgiya. 1980:328. (In Russ.).KovpakV. I. Operational creep of materials for steam pipes and extension of service lives of heat electric power plants. Проблемы прочности. 1998;3:56‒61.KovpakV. I. Operational creep of materials for steam pipes and extension of service livesof heat electric powerplants. Problemy prochnos-ti. 1998;3:56‒61.Ababkov N., Smirnov A., Danilov V., Zuev L., Popova N., Nikonenko E. Structural-phase state, mechanical properties, acoustic and magnetic characteristics in the sustainable de-formation localization zones of power equip-ment made of structural and heat resistant steels. Metals.2021;11(10):1638.https://doi.org/10.3390/met11101638Ababkov N., Smirnov A., Danilov V., Zuev L., Popova N., Nikonenko E. Structural-phase state, mechanical properties, acoustic and magnetic characteristics in the sustainable de-formation localization zones of power equip-ment made of structural and heat resistant steels. Metals.2021;11(10):1638. https://doi.org/10.3390/met11101638

The authors declare that there are no conflicts of interest present.