Wat is kruip mislukking en stadia van kruip – www.materialwelding.com

Wat is kruip

het is een storingsmechanisme dat kan optreden in een materiaal dat gedurende langere tijd wordt blootgesteld aan een belasting onder de elastische grens (vloeigrens), waarbij het materiaal in lengte toeneemt in de richting van de toegepaste spanning. De snelheid van de vervorming neemt toe met, verhoging van de temperatuur, dus het is belangrijk om de snelheid van de vervorming bij een bepaalde belasting en temperatuur weten als onderdelen veilig moeten worden ontworpen voor hoge temperatuur service. Hiervoor worden kruipbestendige legeringen ontwikkeld. Alle metalen en legeringen worden beïnvloed door de kruip.

bij metalen treedt kruipuitval op aan de korrelgrenzen om een intergranulaire breuk te veroorzaken. Figuur 1 toont de holtes die zich vormen op de korrelgrenzen in het vroege stadium van kruip.

typen Kruipfouten

er zijn verschillende typen kruipfouten die als volgt kunnen worden gekarakteriseerd:

intergranulaire kruipfouten

dit gebeurt na langdurige blootstelling aan temperatuur en stress. Vroege stadia van langdurige kruip manifesteren zich als holtes bij de korrelgrenzen, deze vervolgens koppelen aan de korrelgrens scheuren/scheuren te vormen. Als gevolg hiervan is er weinig vermindering van de dwarsdoorsnede gebied en een dikwandige breuk optreedt. Niet-destructieve replicatiemetallografie is een effectief middel om de aanwezigheid van kruipschade op lange termijn te bepalen.

bovendien zullen de bloedplaatjes van ijzercarbide in de parelwitstructuur van koolstofstaal thermisch degraderen tot sferoïdisch ijzercarbide als gevolg van langdurige oververhitting. Voortdurende ontleding in gewone koolstofstaal kan resulteren in totale afbraak tot grafiet plus ferriet. Deze degradatie kan ook worden ontdekt gebruikend replicatiemetallografie.

Transgranulaire kruipfractuur

dit type fractuur kan optreden bij kortdurende kruipfalen. De vervormbaarheid en de vermindering van het oppervlak zijn meestal groot en veel groter dan bij kamertemperatuur, waardoor een bulged, dunwandige breuk.

Puntbreuk

bij voldoende hoge temperaturen en lage spanningen kan herkristallisatie tijdens kruipen microstructurele kruipschade verwijderen. Als gevolg daarvan, holtes niet nucleate, en necking neer op een punt kan optreden.

toevoegingen van chroom en molybdeen in staal kan kruip leven te verhogen. Mechanische of chemische reiniging wordt over het algemeen gebruikt om de ophoping van afzetting in ketelbuizen te verwijderen, wat het risico op lokale hotspots vermindert. Een passend inspectieprogramma dat het verlies van wanddikte, microstructurele afbraak en kruipschade omvat, is ook een effectief middel om de kans op kruipuitval te verminderen.

stadia van Kruiptestoring in materialen

Kruiptestoring treedt op in drie verschillende fasen in materialen wanneer zij aan hun kruiptemperatuur worden onderworpen. In deze kruip stadia materiaal geleidelijk verliezen hun degelijkheid en vormen kruip holtes. Deze kruipvaatjes onder verdere belasting zullen zich voortplanten in door kruip veroorzaakte scheuren.

1. primaire kruip: een snelle toename van de lengte waarbij de kruipsnelheid afneemt naarmate de metaalbewerking verhardt.
2. secundaire kruip (Steady state): het is een periode van bijna constante kruipsnelheid en het is de periode die het grootste deel van het kruipleven van een component vormt.

3. Tertiaire kruip: het treedt op wanneer het kruipleven bijna is uitgeput, er holtes zijn gevormd in het materiaal en de effectieve dwarsdoorsnede is verminderd. De kruipsnelheid versnelt naarmate de spanning per oppervlakte-eenheid toeneemt tot het specimen uiteindelijk faalt.

verschillende kruipstadia en hun respectieve materiaalomstandigheden zijn weergegeven in onderstaande figuur 2.

mechanisme van Kruipuitval

bij verhoogde temperaturen en spanningen, veel minder dan de vloeispanning bij hoge temperatuur, ondergaan Metalen een permanente plastische vervorming, genaamd kruip. Figuur 3 toont een schematische kruipkromme voor een constante belasting; een plot van de verandering in lengte verzen tijd. Het gewicht of de belasting van het monster wordt gedurende de hele test constant gehouden. Er zijn vier delen van de curve die van belang zijn:

• een initiële steile snelheid die ten minste gedeeltelijk van elastische oorsprong is, van punt “0” tot punt “A” in Figuur 3.
• dit wordt gevolgd door een gebied waarin de elongatie-of vervormingssnelheid met de tijd afneemt, de zogenaamde transiënte of primaire kruip, van gebied “A” naar “B” van bovenstaand cijfer. Het gedeelte van punt ” 0 “naar punt “B”komt vrij snel.
• het volgende deel van de kruipkromme is het gebied waar de kruipsnelheid vrijwel constant is. Het gedeelte van ” B “naar” C ” is bijna lineair en voorspelbaar. Afhankelijk van de belasting of stress kan de tijd zeer lang zijn; twee jaar in een test en meerdere decennia in dienst.
• het vierde deel van de kruipkromme, voorbij de constante kruipsnelheid of het lineaire gebied, vertoont een snel stijgende kruipsnelheid, die culmineert in Falen. Zelfs onder constante belasting testomstandigheden, kan de effectieve spanning daadwerkelijk toenemen als gevolg van de schade die zich binnen de microstructuur vormt.

Kruipfouten kenmerken

Kruipfouten worden gekenmerkt door:

• bolling of blaren in de tube.
• Dikke fracturen met vaak zeer weinig duidelijke vervormbaarheid.
• longitudinale “spanningsscheuren” in een of beide of beide ID-en OD-oxideschalen.
• uitwendige of inwendige oxide-schaaldiktes die wijzen op hogere temperaturen dan verwacht.
• intergranulaire holten en scheuren in de microstructuur

aanvankelijke Kruiptemperatuur van materialen

de aanvankelijke kruiptemperatuur van koolstofstaal, C-0,5 Mo, 1,25 Cr-0,5 Mo, 2,25 Cr-1Mo en roestvrij staal is weergegeven in onderstaande tabel.

vermoeidheid is een situatie waarin het onderdeel aan cyclische belasting wordt onderworpen. Ontwerp Stress die uithoudingsvermogen sterkte gebruikt in vermoeidheid belasting is veel minder dan de opbrengst sterkte en de uiteindelijke sterkte van het materiaal . 90 procent van de machineonderdelen falen door vermoeidheid. Het is bijvoorbeeld moeilijk om een draad te breken door uit te rekken, maar als we een cyclische belasting toepassen en de draad een aantal keren losbuigen breekt het gemakkelijk.
kruip is een situatie waarin een component vervorming ervaart bij constante belasting met de tijd die het in gebruik neemt. Beste voorbeeld om dit te illustreren is dat elektrische kabels worden onderwezen(strak) wanneer ze worden geïnstalleerd, maar na enige tijd ervaren ze verzakking als gevolg van zelfgewicht.