Vad är kryp misslyckande och stadier av kryp – www.materialwelding.com

Vad är kryp

det är en felmekanism som kan uppstå i ett material som exponeras under en längre tid för en belastning under dess elastiska gräns (Avkastningsspänning), materialet ökar i längd i riktning mot den applicerade spänningen. Deformationshastigheten ökar med, ökning av temperaturen så det är viktigt att känna till deformationshastigheten vid en given belastning och temperatur Om komponenter ska vara säkert konstruerade för högtemperaturservice. För detta ändamål utvecklas krypbeständiga legeringar. Alla metaller och legeringar påverkas av krypningen.

i metaller uppstår krypfel vid korngränserna för att ge en intergranulär fraktur. Figur 1 visar tomrummen som bildas på korngränserna i det tidiga skedet av krypning.

typer av Krypfel

det finns flera typer av krypfel som kan karakteriseras enligt följande:

Intergranulärt krypfel

detta inträffar efter långvarig exponering för temperatur och stress. Tidiga stadier av långsiktigt kryp manifesterar sig som tomrum vid korngränserna, dessa länkar sedan därefter för att bilda korngränsfissurer/sprickor. Som ett resultat är det liten minskning av tvärsnittsarean och en tjockväggig fraktur uppträder. Icke-destruktiv replikationsmetallografi är ett effektivt sätt att bestämma närvaron av långvarig krypskada.

dessutom kommer blodplättarna av järnkarbid i perlitstrukturen hos kolstål att försämras termiskt till sfäridiserad järnkarbid som ett resultat av långvarig överhettning. Fortsatt nedbrytning i vanligt kolstål kan resultera i total nedbrytning till grafit plus ferrit. Denna nedbrytning kan också detekteras med användning av replikationsmetallografi.

Transgranulär krypfraktur

denna typ av fraktur kan uppstå vid korttids krypfel. Duktiliteten och minskningen i området är vanligtvis stora och mycket större än vid rumstemperatur, vilket ger en utbuktad, tunnväggig fraktur.

Punktbrott fraktur

vid tillräckligt höga temperaturer och låga spänningar kan omkristallisation under krypning ta bort mikrostrukturell krypskada. Som ett resultat kärnar inte tomrum och halsen ner till en punkt kan uppstå.

tillsatser av krom och molybden i stål kan öka kryplivslängden. Mekanisk eller kemisk rengöring används vanligtvis för att avlägsna deponeringsuppbyggnad i pannrör vilket minskar risken för lokala hotspots. Ett lämpligt inspektionsprogram som inkluderar övervakning av väggtjockleksförlust, mikrostrukturell nedbrytning och krypskador är också ett effektivt sätt att minska sannolikheten för krypfel.

stadier av Krypfel i material

Krypfel uppstår i tre olika faser i material när de utsätts för sin kryptemperatur. I dessa krypsteg förlorar materialet gradvis sin sundhet och bildar kryphålor. Dessa kryphålor under ytterligare belastning kommer att spridas i krypinducerade sprickor.

1. primär kryp: en snabb ökning i längd där kryphastigheten minskar när metallarbetet hårdnar.
2. sekundär krypning (Steady state): det är en period med nästan konstant kryphastighet och det är den period som utgör huvuddelen av kryplivslängden för en komponent.

3. Tertiär krypning: det inträffar när kryplivet nästan är uttömt, tomrum har bildats i materialet och den effektiva tvärsnittsarean har reducerats. Kryphastigheten accelererar när spänningen per ytenhet ökar tills provet slutligen misslyckas.

olika krypsteg och deras respektive materialförhållanden visas i Figur 2 nedan.

mekanism för Krypfel

vid förhöjda temperaturer och spänningar, mycket mindre än högtemperaturutbytesspänningen, genomgår metaller permanent plastisk deformation som kallas krypning. Figur 3 visar en schematisk krypkurva för en konstant belastning; en plot av förändringen i längd verser tid. Vikten eller belastningen på provet hålls konstant under testets varaktighet. Det finns fyra delar av kurvan som är av intresse:

• en initial brant hastighet som åtminstone delvis är av elastiskt ursprung, från punkt “0” till punkt “A” i Figur 3 ovan.
• detta följs av en region där töjnings-eller deformationshastigheten minskar med tiden, den så kallade övergående eller primära krypningen, från region “A” till “B” i ovanstående figur. Delen från punkt ” 0 “till punkt” B ” sker ganska snabbt.
• nästa del av krypkurvan är området för ingenjörsintresse, där kryphastigheten är nästan konstant. Delen från “B” till ” C ” är nästan linjär och förutsägbar. Beroende på belastning eller stress kan tiden vara mycket lång; två år i ett test och flera decennier i tjänst.
• den fjärde delen av krypkurvan, bortom konstant kryphastighet eller linjär region, visar en snabbt ökande kryphastighet som kulminerar i misslyckande. Även under testförhållanden med konstant belastning kan den effektiva spänningen faktiskt öka på grund av den skada som bildas inom mikrostrukturen.

Krypfel egenskaper

Krypfel kännetecknas av:

• utbuktning eller blåsor i röret.
• tjockkantade frakturer ofta med mycket liten uppenbar duktilitet.
• longitudinella “spänningssprickor” i endera eller båda ID-och OD-oxidskalorna.
• yttre eller inre oxidskalatjocklekar som antyder högre än förväntade temperaturer.
• intergranulära hålrum och sprickor i mikrostrukturen

Initial Kryptemperatur för material

den initiala kryptemperaturen för kolstål, C-0,5 Mo, 1,25 Cr-0,5 Mo, 2,25 Cr-1mo och rostfritt stål visas i nedanstående tabell.

kryp misslyckande vs. trötthet misslyckande

trötthet är en situation där komponenten utsätts för cyklisk belastning. Design Stress som är uthållighet styrka som används i trötthet belastning är mycket mindre än sträckgräns och yttersta styrka av material . 90 procent av maskinkomponenterna misslyckas på grund av trötthet. Till exempel är det svårt att bryta en tråd genom att sträcka men om vi tillämpar en cyklisk belastning och böja räta tråden ett antal gånger Det går sönder lätt.
kryp är en situation där en komponent upplever deformation under konstant belastning med tiden när den tas i bruk. Det bästa exemplet för att illustrera detta är att elektriska kablar lärs ut(tätt) när de installeras men efter en tid upplever de att de sjunker på grund av egenvikt.