1257951393

28

28

nr	J c(n + ^1 + m) dy
C(1 + m)	V
	J c|^n + dv
	V

(3.32)

3.2.4. Kryteria fizykalne

Przez kryteria fizykalne rozumiemy takie wielkości, których bezpośredni pomiar może stanowić podstawę do oceny stopnia zaawansowania procesów degradacyjnych i pozwala ocenić przewidywany czas pracy do zniszczenia. Przykładami takiej wielkości kryterialnej mogą być:

-    zmiana parametrów akustycznych, np. tłumienie fal w materiale,

-    zmiana struktury metalograficznej,

-    zmiana twardości materiału,

-    zmiana gęstości materiału.

Poniżej omówiono niektóre ze wspomnianych kryteriów.

Zmiana parametrów akustycznych

Badania oparte na ocenie stopnia tłumienia fal ultradźwiękowych pozwalają na zakwalifikowanie badanego elementu do jednej z kilku kategorii. W pracy [127] wyróżniono trzy takie kategorie:

A - brak istotnego tłumienia fal ultradźwiękowych - brak zniszczenia.

B — istotne tłumienie fal ultradźwiękowych — istnieje pewien poziom degradacji materiału, występują w nim mikropęknięcia.

C — całkowite tłumienie fal w materiale — duży stopień zniszczenia, bardzo duża liczba mikropęknięć, inicjacja makropęknięć.

W zależności od przyporządkowania badanego elementu do kategorii A, B lub C podejmuje się decyzję o czasie jego dalszej pracy lub też o wycofaniu z eksploatacji.

Zmiana struktury

Do oceny metaloznawczej zmian struktury materiału stosuje się zazwyczaj metodę replik, która pozwala klasyfikować stopień degradacji materiału na podstawie zmian struktury skorelowanej z krzywą pełzania. Zgodnie z klasyfikacją Neubauera [91, 135], wyróżnia się kilka charakterystycznych uszkodzeń struktury:

-    struktura A - odpowiada zmianom węglikowym i tworzeniu się mikropo-rów na granicy ziarn występującym w 2 etapie pełzania,

-    struktura B — ukierunkowanie porów, tworzenie się łańcuchów na granicach ziarn, co odpowiada początkowi 3 etapu,

-    struktura C - zlewanie się porów i tworzenie mikropęknięć (połowa 3 etapu),

-    struktura D - tworzenie się makropęknięć pod koniec 3 etapu.

Ponadto dokonuje się klasyfikacji materiału z uwagi na zmiany struktury i wydzielenia. Według tych kryteriów wyróżnia się [37]:

1    - struktura bez zmian,

2    - wydzielenia węglików w ziarnach bainitu,

3    - rozkład bainitu, zmiany dyspersyjne węglików.

Każdej z tych struktur przyporządkowuje się odpowiednie zasady postępowania z badanym elementem od dopuszczenia do pracy bez ograniczeń, do wycofania z eksploatacji. Opracowanie szczegółowego katalogu zmian struktury dla różnych materiałów pozwala na stawianie diagnozy o stanie zaawansowania procesów degradacyjnych przez porównanie wzorców katalogowych z rzeczywistym obrazem struktury badanego elementu.

Zmiana twardości

Znanym efektem postępujących procesów degradacyjnych wywołanych pełzaniem jest spadek twardości materiału. W pracy [61] przedstawiono szczegółowe wyniki badań dotyczących skorelowania zmian twardości z ubytkiem trwałości. Badania prowadzono na próbkach wyciętych z eksploatowanych wirników oraz na próbkach materiału wyjściowego. Stwierdzono, że własności wyjściowego materiału wirnika są podobne do własności materiału wyciętego z „zimnego” końca eksploatowanego wirnika. Badania próbek poddanych działaniu wysokich temperatur i obciążeń oraz próbek wyciętych z „gorącej” części wirnika pozwoliły stworzyć zależność pomiędzy parametrem Larsona-Millera P_LM oraz twardością H_v. Zależność tę można aproksymować linią

prostą:

P_Lm ^— C(cy)H_v + D(oj    (3.33)

gdzie: C(o), D(o) - funkcje naprężeń,

C(a) = C₁ + C₂ lg a + C₃(lg a)²    (3.34)

D(a) = D_x + D₂ lg o + D₃(lg o)²    (3.35)

Ci, Di (i = 1, 2, 3) - stałe,

H_v - twardość Vickersa.

A zatem mierząc twardość wirnika oraz obliczając wartość naprężeń, możemy obliczyć parametr Larsona-Millera, a następnie trwałość.

Zmiana gęstości

Inną wielkością ulegającą zmianie w końcowej fazie degradacji materiału w warunkach pełzania jest gęstość materiału. Badania tego zjawiska prowadzono przy założeniu uwzględnienia wpływu odkształcenia, naprężeń, tempera-