Введение
1 Структурно-масштабные уровни диагностики состояния металлических материалов и конструкций 19
1.1 Кластерный подход к иерархичности структуры при проявлении масштабного эффекта прочности в сварных элементах конструкций 30
1.2 Обособленная природа деформации поверхностного слоя 38
1.3 Роль поврежденности материала на широком спектре пространственных масштабов 44
1.3.1 Неоднородности пространственного распределения дефектов в материалах сварных соединений на разных масштабных уровнях 48
1.3.2 Структурно-масштабные закономерности физической природы поврежденности в конструкциях и их сварных соединениях с позиции фрактального детерминизма 54
1.4 Уровневый подход к оценке влияния структурно-механической неоднородности материалов сварных соединений на кинетику накопления усталостных повреждений 60
2 Комплексная оценка закономерностей поведения предельных характеристик сварных соединений углеродистых сталей в различных структурных состояниях 65
2.1 Характерные виды неоднородности сварных соединений 66
2.1.1 Особенности формирования разнородных сварных соединений 67
2.1.2 Химическая неоднородность 68
2.1.3 Структурная и механическая неоднородность 68
2.2 Уровневый подход к оценке структурно-механической неоднородности сварных соединений из феррито-перлитных сталей 73
2.2.1 Анализ механического поведения сварных соединений трубных сталей на макромасштабном уровне, определяющего неоднородность их состояния 73
2.2.2 Анализ образования структурной неоднородности сварных соединений на мезомасштабном уровне с позиции фрактального формализма 76
2.2.3 Оценка дефектности структуры сварных соединений по наличию неметаллических включений 81
2.3 Влияние структурно-механической неоднородности сварных соединений на характеристики несущей способности сталей повышенной прочности 92
2.3.1 Микроструктурные аспекты эволюции механических свойств сталей повышенной прочности при образовании сварных соединений 93
2.3.2 Влияние характера механической неоднородности на показатели несущей способности сварных соединений с мягкими прослойками
2.3.3 Напряженно-деформированное состояние механически
неоднородных элементов из сталей повышенной прочности 105
2.3.4 Диагностическое исследование энерго-механического состояния сварных элементов из сталей повышенной прочности 111
2.4 Основные выводы и обобщения по главе 114
3 Оценка влияния циклической повреждаемости на эволюцию структурно-механического состояния разнородных сварных соединений на разных масштабных уровнях 116
3.1 Моделирование напряженно-деформированного состояния сварных образцов при их циклическом нагружении 118
3.2 Масштабные уровни изменения структуры сварных соединений при малоцикловой усталости 129
3.2.1 Методы и подходы, основной инструментарий исследования 129
3.2.2 Металлографический анализ разнородного сварного соединения из сталей (09Г2ФБ – 17Г1СУ) 131
3.2.3 Анализ структурных изменений при циклической повреждаемости разнородных сварных соединений 133
3.3 Влияние циклической повреждаемости на твердость металла сварных соединений 143
3.4 Анализ диаграмм растяжения металла характерных зон сварных соединений в процессе циклической повреждаемости 145
3.5 Оценка механического поведения разнородных конструктивных элементов при накоплении усталостных повреждений 150
3.5.1 Влияние циклической повреждаемости на показатели прочности (пластичности) металла сварных элементов в макромасштабе 154
3.5.2 Влияние циклической повреждаемости на вязкость разрушения, поглощенную энергию Шарпи и ударную вязкость в различных зонах сварного соединения 157
3.6 Оценка синергетических и кинетических критериев
работоспособности сварных соединений (по методике В.А. Скуднова) 161
3.7 Определение состояния металла сварных соединений по изменениям нерасчетных параметров (по методике В.А. Сандакова) 164
3.8 Анализ динамики поврежденности сварных соединений с применением магнитных методов неразрушающего контроля 165
3.9 Морфология циклических изломов сварных соединений 169
3.9.1 Макроанализ эволюции структуры изломов разнородных сварных соединений в условиях накопленных повреждений 170
3.9.2 Анализ поверхностей разрушения различных зон сварного соединения в общей концепции роли поверхности при накоплении циклической повреждаемости 172
3.9.3 Анализ структурных изменений сварных соединений при циклической повреждаемости методом МФП 182
3.9.4 Оценка особенностей микроморфологии структуры циклических изломов (по данным МФ-параметризации) на разных масштабных уровнях 187
3.10 Основные выводы и обобщения по главе 191
4. Масштабно-иерархическая соподчиненность уровней структурно-механической неоднородности сварных соединений при термической обработке 193
4.1 Методика проведения термической обработки 195
4.2 Влияние термоциклической обработки на параметры состояния сварных соединений стали 09Г2С на макро- и мезоуровнях 198
4.3 Анализ эволюции структурного состояния сварных соединений стали 09Г2С при ТЦО методом мультифрактальной параметризации 202
4.4 Влияние термоциклической обработки на сопротивление разрушению сварных соединений сталей феррито-перлитного класса 206
4.5 Анализ напряженно-деформированного состояния сварных элементов после термической обработки
4.6 Влияние термоциклической обработки на эксплуатационную стойкость сварных элементов 213
4.7 Эффективность многоуровневого подхода к анализу влияния термической обработки на состояние разнородных сварных соединений сталей различных структурных классов 2 4.7.1 Особенности структурной и химической неоднородности сварных соединений стали 20 и стали Х25Н19 216
4.7.2 Анализ влияния длительного отпуска на мезоструктуру сварных соединений стали 20 и Х25Н19 219
4.7.3 Влияние длительного нагрева на химическую неоднородность сварных соединений стали 20 и Х25Н19 220
4.7.4 Мультифрактальный анализ эволюции структуры сварных соединений стали 20 и Х25Н19 при длительном температурном воздействии 224
4.7.5 Влияние длительного отпуска на механическое поведение сварных соединений стали 20 и Х25Н19 на мезоуровне 227
4.7.6 Влияние длительного отпуска на структурно-механическое состояние сварных соединений стали 20 и Х25Н19 на микроуровне 230
4.7.7 Влияние длительного отпуска на механическое поведение сварных соединений стали 20 и Х25Н19 на макроуровне 232
4.8 Основные выводы и обобщения по главе 234
5 Структурно-механический подход к оценке технического состояния высокотемпературного оборудования оболочкового типа 237
5.1 Анализ механического поведения металла трубопроводов в термосиловых условиях эксплуатации . 241
5.2 Закономерности деградации структуры материалов элементов высокотемпературного оборудования при длительной эксплуатации 258
5.2.1 Специфика структурных изменений, происходящих в паропроводах из аустенитных нержавеющих сталей 260
5.2.2 Трансформация структурно-фазового состава низколегированных теплоустойчивых сталей в процессе длительной эксплуатации 270
5.3 Комплексна оценка структурно-механического состояния металла разрушенных элементов высокотемпературного оборудования 282
5.4 Диагностика фактического состояния металла паропроводов из хромомолибденовых и хромоникелевых сталей, эксплуатируемых после нормативных сроков службы 295
5.5 Современный подход к прогнозированию остаточного ресурса оборудования после длительной эксплуатации 311
5.6 Основные выводы и обобщения по главе 319
Заключение 321
Список сокращений 327
Список литературы .
