Ocena rozwoju uszkodzenia zmęczeniowego na podstawie zmian odkształcenia i parametrów prądowirowych w kolejnych cyklach obciążenia

• Autorzy: Kukla D. , Grzywna P. , Karczewski R.

Warianty tytułu

EN

Fatigue damage growth evaluation based on changes in the strain and eddy current parameters in the subsequent cycles load

• Konferencja: XIX Konferencja Spawalnicza Spawanie w Energetyce, Jarnołtówek, 8-10 kwietnia 2014 r.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badań nad opracowaniem metodyki ilościowej oceny rozwoju uszkodzenia zmęczeniowego wysokostopowej stali X10CrMoVNb9-1 z wykorzystaniem nieniszczącej techniki diagnostycznej – metody prądów wirowych. W oparciu o procedurę charakteryzowania stopnia degradacji zmęczeniowej na podstawie zmierzonych wartości odkształceń średnich oraz odkształceń plastycznych w kolejnych cyklach obciążenia zdefiniowano odkształceniowy współczynnik uszkodzenia zmęczeniowego (Φ) opisujący dynamikę zmian odkształcenia w kolejnych cyklach. Wyznaczone w ten sposób parametry uszkodzenia skorelowano z wynikami pomiarów kąta fazowego sygnału prądowirowego mierzonego w ustalonych etapach procesu zmęczenia, przy amplitudzie naprężenia w zakresie 360÷420 MPa. Na podstawie opracowanych procedur pomiarowych uzyskano wyniki wskazujące na możliwość identyfikacji i lokalizacji uszkodzenia zmęczeniowego we wczesnym etapie jego rozwoju, jak również na ilościową ocenę stopnia degradacji w oparciu o zdefiniowany parametr uszkodzenia oraz wyniki uzyskane za pomocą nieniszczącej techniki diagnostycznej.

EN

This paper presents the results of the work on the quantitative method for evaluation the fatigue damage development of the high alloy steel X10CrMoVNb9-1 by eddy current testing. The degree of fatigue degradation described by measured values of the deformation (mean deformation and nonelastic deformation) of load cycles. The basis on this measurement defined fatigue damage strain indicator (FDSI-φ), which described changes of strain dynamic in the fatigue tests. The damage parameters determined in this way are correlated with the results of measurements the Eddy current phase angle, which was measured in the selected cycles of fatigue, in the range of stress amplitude 360÷420 MPa. The results indicate the possibility of identification and location of fatigue damage at an early stage of its development, as well as to quantities description of the degree of degradation based on defined damage parameter correlated with the results obtained by using non-destructive diagnostic technique.

Słowa kluczowe

PL

pękanie zmęczeniowe; spoina; odkształcenie; prąd wirowy

EN

fatigue damage; weld; strain; eddy current

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Przegląd Spawalnictwa
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 86, nr 5
• Strony: 23--31
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Kukla D.

• PAN

autor

Grzywna P.

• PAN

autor

Karczewski R.

• Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Dybiec Cz., Nakonieczny A, Włodarczyk S.: "Praktyczne zastosowanie metody prądów wirowych do pomiaru wielkości i kierunku naprężeń". Mat. 32 Krajowej Kont. Badań Nieniszczących, Międzyzdroje 2003.
• [2] Piekarski R: Zastosowanie metody prądów wirowych do pomiaru naprężeń własnych wywołanych kulowaniem warstwy wierzchniej ferromagnetyku, Inżynieria Materiałowa, nr 3, 2003, s. 143-145.
• [3] Piekarski R.: Zastosowanie metody prądów wirowych do pomiaru naprężeń własnych wywołanych wybranymi obróbkami powierzchniowymi, Praca doktorska, Warszawa 2001.
• [4] Dobrzański J.: Materiałoznawcza interpretacja trwałości stali dla energetyki, Open Access Library, Vol. 3, 2011.
• [5] Dobrzański J.: Diagnostyka uszkodzeń elementów ciśnieniowych urządzeń energetycznych w ocenie przyczyn powstawania awarii na podstawie badań materiałowych, Prace IMŻ 2 (2009).
• [6] G. W. Woodruff: Micromechanical Modeling of High Cycle Fatigue Processes, 2007 ASM/TMS Symposium on Computational Materials Design GE Global Research, August 20-21, 2007.
• [7] Gall K., Yang N., Horstemeyer M., McDowell D.L. and Fan J.: The Debonding and Fracture of Si Particles During the Fatigue of a Cast Al-Si AIIoy, Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 30A,1999, s. 3079-3088.
• [8] Gall K., Horstemeyer M., McDowell D.L. and Fan, J.: "Finite Element Analysis of the Stress Distributions Near Damaged Si Particle Clusters in Cast Al-Si Alloys," Mechanics of Materials, Vol. 32, No. 5, 2000, s. 277-301.
• [9] Shenoy M.M., Kumar R.S. and McDowell, D.L.: "Modeling Effects of Nonmetallic Inclusions on LCF in DS Nickel-Base Superalloys," International Journal of Fatigue, Vol. 27, 2005, s.113-127.
• [10] Shenoy M.S., Gordon A.P., Neu R. W. and McDowell, D.L.: ''Thermomechanical Fatigue Behavior of a Directionally Solidified Ni-Base Superalloy," ASME Journal of Engineering Materials and Technology, Vol. 27, 2005, s. 325-336.
• [11] Kukla D., Dietrich L., Kowalewski Z.L., Grzywna P.: "Ocena rozwoju uszkodzeń zmęczeniowych w stalach eksploatowanych w energetyce" - materiały konferencyjne, II Kongres Mechaniki Polskiej, Poznań - sierpień 2011, s. 55-60.
• [12] Kukla D., Dietrich L., Ciesielski M.: Ocena stopnia uszkodzenia eksploatacyjnego materiału rurociągu parowego na podstawie analizy zmian właściwości zmęczeniowych i mikrostruktury "Acta Mechanica et Automatica" vol. 5 no. 3 (2011) s. 55-60.
• [13] Kukla D., Grzywna P.: Ocena rozwoju procesów zmęczeniowych związanych z lokalnymi odkształceniami na przykładzie stali P91 dla energetyki, materiały konferencyjne Diagnostyka Materiałów I Urządzeń Technicznych, ENERGETYKA 08/2012.
• [14] Kukla D., Ciesielski M., Jaśkiewicz A: "Ocena stopnia uszkodzenia zmęczeniowego stali dla energetyki z zastosowaniem metody prądów wirowych" - 40 Krajowa Konferencja Badań Nieniszczących, Warszawa, październik 2011, Zeszyty Problemowe Badania Nieniszczące, str. 22.
• [15] Kukla D., Grzywna P., Zagórski A: "Ocena rozwoju degradacji zmęczeniowej stali P91 na podstawie zmian kąta fazowego sygnału prądowirowego" Przegląd Spawalnictwa, 13, 8-11,2012.
• [16] Grzywna P., Kukla D., Wpływ eksploatacji na wybrane właściwości mechaniczne stali X10CrMoVnB9-1 (P91), Przegląd Spawalnictwa, 12,75-77,2013.