Numeryczna analiza konstrukcji ulegającej degradacji korozyjnej

• Autorzy: Dudda W.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Opracowanie dotyczy analitycznych i numerycznych narzędzi deterministycznej oceny zachowania się konstrukcji pracujących w ekstremalnych warunkach, znajdujących się pod wpływem wieloparametrowych i/lub cyklicznych obciążeń mechanicznych, termicznych i chemicznych. Poszczególne elementy konstrukcji ulegają plastycznej i korozyjnej degradacji oraz dysypują energię na którą składają się wkłady od nieodwracalnych zjawisk typu praca na odkszałceniach niesprężystych. Trwałość konstrukcji i jej elementów oceniana jest za pomocą kryterium energetycznego. W pracy główny nacisk został położony na zamodelowanie i numeryczne zaimplementowanie zjawisk degradacyjnych takich jak cykliczna plastyczność, wywołana obciążeniami mechanicznymi i termicznymi, korozja napężeniowa, korozja elektrochemiczna i korozja niskocykliczna.

Słowa kluczowe

PL

korozja; trwałość konstrukcji; konstrukcje

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Maszyn Przepływowych PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Maszyn Przepływowych Polskiej Akademii Nauk w Gdańsku
• Rocznik: 2005
• Tom: nr 537/1496
• Strony: 1--145
• Opis fizyczny: Bibliogr. 111 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dudda W.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Katedra Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, ul. Oczapowskiego 11, 10-719 Olsztyn,

Bibliografia

• [1] Albarran J.L., Martinez L.,LopezH.F.: Effects of heat treatment on the stress corrosion resistance of a micro alloyed pipeline steel. Corrosion Science 41 (1999), 1037-1049, 1991.
• [2] Astafiev W, Shiryaeva L.; Hydrogen Embattlement of Metals in Wet H2S Containing Environments. 6th Intemational Symposium on Creep and Processes, 19-25, Białowieża, 1998.
• [3] Badur J., Chróścielewski J.: Technika zredukowanego całkowania w nieliniowej teorii powłok. Wyd.: /Materiały/ VII Konf. pt.: Metody komputerowe w mechanice konstrukcji, tom I, 34-42 Gdynia 1985.
• [4] Badur J., Dudda W., Breczko T., Kuś K.; Modelowanie degradacji stali stopowej w trakcie cyklicznych przejść fazowych. Sympozjum Mechaniki Zniszczenia Materiałów i Konstrukcji - Politechnika Białostocka,39-46, Augustów 2001.
• [5] Badur J., Dudda W., Radulski W., Bielecki M.: Lifetime simulation of a live steam pipein the supercritical boiler. Materiły Międzynarodowej Konferencji Naukowo-Technicznej "BALTTECHMACH", Państwowy Uniwersytet Techniczny w Kaliningradzie, 60 -63, czerwiec 2000.
• [6] Badur J., Kucharski R, Malec A., Banaszkiewicz M.: Obliczeniowa ocena zużycia rurociągów parowych. IV Symp. Eksploatacja i diagnostyka modernizowanych bloków energetycznych, Pronowum, 47 -59, Wisła 2002.
• [7] Bauschinger J.: Über die Veränderung der Elastizitätsgrenze und der Festigkeit des Eisens und Stahls..., Mitteilungen, Mech.-Techn. Labor., Techn. Hochschule München, 15 (1886).
• [8] Bernsztejn M.L, Zajmowskij W.A.; Struktura i własności mechaniczne metali. Tłumaczenie W. Jędrzejewski, WNT, Warszawa 1973.
• [9] Bielecki M., Wojciechowski W., Radulski W., Badur J.: Creep of supercritical waterwall tube accelerated by oxidation and ash erosion-corrosion. Submitted to Transactions of IFFM, pp 1-32, 2002.
• [10] Borkowski A., Kleiber M.: On a Numerical Approach to Shakedown Analysis of Structures. Comp. Meth. Appl. Mech. Eng, Vol.22, 101-119, 1980.
• [11] Bridgman P.: The compressibility of thirty metals as a function of pressure and temperature. Proc. Am. Acad. Art. Sci., vol. 56, 163-242, 1923.
• [12] Bridgman P.W.: Studies in large plastic flow and fracture. New York: McGraw-Hill, 1952.
• [13] Chaboche J.L.: On some modifications of kinematic hardening to improve the description of ratchetting effects. Int. J. Plasticity, 7 (1991),661-678, 1991.
• [14] Charakterystyki stali. Seria D tom I część 1 Stale dla energetyki. Praca zbiorowa, Katowice, Wydawnictwo Śląsk 1978.
• [15] Charakterystyki stali. Seria D tom I część 2 Stale do pracy w podwyższonych temperaturach. Praca zbiorowa, Katowice, Wydawnictwo Śląsk 1984.
• [16] Choi Y.-S., Kim J.-G.: Aqueous corrosion behavior of weathering steel and carbon steel in acid-chloride environments. Corrosion-Vol.56, No.12, 1202-1210, 2000.
• [17] Chróścielewski J., Branicki Cz.: MINIMOD - Pakiet podprogramów wspomagający badanie zagadnień nieliniowych. W: /Materiały/ IX Konf. Metody Komputerowe w Mechanice. Tom 1, 131-138, Kraków-Rytro 1989.
• [18] Chróścielewski J., Schmidt k: A solution control method for nonlinear finite element post-buckling analysis of structures. In: Proc. EUROMECH Colloquium 200 (ed. Szabo J.), 19-33, Matafred, Hungary 1985.
• [19] Chróścielewski J., Schmidt R.: Contribution of nonlinear finite element analysis of structures with emphasis on buckling and post-buckling problems. In: Computational Mechanics'86 (eds. Yagawa G., Atluri S.N.), Proc. lnt. Conf. Comp. Mech. Tokyo: Springer-Verlag, III _179 -III_184, 1986.
• [20] Chróścielewski J.; Rodzina elementów skończonych klasy C0 w nieliniowej sześcioparametrowej teorii powłok. Zeszyty naukowe Politechniki Gdańskiej - Nr 540, praca hab., Gdańsk 1996.
• [21] Crisfield M.A.: A fast incremental/iterative solution procedure that handles ,,snapthrough. Computers & Strucrures, Vol. 13, 55-62, 1981.
• [22] CrosslandB.: The effect of fluid pressure on the shear properties of metals. Proc. Inst. Mech. Engr., vol. 169, 935-944,1954.
• [23] Dawidienkow N.N., Spiridonowa N.E.: Analiz naprjażenngo sostojanija w szejke rastjanutogo obrazca. Zawodskaja laboratorija, T. XI No 6, 1945.
• [24] Dietrich L.: Uwzględnienie wzmocnienia materiału w analizie złożonych procesów plastycznego płynięcia. Prace IPPT-PAN, praca habilitacyjna, Warszawa 1977 .
• [25] Dobosiewicz J.: Korozja rur ekranowych w kotłach z palnikami niskoemisyjnymi. Energetyka Nr 3, 115-118, 2000.
• [26] Dobosiewicz J.: Wytyczne oceny stanu zamocowań głównych rurociągów bloków energetycznych. Energetyka Nr 7, 253-254, 1994.
• [27] Dobosiewicz J.: Zasady przedłużania trwałości elementów krytycznych bloków energetycznych. Energetyka, Nr 7, 251-252, 1995 .
• [28] Domke W.: Vademecum materiałoznawstwa. WNT Warszawa, 1989.
• [29] Dudda W., Badur J., Nałęcz T.: Adaptacja konstrukcji sprężysto-plastycznych ze wzmocnieniem izotropowym i kinematycznym w zakresie dużych odkształceń. III Międzynarodowa Konferencja pt. „Rozwój teorii i technologii w technicznej modernizacji rolnictwa'', Wydawnictwo UWM, 277-282, Olsztyn 2000.
• [30] Dudda W., Badur J.: Numeryczna analiza adaptacji sprężysto-plastycznej konstrukcji w warunkach zniszczenia wysokotemperaturową korozją. Zeszyty Naukowe Politechniki Białostockiej nr 24/2001, ISBN0239-5703, 145-152, Białystok, 2001b.
• [31] Dudda W., Badur J.: Ocena żywotności konstrukcji przy użyciu numerycznych metod mechaniki. Wydawnictwo UWM ,,Badania naukowe Katedry Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn'', ISBN 83-7299-020-4, 109-119, Olsztyn, 2001a.
• [32] Dudda W., Badur l.: Weryfikacja metody obliczeń konstrukcji kratowej obciążonej w zakresie sprężysto-plastycznym. Raport wew. Instytutu Maszyn Przepływowych Polskiej Akademii Nauk w Gdańsku Nr arch. 151/2000, 1-48, Gdańsk 2000.
• [33] Dudda W., Nałęcz T. J., Pelc l.: Komputerowe wspomaganie projektowania i obliczenia wielkich konstrukcji kratowych. Konferencja, „Mechanika 97”,Elbląg,listopad 1997.
• [34] Dudda W: Deterministyczne prognozowanie żywotności konstrukcji na podstawie numerycznych metod mechaniki. Seminarium Budowy i Eksploatacji Maszyn, UWM/WNT w Olsztynie - IMPPAN Gdańsk, Olsztyn, listopad 2000.
• [35] Fazan C.: Wpływ temperatury na instalacje urządzeń odpylających. Ochrona powietrza i problemy odpadów, Vol. 33, Nr 4, 130-134, sierpień 1999.
• [36] Feneira L.F.R., Calvert J.M., Gleave C., Lees D.G., Rowlands P.C.: A study of the mechanism of corrosion of some ferritic steels in high-pressure carbon dioxide with the aid of oxygen-18 as a tracer III. Fe-9% Cr-1% Mo-0.26% Si. Proc. R. Soc. Lond. A 422, 279-288, 1989.
• [37] Flis J.: Corrosions of Metals and Hydrogen-Related Phenomena. PWN, Warszawa 1991.
• [38] Flis J.; Wodorowe i korozyjne niszczenie metaIi. Wybrane zagadnienia pod red. J. Flisa, Instytut Chemii Fizycznej PAN, PWN, Warszawa 1979.
• [39] Flis J.; Zjawisko korozji naprężeniowej metali i stopów. Praca zbiorowa pt. ,Niektóre aktualne problemy chemicznego i mechano-chemicznego niszczenia metali'', Zakład Narodowy im. Ossolińskich PAN, 325-354, Wrocław 1975.
• [40] Fung Y.C.: Podstawy mechaniki ciała stałego. Tłum. A. Jaworski, PWN, Warszawa 1969.
• [41] Garud Y.S.: Predication of stress-strain response under general multiaxial loading, Mechanical Testing for Deformation Model Development ASTM STP 765, 223-239, 1982.
• [42] Gazzni G., Cabrini M., Maffi S., Mussati G., Peraldo Bicelli L.; Photoelectrochemical visualization in real-time of łtydrogen distribtion in plastic regions of low-carbon steel. Corrosion Science 41, 203-208, 1999.
• [43] Goana-Tiburcio C., Almeraya-Calderon F., Martinez-Villafane A., Bautista-Margulis R.: ,Stress corrosion cracking behavior of precipitation hardened stainless steels in high purity water environments. Anti-Corrosion Methods and Maretials. Volume 48 - Number 1 (2001), 37-46, 2001.
• [44] Goffman J.M.: Diagnostika rabotosposobnosti powierchnostej nagrewa. Tepłoenergetika No 4, 53-56, 1999.
• [45] Gokhfeld D.A., Cherniawsky O.F.: Methods of solving problems in shakedow theory of continua, in Sawczuk A. (ed), Foundations of Plasticity Noordhoff lnt. Pub. 1977.
• [46] Haritos G.K., Hager J.W., Amos A.K., Salkind M.J., Wang A.S.D: Mesomechanics: The microstructure-mechanics connection. Int. J. Solid Structures, Vol.24, No 11, 1081-1096, 1988.
• [47] Huber M.T.: Teoria sprężystości. Wyd. II. Tom IV cz.1 i tom V cz.2. Warszawa, 1954.
• [48] Jakowluk A.; Pewne procesy reologiczne w metalach na przykładzie stopów aluminium. Rozp. hab. Wyż. Szkoła Inż. Białystok 1970.
• [49] Jakowluk A.: Procesy pełzania i zmęczenia w materiałach. WNT, Warszawa 1993.
• [50] Jakubowski M.: Mechanizm propagacji pęknięć korozyjno-zmęczeniowych w stali austenicznej zbliżonej do AISI 316LN. Materiały XVIII Sympozjum Zmęczenia Materiałów i Konstrukcji, 179-186, Bydgoszcz-Pieczyska, 2000.
• [51] Jiang Y., Sehitoglu H.: Modelling of cyclic racletting plasticity.I. Development of constitutive relations, ASME, J Appl. Mech. 63, 720-725 ,1996.
• [52] Kaitila O., Kesti J., Mäkeläinen P.: The behaviour of a new type of connection system for light-weight steel structures applied to roof trusses. Steel and Composite Structures, Vol. 1, No. 1, 17-32, 2001.
• [53] Karyś l.: Korozja wtórna towarzysząca korozji biologicznej podstawowych materiałów budowlanych. ochrona przed Korozją Nr 4/2000, str. 87-89, 2000.
• [54] Katarzyński S., Kocańda S., Zakrzewski M.: Badanie własności mechanicznych metali. Wyd.3, WNT, Warszawa 1969.
• [55] Kawamura H., Hirano H., Shirai S., Takamatsu H., Matsunaga T., Yamaoka K., Oshinden K., Takiguchi H.: Inhibitory effect of zink addition to high temperature hydrogenated water on mill-annealed and prefilmed alloy 600. Corrosion-Vol.56, No.6, 623-637,2000.
• [56] Kleiber M., Kotula W., Saran M.: Numerical analysis of dynamic quasi-bifurcation. Eng. Comput. Vol.4, 48-52, March 1987.
• [57] Kleiber M: Komputerowe metody mechaniki ciał stałych. Mechanika Techniczna - tom XI, PWN, Warszawa 1995.
• [58] Kleiber M.: Studies on plastic structures: stability, anisotropic hardening cyclic loads. Comp. Meth. Appl. Mech. Eng, Vol. 33, 487-556, 1982.
• [59] Kocańda S., Kocańda A.: Niskocyklowa wytrzymałość zmęczeniowa metali. PWN, Warszawa 1989.
• [60] Kocańda S., Szala J.: Podstawy obliczeń zmęczeniowych. WNT, Warszawa 1997.
• [61] Koiter W. T.: General theorems for elastic-plastic solids. Progress in Solid Mechanics, eds I.N. Sneddon, R Hill, Nord Holland, 155-221, Amsterdam 1960.
• [62] König J. A.: Shakedown of Elastic-Plastic Structures. Elsevier, Amsterdam, 1987.
• [63] König J.A., Kleiber M.: On new method of shakedown analysis. Bull. Ac. Ser. Sci. Techn., 26, 165-171, 1978.
• [64] Kown H.S., Cho E.A., Yeom K.A.; Predication of stress corrosion cracking susceptibility of stainless steels based on repassivation kinetics. Corrosion-Vol.56, No.1, 32-40,2000.
• [65] Lubahn J.D.: In „Mechanical Behaviour of Materials at Elevated Temperatures" (Dorn J.E., ed.),319-392, Mc Graw-Hill, New York 1961.
• [66] Maier E. H.: A Shakedown Matrix Theory Allowing for Workhardening and Second-Order Geometric Effects, in Sawczuk A. (ed), Foundatiorrs of Plasticty, North-Holland Amsterdam, pp.417 433, 1973.
• [67] Malinin N., Rżysko J.:. Mechanika materiałów. PWN, Warszawa 1981.
• [68] Malinin N.N., Petrosjan Ż.L.: Naprjażenija w naimeńszem secenii szejki rastjanutogo krugłogo obrazca. Izwestija wysszich rczebnych zawedenij. Maszinostoenie No 6, 1967.
• [69] MalkiewiczT.: Metaloznawstwo stopów żelaza. PWN, Warszawa, Kraków 1976.
• [70] Marciniak J., Szwed G.: Materiały konstrukcyjne i korozja metali. Pod redakcją Prof. dra hab. T. Otmianowskiego, Wyd. AR w Lublinie, 1987.
• [71] Mizuno M.,MiamaY.,Abdel-Karim M.,Ohno N.:Uniaxial Ratchetting of 316FR steel at room temperature - part I: experiments. Journal of Eng. Mat. and Tech. Vol. 122, 29-33, 2000
• [72] Moshier W.C., Brown C.M.: Effect of cold work and processing orientation on stress corrosion cracking behavior of Alloy 600. Corrosion-Vol.56, No.3, 307-320, 2000.
• [73] Mróz Z.: An attempt to describe the behavior of metals under cyclic loading a more general workhardening model. Acta Mechanica 7, 199-212, 1969.
• [74] Mróz Z.: On the description of anisotropic work hardening. J. Mech. Phys. Solids 15, 163-175,1967.
• [75] Nadai A.: Theory of flow and fracture of solids. Vol. 2, Mc Graw-Hill, New York 1963.
• [76] Němec J.: Wytrzymałość i sztywność części stalowych. WNT Warszawa 1968.
• [77] Nowacki W.: Teoria sprężystości. Wyd. II. Warszawa, PWN, 1973.
• [78] Ohno N., Wang J.D.: Nonlinear kinematic hardening rule: proposition and application to ratchetting problem. Int. Conf. ,,Structural Mechanics in Reactor Technology'', 481- 486, Tokyo 1993.
• [79] Olive J.M., Ćwiek J., DesjardinsD.: Quantification of the hydrogen produced during corrosion fatigue cracking propagation Corrosion Science 41 ,1067-1078,1999.
• [80] Orth H.; Korrosion und Korrosionsschutz. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart, 1974.
• [81] Ossowska A.: Badanie wpływu stanu warstw wierzchniej stali duplex na podatność do naprężeniowego pękania korozyjnego i kruchość wodorową. III Seminarium Naukowe ,,Współczesne technologie i konwersja energii'', 189-193, Gdańsk, 2000.
• [82] Polskie Normy: StaI ŻaroodpornaPN-71/H-86022, Stal do pracy przy podwyższonych temperaturach PN-75/H-84024, Stal odporno na korozję i żaroodporna PN-93/H93004.
• [83] Rakowski G., Kacprzyk Z.: Metoda elementów skończonych w mechanice konstrukcji. OWPW, Warszawa 1993.
• [84] Razzini G., Cabrini M., Maffi S., Mussati G., Peraldo Bicelli L.: Photoelectrochemical visualization in real-time of hydrogen distribution in plastic regions of low-carbon steel. Corrosion Science 41 ,203-208,1999.
• [85] Rheinboldt W.c.: Numerical analysis of continuations methods for non-linear structural problems. Computers & Structures, Vol. 13, 103-123,1981.
• [86] Rusiński B.: Metoda elementów skończonych, System COSMOS/M. WKiŁ, Warszawa 1994.
• [87] Rusiński E.: Wybrane zagadnienia dotyczące przyczyn pęknięć rur ekranowych parownika kotła Elektrowni Turów. Energetyka, Nr 3, 125-133,1999.
• [88] Sharan S.K.: Finite elements for infinite media FEM in The Design Process. Great Bidlake Manor, Devon 1990.
• [89] Śmiałowska Z.: Porównanie różnych rodzajów korozji lokalnej. Praca zbiorowa pt. ,,Niektóre aktualne problemy chemicznego i mechano-chemicznego niszczenia metali. Zakład Narodowy im. Ossolińskich PAN, 379-397, Wrocław 1975.
• [90] Stumpf H.: Theoretical and computational aspects in the shakedown analysis of finite elastoplasticity. lnternational Journal of Plasticity Vol. 9, 583-602,1993.
• [91] Tegart W.J.M.: Elements of Mechanical Metalurgy. Macmillan, New York 1966.
• [92] Treszczyński J.: Czego jeszcze nie wiemy o uszkodzeniach walczaków kotłów parowych? Energetyka Nr 7,257-258, 1994.
• [93] Treszczyński J.: Możliwości oceny przydatności do dalszej eksploatacji urządzeń cieplno-mechanicznych elektrowni na podstawie badań metalograficznych. Energetyka, Nr 7, str. 254-256, 1994.
• [94] Tsai W.-T., Chen M.-S.: Stress corrosion cracking behavior of 2205 duplex stainless steel in concentrated NaCl solution. Corrosion Science 42, 545-559, 2000.
• [95] Twardowski S., Maciejko M.: Metody ochrony urządzeń energetycznych w okresie postoju. ochrona przed korozją, No 12, 280-283,1995
• [96] Uhlig H.H.: Korozja i jej zapobieganie. Tłum. A. Kozłowski i A. Kozłowska, WNT, Warszawa 1976.
• [97] Warunki Techniczne Dozoru Technicznego. Urządzenia ciśnieniowe, obliczenia wytrzymałościowe DT-UC-90/WO-O. Wydawnictwo Poligraficzne, Bydgoszcz 1991.
• [98] Waszczyszyn Z.: Problemy numeryczne nieliniowej analizy stateczności konstrukcji sprężystych. W pracy zbiorowej red. Z. Waszczyszyn - Współczesne metody analizy stateczności konstrukcji, Ossolineum, 341-380, Wrocław 1981.
• [99] Weichert D., Groß-Weege J.; The numerical assessment of elastic-plastic sheets under variable mechanical and thermal loads using a simplified two-surface yield-condition. lnt. J. Mech. Sci. 30, 10,757-767, 1988.
• [100] Weichert D.: Combined shakedown- and crack propagdion -analysis of elastic-plastic structures. Arch. Mech.- Ruhr-University Institute of Mechanics, Bochum 1989.
• [101] Weichert D.: On the influence of geometrical nonlinearities on the shakedown of elastic-plastic structures. 24th Annual Technical Meeting Society of Engineering Science - PREPRINTS 24 (ESP24.87009), International Journal of Plasticity Vol 2, No. 2, pp. 135-148, USA 1986.
• [102] Werber T.: Mechanizm korozji gazowej stopów na osnowie żelaza, niklu i kobaltu. Praca zbiorowa pt. „Niektóre aktualne problemy chemicznego i mechano-chemicznego niszczenia metali. Zakład Narodowy im. Ossolińskich PAN, 71-103, Wrocław 1975.
• [103] Weroński A., Hejwowski T.: Problemy trwałości elementów pracujących przy podwyższonych temperaturach. Wydawnictwa Uczelniane Politechniki Lubelskiej, Lublin, 1993.
• [104] Wichowski W.: Starzenie fizyczne maszyn cieplnych. WNT, Warszawa, 1986.
• [105] Wiśniewski K., Kleiber M., Turska E.: Implicit Kinematical Parameters and Sensitivity of Finite Rotation Shells.In: Ambrosio J.A.C., Kleiber M. (eds), Computational Aspects of Nonlinear Structural Systems with Large Rigid Body Motion. NATO Advanced Research Workshop, 475-491, Putusk (Poland) July 2-7,2000.
• [106] Wiśniewski K.: A shell theory with independent rotations for relaxed Biot stress and right stretch strain. Computational Mechanics No 21, 101-122, 1998.
• [107] Wiśniewski K.: Finite rotations of shells and beams extended equations and numerical models. Prace IPPT PAN, Nr 91/1997,Warszawa 1997.
• [108] Wranglén G.: Podstawy korozji i ochrony metali. Tłum. J. Iwanow i J. Jaszczyński, WNT, Warszawa 1985.
• [109] Yokobori T.: The strength, fracture and fatigue of materials. Noordhoff Groningen 1965.
• [110] Zakroczymski T.: Wodorowe niszczenie stali. Ochrona Przed Korozją Nr 7, 198-202, 1997.
• [111] Ziegler H: A modification of Prager's hardening rule. Quart. Appl. Mechanics 7, 55- 56,1959.