Page 74 - Zmist-n2-2015

шині з жорстким типом навантаження частотою 5 Hz у повітрі і 0,3 Hz у корозив-
ному середовищі за асиметрії циклу R = 0,1; 0,6 і 0,75. Високі значення R відтво-
рюють умови циклічного навантаження рами стріли буртоукладника. Будували
кінетичні діаграми втомного руйнування (КДВР) у координатах розмах коефіці-
єнта інтенсивності напружень (КІН) ∆K–швидкість росту тріщини da/dN, вико-
ристовуючи методичні настанови [5]. Візуально реєстрували довжину тріщини з
допомогою мікроскопа з похибкою 0,01 mm.
Корозивним середовищем слугував розчин 0,01 N NaCl, підкислений кисло-
тою НCl до рН4, який імітує дощові опади в промислових регіонах України. Се-
редовище подавали крапельним методом у зону концентратора напружень зраз-
ка, моделюючи так атмосферні опади. На сканівному електронному мікроскопі
EVO-40XVP досліджували фрактографічні особливості втомних зламів, які зазда-
легідь очищали від продуктів корозії ультразвуковим методом.
Результати та їх обговорення. Висока пластичність сталі, мала товщина t
зразків та висока асиметрія R значно обмежили діапазон розмаху КІН ∆K, для
якого можна будувати кінетичні діаграми ∆K–da/dN (рис. 1). Зокрема, пластич-
ний колапс, що змушував припиняти експерименти, наступав за максимального
1/2
значення КІН K max ~ 35 MPa·m . Відповідно з підвищенням асиметрії R звужу-
вався діапазон актуальних значень ∆K кінетичної діаграми, а за дотримання умов
плоскої деформації він був ще меншим. Значення ∆K (див. таблицю), визначені
за відомим емпіричним рівнянням забезпечення умов плоскої деформації t =
2
= 2,5 (K max/σ Т) ), належать припороговій ділянці кінетичних діаграм, тому тільки
порогові КІН ∆K th можна вважати характеристиками сталей. Водночас, врахову-
ючи, що товщина зразків для випробувань на циклічну тріщиностійкість відпові-
дала практично товщині кутника, можна допустити, що і в рамній конструкції швид-
кість росту тріщини для цього рівня ∆K буде приблизно такою ж, як і в лаборатор-
ному зразку. Це дає можливість використовувати кінетичні діаграми для інженер-
них розрахунків довговічності конструкцій на стадії росту втомних тріщин (РВТ).

Рис. 1. КДВР сталі Ст3 у вихідному (a) та експлуатованому (b) станах для R = 0,1 (1);
0,6 (2, 2¢) і 0,75 (3, 3¢) за випроб у повітрі (1–3) і в корозивному середовищі (2¢, 3¢).
Fig. 1. Diagrams of fatigue crack growth in St3 steel in as received state (a) and after service (b)
for R = 0.1 (1); 0.6 (2, 2¢) and 0.75 (3, 3¢) under testing in air (1–3)
and in corrosion environment (2¢, 3¢).

Відмінності в кінетиці втомного руйнування сталі за різної асиметрії циклу
навантаження відповідають загальним закономірностям і їх пояснюють головно
зменшенням ефекту закриття втомних тріщин з підвищенням значень R. Для
R ≥ 0,6 закриття тріщин не повинно проявлятися навіть для низькоміцних сталей,
тому подальше деяке зниження порога втоми ∆K th за переходу асиметрії циклу

78