Возникновение - собственное напряжение
Cтраница 2
Книга посвящена исследованию кинетики собственных напряжений в цементном камне, твердеющем в скважинных условиях. Впервые рассмотрены особенности возникновения собственных напряжений в твердеющем цементном камне и обусловленные ими изменения давления на обсадные трубы в зоне цементирования. Описаны устройства и приборы для определения собственных напряжений в тампонажных материалах, твердеющих в условиях ограниченной деформации. Проанализировано влияние на кинетику собственных напряжений температуры, давления, масштабного фактора, водоцементного отношения и глинистой корки. Показана роль жидкой и твердой фаз тампонажного раствора в создании давления на ограничивающие связи. [16]
 |
Установка для определения собственных напряжений при твердении вяжущих в условиях ограниченной деформации. [17] |
Так как исследуемый раствор твердеет в герметичном объеме при постоянной температуре и отсутствии внешних силовых ( кроме первоначально созданных) воздействий, то все изменения выходного сигнала датчика давления в процессе твердения обусловлены физико-химическими процессами, протекающими в растворе. Увеличение давления на погруженный в раствор датчик в этом случае обусловлено возникновением собственных напряжений в твердеющем растворе. [18]
Таким образом мы перечислили те причины возникновения внутренних напряжений, которые имеют важнейшее значение для практики. Однако это перечисление отнюдь не претендует на полноту; его цель заключается лишь в том, чтобы дать приблизительное представление о них. Например, в случае дерева часто причиной возникновения собственных напряжений может служить увлажнение, вызывающее разбухание, или усушка отдельных мест. [19]
Известны два способа, позволяющие придать цементному камню свойство расширения. Первый способ предусматривает введение веществ, образующих при химической реакции между собой или с веществами цементного раствора газообразные продукты. Увеличение количества газа в ходе реакции ( а также повышение температуры) вызывает расширение пузырьков газа и возникновение собственных напряжений. Этот путь широко применяется для цементов, твердеющих на поверхности, однако при использовании тампонажных растворов на большой глубине расширению пузырьков газа, как правило, препятствует гидравлическое давление. Исключение составляют некоторые случаи тампонирования зон поглощений, где такое расширение возможно. [20]
Известны два способа придания цементному камню свойства расширения. Увеличение количества газа в ходе реакции ( а также повышение температуры) вызывает расширение пузырьков газа и возникновение собственных напряжений. Этот путь широко используется для цементов, твердеющих на поверхности, однако при применении тампонажных растворов на большой глубине расширению пузырьков газа, как правило, препятствует гидравлическое давление. Исключение составляют некоторые случаи цементирования зон поглощений, где такое расширение возможно. [21]
Все, что нами сказано до сих пор, служит лишь для отчетливого определения термина собственные напряжения, независимо от того, как эти собственные напряжения возникают, или что служит причиной их возникновения. Точно так же общие свойства собственных напряжений, о которых мы будем говорить в следующем параграфе, относятся ко всем собственным напряжениям независимо от их происхождения, и потому об них лучше говорить в общей форме. Но, чтобы дать ясное представление о предмете нашего исследования и дать предварительный обзор разных приложений этих общих исследований, мы перечислим теперь важнейшие причины, которые могут привести к возникновению собственных напряжений. [22]
Закономерности формирования химического состава металла шва изложены в разд. Материал первых двух разделов дает описание тех физических и температурных условий, которые создаются над поверхностью металла и в самом металле в процессе сварки. В этом плане материал первых двух разделов представляет собой как бы описание того физического фона, от которого зависит протекание реакций, переход различных легирующих элементов в металл шва или их удаление и окисление. Вопросы защиты металла шва и массообмена на границе металл - шлак и металл - газ - центральные в разд. Эти процессы предопределяют химический состав металла шва, а следовательно, во многом и его механические свойства. Однако формирование свойств сварного шва, а тем более сварного соединения, определяется не только химическим составом металла. Характер кристаллизации шва во многом влияет на его свойства. Свойства околошовной зоны и в определенной мере металла шва существенно зависят от температурного и термомеханического циклов, которые сопровождают процесс сварки. Для многих легированных сталей и сплавов эта фаза формирования сварного соединения предопределяет их механические свойства. Процесс сварки может создавать в металле такие скорости нагрева и охлаждения металла вследствие передачи теплоты по механизму теплопроводности, которые часто невозможно организовать при термической обработке путем поверхностной теплопередачи. Образование сварного соединения сопровождается пластическими деформациями металла и возникновением собственных напряжений, которые также влияют на свойства соединений. [23]
В настоящее время невозможно механическим путем определить собственные напряжения в хромовых слоях. Возникающие в хромовых покрытиях значительные собственные напряжения растяжения, имеющие для прочности решающее значение, обусловлены объемной усадкой, являющейся результатом разложения при комнатной температуре неустойчивых гидридов хрома. Этот факт и связанное с ним объяснение возникновения различных по виду сеток трещин в зависимости от типа электролита и условий осаждения были наиболее ясно изложены Снейвли. Он определил вычислением ( на основании рентгеновских исследований микроструктуры) сокращение объема при разложении гидридов в среднем на 16 %; с ростом толщины слоя это ведет к таким усадочным напряжениям, что прочность электролитического хрома на отрыв оказывается превышенной и слой разрывается при одновременном снятии напряжения. В результате образуется сетка трещин. На основании интересных наблюдений Брпттина и Смита следует считать, что осаждение хрома происходит послойно и на уже растрескавшийся слой накладывается новый слой, который полностью перекрывает трещины нижележащего слоя. На рис. 111 представлена поверхность покрытия из твердого хрома толщиной 50 мкм ( 250 г / л СгО3 - Ь2 5 г / л H2SO4, 40 а / дм2, 55 С), протравленная электролитически в течение 5 мин в растворе едкого натра. Кроме ясно видных трещин на поверхности, видны также почти полностью заросшие трещины нижележащего слоя. Так как одновременно с расширением трещин и частичным снятием напряжения разложение гидридов в верхнем слое еще не закончилось, могут действовать собственные напряжения растяжения, относящиеся к общему сечению покрытия. Кроме того, при толстых хромовых покрытиях возможно, что опорное действие слоя частично компенсирует оставшиеся собственные напряжения растяжения. Крайние значения этих напряжений указывает в своем обзоре Зух. Он утверждает, что в первые минуты осаждения хрома в покрытии возникают собственные напряжения растяжения величиной 1245 - 1382 Мн / м 2 ( 127 - 141 кГ / мм2), которые в дальнейшем снимаются в результате образования трещин. Возникновение собственных напряжений сжатия он считает возможным при толщинах слоя, превышающих 50 мкм. [24]
Страницы: 1 2