Định luật Paris

Cơ chế tác động lý-hóa

Tại đỉnh vết nứt, mỗi lần đổi tải sẽ xuất hiện một vùng dẻo nhỏ. Vết nứt mở ra và đóng lại, đồng thời phát triển thêm một lượng rất nhỏ. Định luật Paris mô tả quá trình này bằng công thức: da/dN = C * (ΔK)^m. ΔK là hiệu số giữa hệ số cường độ ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất. Trong biểu đồ logarit kép, ta được một đường thẳng. Độ dốc m đối với thép thường nằm trong khoảng từ 2 đến 4. Dưới một ngưỡng ΔK_th, vết nứt hầu như không phát triển.

Tầm quan trọng luyện kim & rủi ro khi hàn

Mối hàn hầu như luôn chứa các khuyết tật nhỏ: lỗ khí, xỉ lẫn, lỗi liên kết. Chúng tác động như các vết nứt ban đầu. Ngoài ra, ứng suất dư do hàn tạo ra ứng suất kéo, giữ cho vết nứt mở. Do đó, ngưỡng ΔK_th giảm xuống và sự phát triển vết nứt bắt đầu sớm hơn. Hiệu ứng tập trung ứng suất tại mối hàn làm tăng ứng suất cục bộ và do đó tăng ΔK. Nếu bỏ qua sự phát triển này, một khuyết tật nhỏ có thể trở thành vết nứt tới hạn và đột ngột dẫn đến phá hủy.

Thực hành xưởng & hướng dẫn hành động

Xác định kích thước vết nứt ban đầu bằng kiểm tra không phá hủy: siêu âm (UT) hoặc bột từ (MT). Ước tính ΔK thông qua phân tích ứng suất hoặc bảng tra. Tính tuổi thọ bằng cách tích phân da/dN từ kích thước vết nứt ban đầu đến kích thước tới hạn. Ngưỡng điển hình cho thép: ΔK_th ≈ 5–6 MPa√m (tại R = 0,1). Nếu ΔK dưới ngưỡng, vết nứt không phát triển. Giảm ΔK bằng cách giảm biên độ ứng suất, cải thiện hình học mối hàn (mài chân mối hàn, xử lý sau hàn TIG) và tạo ứng suất dư nén (ví dụ: phương pháp gõ). Định khoảng thời gian kiểm tra bằng tính toán, không tùy tiện. Khoảng thời gian phải ngắn hơn thời gian để một vết nứt có thể nhận biết phát triển đến kích thước tới hạn. Hằng số vật liệu: Đối với thép kết cấu, m ≈ 3, C nằm trong khoảng 10^-11 đến 10^-13 tùy theo đơn vị (khi da/dN tính bằng m/chu kỳ, ΔK tính bằng MPa√m). Chỉ sử dụng giá trị từ nguồn đã kiểm chứng.