Способ исследования трещиностойкости материала

 

Изобретение может быть использовано для прогнозирования срока безопасной эксплуатации сосуда, работающего под давлением. Цель изобретения - повышение информативности. При изготовлении сосуда, предназначенного для работы под давлением, определяют размеры наибольшего допустимого трещиноподобного дефекта в его стенках и определяют соответствующий ему козффициент интенсивности напряжений (КИН) Кд. Из материала корпуса изготавливают образцы-свидетели, на кото-, рых инициируют и измеряют усталостные трещины с КИН, находящимися в интервале К,., , где КИН, соответствующий разрушению материала сосуда. Образцы нагружают в течение одного цикла работы сосуда аналогично его эксплуатационному нагружению. После нагружения измеряют размеры трещин и определяют их прирост, число Циклов нагружения, в течение которых трещина с КИН, равньм KQ, подрастет до трещины с КИН, равным . Это g число циклов нагружения определяет срок службы сосуда. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (so 4 6 01 И 3/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

J !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3987570/25-28 (22) 11 ° 12.85 (46) 30.11.88. Бюл. В 44 (72) Н.Н.Алексеенко и Е.А.Архипов (53) 620.193.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 974213, кл. G 01 N 3/32, 1981, (54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ МАТЕРИАЛА (57) Изобретение может быть использовано для прогнозирования срока безопасной эксплуатации сосуда, работающего под давлением. Цель изобретения — повышение информативности. При изготовлении сосуда, предназначенного для работы под давлением, определяют размеры наибольшего допустимого трещиноподобного дефекта в его стенках и определяют соответствующий ему коэффициент интенсивности напряжений (КИН} К . Из материала корпуса изготавливают образцы-свидетели, на которых инициируют и измеряют усталостные трещийы с КИН, находящимися в интервале Ко (K †(К,; э где К4е КИН1 соус ответствующий разрушению материала сосуда. Образцы нагружают в течение одного цикла работы сосуда аналогично его эксплуатационному нагружению.

После нагружения измеряют размеры трещин и определяют их прирост, число циклов нагружения, в течение которых трещина с КИН, равным К, подрастет до трещины с КИН, равным К,е . Это :ж с число циклов нагружения определяет срок службы сосуда.

1441249

Изббретение относится к испытательной технике и может быть использовано для прогнозирования срока безопасной эксплуатации реального со5 суда, работающего под давлением.

Цель изобретения — повышение информативности путем обеспечения прогнозирования долговечности сосуда, работающего под давлением. l0

Способ исследования трещиностойкости материала осуществляется следующим образом.

При изготовлении сосуда, предназ15 наченного для работы под давлением, средствами неразрушающего контроля. определяют размеры. допустимых трещиноподобиых дефектов в его стенках.

Изготавливают образцы-свидетели из материала корпуса, а также из контрольных проб сварных швов, прошедших совместно,с корпусом .термообработку.

На образцах инициируют и измеряют усталостные трещины. Нагружение образцов производят аналогично эксплуатационному нагружению сосуда.при помощи автономных нагружателей, которые вместе с установленными в них образцами загружают в сосуд и под""м "т в 30 нем давление. Автономные нагружателиустройства, которые создают в образцах растягивающие усилия, пропорциональные давлению в сосуде. Определяют коэффициент интенсивности напряжения (КИН) трещиноподобного дефекта сосу«35 да К при рабочем давлении в нем, а размеры инициированных трещин на образцах выбирают таким образом, чтобы

КИН части образцов совпадал с КИН трещиноподобного дефекта сосуда, а у остальных образцов превосходил эту величину и находился в диапазоне, ограниченном сверху КИН, соответствующим Разрушению матеРиала сосуда К„. 45

Различные значения КИН образцов можно задать не только размерами инициируемых трещин, но и путем использования автономных нагружателей, развивающих различные усилия при одном и том же давлении в сосуде. Во время очередного снятия давления в сосуде иэ него извлекают образцы, измеряют размеры трещин и определяют их прирост, пересчитывая значения КИН при подрас" танин трещины. Строят зависимость прирост трещины — КИН для однократно го нагружения, по которой рассчиты вают возможное число циклов нагружения, в течение которых трещина, КИН которой соответствует КИН трещиноподобного дефекта сосуда К, подрастет до трещины, КИН которой соответствует

КИН разрушения материала сосуда К

Принимая прирост трещины образца и трещиноподобного дефекта сосуда, равными при одинаковых КИН, рассчитывают срок службы корпуса. Для этого по известному значению вязкости разрушения К« материала в конце срока службы (охрупченного} определяют критический размер дефекта. Задавась коэффициентом запаса, определяют предельный размер дефекта, при достижении которого изделие необходимо выводить из эксплуатации. По зависимости прирост трещины — КИН для .однократного нагружения рассчитывают прирост трещиноподобного дефекта в последовательных нагружениях, начиная от исходного, до предельного, последовательно пересчитывая КИН по величине прироста трещины в предшествующем.нагружении. Число таких нагружений равно числу нагружений реального сосуда, т.е. сроку службы. В процессе эксплуатации контроль кинетики роста трещин в сосуде осуществляют по образцам с КИН, близкими к соответствующим величинам трешиноподобных дефектов. По образцам, разрушенным при испытаниях, может быть уточнен размер критического дефекта для конкретных условий эксплуатации, уточнены коэффициенты запаса и размер предельного дефекта.

Срок службы сосуда состоит из отдельных периодов эксплуатации с практически одинаковыми режимами нагружения. Каждый период эксплуатации включает операцию опрессовки при заданной температуре, эксплуатационные режимы при номинальных параметрах среды и параметрах, периодически отличающихся от номинальных, например режим срабатывания аварийной защиты.

То же относится и к составу среды и его изменению во времени. Каждая со-. вокупность параметров нагружения и коррозионной среды определяет доминирующий механизм Распространения трещины и скорость ее роста. Кроме того, для материала корпуса ядерного реактора за счет действия эксплуатационных факторов (нейтронное облучение, тепловое старение, наводороживание

Формул а и з о бр ет:ения

Способ исследования трещиностойкости материала, заключающийся в том, что измеряют размеры трещиноподобного дефекта в материале, определяют 20 его коэффициент интенсивности напряжений, изготавливают серию образцовсвидетелей из исследуемого материала с инициированными трещинами различСоставитель Б.Грабов

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Шароши

Редактор Т.Лазоренко

Заказ 6279/45 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 з 144 при взаимодействии с водой) величина .вязкости разрушения К, и соответствующий ей критический размер трещины уменьшаются, происходит охрупчивание металла.

Способ позволяет в условиях реальной эксплуатации сосуда, работающего под давлением, за один цикл нагружения с достаточной точностью моделировать процесс распространения трещины в процессе всего его жизненного цикла.

1249

4 ной длины, нагружают их заданным числом циклов, измеряют прирост трещин и определяют по нему прирост коэффи5 циента интенсивности напряжений для каждого образца, о т л и ч а ю щ и it —c я тем, что, с целью повышения информативности путем обеспечения про-. гнозирования сосуда, работающего под щ давлением, нагружение образцов производят аналогично эксплуатационному нагруженню сосуда, а размеры инициированных трещин выбирают такими, что исходные коэффициенты интенсивности напряжений образцов К находятся в интервале

К06 К â€” (Кке где К вЂ” начальный коэффициент интен,о сивности напряжений трещиноподобного дефекта материала сосуда;

К„ — коэффициент интенсивности напряжений, соответствующий разрушению материала сосуда.