Способ определения повреждаемости металла конструкции

 

Изобретение относится к механическим испытаниям и, в частности, к определению повреждаемости металла конструкции в условиях усталости и ползучести о Цель изобретения - повышение точности за счет учета момента перехода микродефектов в микротрещину . Образцы материала конструкции циклически нагружают и при двух временах наработки строят зависимости от температуры предельных коэффициентов поперечного сужения. Разность экстремальных значений коэффициентов поперечного сужения указанных зависи - мостей определяют в качестве характеристики повреждаемости конструкции. 2 ил. § (Л с

СОО3 СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК (gg)g С 01 М 3/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4644959/28 (22) 01.02.89 (46) 23.05.91. Бюл. Ф 19 (71) Предприятие "Донтехэнерго" Производственного объединения по наладке, совершенствованию технологии и .эксплуатации электростанций и сетей "Союзтехэнерго" (72) С,Ф.Русанов (53) 620.178(088,8) (56) Гусенков А.П., Котов П.И. Длительная и неизотермическая прочность элементов конструкций. — М., Машиностроение, 1988, с. 26-132. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ МЕТАЛЛА КОНСТРУКЦИИ

Изобретение относится к механическим испытаниям, к способам определения повреждаемости металла конструкции в условиях усталости и ползучести.

Цель изобретения — повышение точности за счет учета момента перехода микфодефектов в микротрещину.

На фиг. 1 показаны зависимости от температуры коэффициентов поперечного сужения при двух временах наработки; на фиг ° 2 — зависимости коэффициента сужения от числа циклов наработки при различных уровнях нагруз-. ки для стали 12 Х 1 NO.

Устройство для реализации способа представляет собой испытательную ма/ I шину для циклических нагружений, позволяющую нагружать образцы растяже„,SUÄÄ1651150 А 1

2 (5?) Изобретение относится к механическим испытаниям и, в частности, к определению повреждаемости металла конструкции в условиях усталости и ползучести. Цель изобретения — повышение точности за счет учета момента перехода микродефектов в микротрешину. Образцы материала конструкции циклически нагружают и при двух временах наработки строят зависимости от температуры предельных коэффициентов поперечного сужения. Разность экстремальных значений коэффициентов поперечного сужения указанных зависи мостей определяют в качестве характеристики повреждаемости конструкции.

2 ил. нием-сжатием при повышенных температурах в жестком режиме, и снабжено Ж средствами определения коэффициента СЛ поперечного сужения. М

Способ реализуется следующим об- 1 разом. Сл

При времени наработки вырезается из исследуемой конструкции металл для изготовления гладких цилиндрических образцов с соотношениемдлины к диаметру 10. Количество образцов не менее-8 шт. На разрывной машине по заданному режиму нагружения испытывают по два образца в диапазоне исследуемых температур. Режим нагружения задается по деформации (жесткий режим нагружения) и принимается на основании исследований реальных эксплуатационных режимов работы оборудования. При з 1651150 4 задании режимов испытания образца на разрывной машине должен имитировать ся по крайней мере один цикл, включающий три фазы: нагружение, выдержку под нагрузкой, разгружение, при мно5 гократном повторении.

Не исключена возможность реализации и второго цикла, включающими .ре" жим частичной разгрузки. Опыты проводят .10 до полного разрушения образцов и опре-; деляют предельный коэффициент попе-, 1 речного сужения.

Через промежуток времени, соответ- ствующий времени наработки используе- 15 мого металла, проводят повторные и испытания по. описанной методике.

Для различных времен наработки с, и (, в заданном интервале темпеи ратур Т строят кривые Ц =Й(Т) .

В зоне экстремума (фиг,,1) определяют изменение коэффициента сужения

Ь(1 для различных времен наработки оборудования, Определив динамику изменения сужения по отношению к исход д5 ному состоянию, .находят допускаемое количество И циклов работы элементов оборудования.

Ресурс повреждаемости металла от циклической нагрузки определяется как соотношение фактического количе-. ства циклов к допускаемому.

В предположениях о линейном суммировании повреждений, справедливости уравнения Коффина и уравнения малоци вой усталости в в де 35

2.

1б М т 5

Ец И3=()Иор ., 40

Ц 3 ОР где ш,ш „ - параметры испытания материала на выносливость со-: ответственно до появления и после появления микро- 45 трещины;

Е y - амплитуда цластическоФ деформации;;

И, - базовое количество циклов при испытании на ИЦУ > 50 высокотемпературных метал« лов; .! И = 10000 циклов

6 — предел выносливости мате1" о риала; бц — логарифмическая деформация, ! пластичности, { 1п.

1-ф

A — - текущее значение коэффиМ

Ь циента поперечного сужер ния (равномерная часть), можно получить значение числа циклов до появления микродефекта как точку перелома на кривой N- f, Использовав уравнение Иэнсона для связи напряжений Д с пределом выносливости

G-(„- ), „

I .можно получить зависимость долговеч ности И,1 от Ь() как параметра .повреж денности.

Предположив, что « 1, получают

2m Зппп!- (9o -ЬЯ 1)

-m 4 где (— исходное значение коэффициента равномерности сужения,  — постоянная величина для конкретной марки стали при заданном уровне амплитуды напряжений.

Пример. Определяют ресурс повреждаемости тонкостенного высокотемпературного гное Р1273г 11 мм е растянутой зоне через 60 тыс.ч. Исходное состояние металла гиба в растянутой зоне соответствует "нормативкому" с пластичностью 5Х. Количество пусков-останововс, Ny=450. Измеренная овальность 4Х. Расчетные параметры среды: P3,7 KIa, t545 С. о

Местные напряжения (MIIa) в растянутой зоне с учетом овальности описываются уравнением

<а 3м P — -Р 100, >)sex p> -1 где(=4 — коэффициент, учитывающий овальность; — 1,088;

3Р Й

ЬН

Р=3,7 ИПа.

По результатам горячих испытаний образцов на растяжение для исходного состояния и через 60 тыс.ч при жестком режиме нагружения по экспоненциальному закону, соответствующему изменению овальности гиба, получа" ют значение изменения коэффициента равномерного сужения в зоне экстремума, равное 3,5Х. Деформация пластичности металла гибов в растянутой зоне 5Х.

В соответствии с формулой (1} для стали 12 Х 1 МО при 545 С для дискретного уровня напряжний строят зависимость (фиг. 2) допускаемого количества циклов от коэффициента равномерного сужения. При текущем значении (=5-3,5=1,5Х и напряжении

100 MIIa допускаемое количество цикпов равно 800,0. Отсюда повреждае450 ость гиба N= 800 =0,56. ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ определения повреждаемости металла конструкции в условиях усталости и ползучести, заключающийся в том, что образцы из материала кон1150 струкции нагревают и циклически на,гружают в жестком режиме при параметрах нагружения, соответствующих условиям эксплуатации конструкции, и

5 определяют при различных температурах предельные коэффициенты поперечного сужения, по которым судят о повреждаемости металла конструкций, о т—

10 л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности за счет учета момента перехода микродефектов в микротрещину, определяют экстремальные значения зависимостей от температуры

15 предельных коэффициентов поперечного сужения при двух разных временах нагружения, а о повреждаемости судят по разности этих экстремальных значений.

Фиг.1