Способ изготовления контрольного образца для дефектоскопии
Изобретение относится к дефектоскопии и механике разрушения и может быть использовано для изготовления контрольных образцов. Цель изобретения - ловышение точности изготовления контрольного образца за счет увеличения степени идентичности получаемых трещин эксплуатационным - достигается благодаря тому, что в способе изготовления контрольного образца для дефектоскопии, заключающемся в том. что образец с концентратором в виде поверхностного надреза нагружают до получения в нем трещин, предварительно определяют величину коэффициента интенсивности напряжений эксплуатационной трещины, а нагружение образца осуществляют при подаче рабочей среды в трещину, поддерживая значение коэффициента интенсивности напряжений в вершине этой трещины в пределах значений среднего участка кинетической диаграммы разрушения материала образца. 2 табл. w ЧвгЁ
СОЮЗ. СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)з 6 01 N 27/84
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1 образца. 2 табл.
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ8У
1 (21) 4927106/28 (22) 11.04.91 (46) 07.06.93. Бюл. N 21
P1) Институт физики металлов Уральского отделения AH СССР (72) Ю.П.Сурков, В.Г.Рыбалко и С.Л.Ваулин . (56) Авторское свидетельство СССР
th 1402998, кл. G 01 и 2?/82, 31.07.87.
Авторское свидетельство СССР
% 555329, кл. 6 01 И 27/84, 05.01.76;
Авторское свидетельство СССР
: t4. 714265, кл. G 01 N.27/84, 20.09.87. (54)СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНТРОЛЬ НОГО ОБРАЗЦА ДЛЯ ДЕФЕКТОСКОПИИ (57) Изобретение относится к дефектосконии и. механике разрушения и может быть использовано для изготовления контрольных образцов. Цель изобретения — повышеИзобретение относится к дефектоскопии и механике разрушения и может быть использовано для изготовления контрольных образцов в целях. проведения операций неразрушающего контроля.
Целью изобретения является повышение степени идентичности трещин,.получаемых в контрольных образцах, реальным эксплуатационным трещиноподобным де. фектам за счет создания регламентированных условий образования искусственных трещин, максимально приближенных к условиям развития трещин в эксплуатируемых обьектах. Для достижения поставленной цели образец с концентратором в виде поверхностного надреза нагружают до получения в нем трещин в присутствии рабочей среды или среды, ее имитирующей. При этом ре. ЙЛ, 1820311 А1
we точности изготовления контрольного образца за счет увеличения степени идентичности получаемых трещин эксплуатационным — достигается благодаря тому, что в способе изготовления контрольного образца для дефектоскопии, заключающемся в том, что образец с концентратором в виде поверхностного надреза нагружают до получения в нем трещин, предварительно определяют величину коэффициента интенсивности напряжений эксплуатационной трещины, а нагружение образца осуществляют при подаче рабочей среды в трещину, поддерживая значение коэффициента интенсивности напряжений в вершине этой трещины в пределах значений среднего участка кинетической диаграммы разрушения материала жим нагружения поддерживается в таком интервале, чтобы контролируемый параметр— величина коэффициента интенсивности напряжений в вершине растущей искусственной трещины находился в пределах среднего С» участка диаграммы усталостного разрушения Ca) образца. либо соответствовал условиям роста трещин в эксплуатируемых конструкциях(при в их известности). . Изобретение относится к неразрушающему контролю и механике разрушения и может использоваться для создания образцов с трещиноподобными дефектами, обладающими высокой степенью идентичности в отношении реальных эксплуатационных дефектов.
Целью изобретения является повышение степени соответствия искусственных и
1820311 реальных эксплуатационных трещин для проведения дефектоскопического обследования.
Способ осуществляют следующим образом.
Образец с концентратором в виде надреза нагружают в присутствии рабочей среды или среды, ее имитирующей, причем режим нагружения выбирается и поддерживается в таком интервале, чтобы контролируемый параметр — величина ксэффициентэ интенсивности напряжений в вершине растущей искусственной трещины находился в пределах среднего участка диаграммы усталостного разрушения, либо соответствует условиям роста трещин в эксплуатируемых конструкциях (при их известности), например, в случае целенаправленного создания контрольного образца для решения конкретной задачи в условиях реального производства.
Идентификация искусственных трещин контрольного образца и эксплуатационных трещин .по значению коэффициента интенсивности напряжений, обеспечивает сооТ ветственно геометрии искусственных и реальных эксплуатационных трещин, а выращивание трещин в контрольных образцах в присутствии рабочей среды обеспечивает сопоставимость сравниваемых дефектов по состоянию среды, заполняющей внутрен . нюю полость трещин.
Способ заключается в следующем.
Применяя положения теории механики разрушения, описывающие поведение мате. риала с трещиной при механическом нагружении, используем понятие коэффициента интенсивности напряжений в вершине.трещины (К)
= )" /2 (1) где 21 — дяина.(глубина) трещины; а- приложенная нагрузка;
В случае использования понятия коэффициента интенсивности напряжений (К) наиболее важный геометрический параметр трещины, определяющий "притупление" или остроту вершины трещины и, следовательно, ее раскрытие (что влияет на досто.верность результатов дефектоскопии), может быть выражен через размер пластической.зоны в вершине трещины (r) и предел текучести материала (сну):
=1(к/ „) (21
Таким образом,.используя понятие коэффициента интенсивности напряжений в качестве параметра, по которому контролируют и управляют динамикой процесса выращивания искусственных трещин, а также
:идентифицируют их соответствие зксплуатационным трещинам, можно получить в контрольных образцах для дефектоскопии искусственные трещины необходимых геометрических размеров.
Использование рабочей среды при выращивании искусственных дефектов позволяет воспроизвести как влияние среды на геометрические параметры искусственных дефектов, так и состояние внутренней поло10 сти трещин, Пример. Для осуществления предлагаемого способа приводится совокупность операций по изготовлению контрольных образцов для дефектоскопии магистральных
15 трубопроводов диаметром 1420 мм с толщиной стенки 16,3 мм из трубной стали класса
Х-60; трубопроводы эксплуатируются при внутреннем давлении 7,5 МПа. Разрушение трубопроводов является следствием обра20 зования и развития на наружной поверхности продольных трещин, рост которых инициируется циклическими колебаниями внутреннего давления (чаще всего — вследствие пусков-остановок), Стабильное разви25 тие образующихся трещин, как показали наши исследования, происходит до относительной глубины 0,6 толщины стенки, после чего наступает быстрое сквозное разрушение стенки. Для изготовления кон30 трольного образца был использован участок станки реального трубопровода размером
50 х 120 мм., на наружной стороне которого был найесен продольный электроискровой надрез с глубиной 0,8 мм, после чего обра35 зец располагался на опорах испытательной машины и через ролик подвергался циклическому нагружению на воздухе и в присут, ствии воды, подаваемой на дно надреза, усилием Р до образования трещины!.
40 Нагружение образцов. проводили на электрогидравлической машине УРС 20/600 в режиме постоянной деформации при непрерывном фиксировании. длины растущей . трещины на боковой поверхности образца с
45 помощью стереомикроскопа МБС-2 с точ. ностью 0,05 мм для получения набора контрольных образцов с длиной трещин от 3 до 8 мм.
При этом необходимо отметить, что об50 разовэние усталостной трещины осуществлялось при амплитудном значении коэффициента интенсивности напряжений
23-25 МПа ЛЛ(это значение лежит в пределах линейного участка кинетической диаг55 раммы усталостного разрушения стали . данной марки Х-60) и коэффициента асимметрии цикла 0,1, т.е, режимы нагружения соответствуют предлагаемому способу, Кроме того. оценивалась идентичность искусственных трещин и эксплуатационных
1820311
Таблица 1
Глубина трещины, прямое измеение, мм
Глубина трещины магнитный мето, мм
Среднее отклонение, Д
Но- Режим создания трещины: мер. максим. напр, цикла/ условн. и е ел и очности
5,01
0,1
3,72 +0,96
3,17 +0,63
0,54 +0.13
2
0,07
5,5
0,23
4,1
0,2 (исп. в корроз, акт, среде) 0,21
4,7
0 56+0 07 (исп. в корроз. акт. среде) 8,1
2,58+0,4
1.3=%,5
НОВ дефектов методами магнитной дефектоско- нения образовавшихся изломов было устапии и электропотенциальным методом нераз- новлено совпадение топографии излома ис рушающего контроля. С этой целью кусственной и эксплуатационной трещин, посредством датчиков Холла были измерены что дополнительно подтверждает сделантопографии нормальной и тангенциальной 5 ный выше вывод об идентичности искусстсоставляющих магнитного поля рассеяния венных и эксплуатационных трещин, т.е. о надтрещиной. Измерения проводилисьвна- достижении цели предлагаемого иэобретемагничивающем поле Но =250А/см. В качестве ния. Способ поясняется табл.1 и 2. намагничивающего устройства использовался Таким образом,, предлагаемый способ приставной П-образный электромагнит посто- 10 обеспечивает возможность получения контянноготока. Образец накладывался на полюса рольных образцов для дефектоскопии, треэлектромагнита и сканирования датчиком Хол- щиноподобный дефект в которых обладает ла, и одновременно топография магнитного высокой степенью идентичности в отношеполя рассеяния над датчиком регистрирова- нии реальных эксплуатационных дефектов, лась на двухкоординатный самописец типа 15 и, кроме того, позволяет, используя различЛКД-004. Примерное совпадение топографии ные комбинации марок сталей, .нагрузок и и амплитуды тангенциальной составляющей сред, создавать самые разнообразные этамагнитного поля рассеяния над образцами с лонные контрольные образцы. Все это в коэксплуатационнойи искусственнойтрещина- нечном итоге способствует повышению ми говорят о близости их геометрических па- 20 достоверности и надежностидефектоскопираметров. Измерение глубины трещины ческого контроля реальных объектов. электропотенциальным методом проводилось Формула изобретения с помощью дефектоскопа ЗПД-4 с выносным Способ изготовления контрольного обзондом. Разница в показаниях составила при- - разца для.дефектоскопии, заключающийся мерно 10%. 25 в том, что образец с концентратором в виде
Таким образом, данные дефектоскопии . поверхностного надреза нагружают до пол- подтверждают вышеприведенные выводы об учения в нем трещин, отличающийся идентичности искусственных и эксплуатаци- тем, что, с целью повышения точности изгоонных дефектов. Сравнение геометрии пол- . товления за счет увеличения степени идентичученных искусственных треи.ин контрольных 30 ности получаемых трещин эксплуатационным, образцов и эксплуатационных трещинопо- предварительно определяют величин коэфдобных дефектов показало идентичность их фициента интенсивности напряжений эксплугеометрических признаков. Для дополни- атационной трещины, а нагружение образца тельной проверки контрольный образец сис- осуществляют при подаче рабочей среды в кусственной трещиной с относительной 35 трещину, поддерживая значение коэффициглубиной 0,5, а также аналогичный образец с ента интенсивности напряжений в вершине эксплуатационной трещиной были доведены этой трещины в пределах значений среднепутем статического нагружения до полного . го участка кинетической диаграммы разруразрушения. В результате изучения и срав- шения для материала образца.
1820311
Таблица 2
Составитель С, Ваулин
Техред M.Моргентал Корректор С. Лисина
Редактор Л. Волкова
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
Заказ 2027 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
