Способ определения степени механического повреждения конструкций из аустенитных и аустенитно-ферритных сталей

 

Использование: может быть использовано в области диагностики механических повреждений оборудования, изготовленного из аустенитных и аустенитно-ферритных сталей, включая сварные соединения и наплавку. Сущность изобретения: способ основан на деформировании металла и определении в нем магнитной фазы. От известных отличается тем, что из металла, адекватного металлу контролируемой зоны конструкции, изготавливают образец, подвергают его ступенчатому деформированию или циклическому нагружению с амплитудой и асимметрией цикла, соответствующими эксплуатационным, периодически измеряют содержание магнитной фазы и по полученным результатам выявляют зависимость содержания магнитной фазы от степени деформации или от числа циклов нагружения, измеряют содержание магнитной фазы в контролируемой зоне конструкции, после чего, сравнивая указанные данные измерений на образце и в конструкции, судят о степени механического повреждения конструкции. Технический результат: возможность устанавливать фактический запас прочности контролируемой конструкции.

Изобретение относится к диагностике механических повреждений оборудования, изготовленного из аустенитных и аустенитно-ферритных сталей, включая сварные соединения и наплавку.

Известен способ контроля качества сварных и наплавочных материалов, основанный на определении содержания ферритной фазы в аустенитном наплавленном металле, который используется при производственной аттестации технологии выполнения сварных соединений и наплавленных поверхностей, при проверке соответствия характеристик металла производственных сварных соединений установленным требованиям. (См. Оборудование и трубопроводы атомных энергетических установок. Сварка и наплавка. Основные положения. (ПН АЭГ-7-009-89). Сварные соединения и наплавки. Правила контроля (ПН АЭГ-7-010-89). Госатомэнергонадзор СССР. М. Энергоатомиздат, 1991, с. 242).

Недостатком этого способа является невозможность контроля механического повреждения аустенитных материалов.

Наиболее близким, принятым за прототип, можно считать способ измерения магнитной восприимчивости при статическом растяжении образцов из аустенитной стали ЭИ 572. (См. Энтин С.Д. Образование α-фазы при пластической деформации аустенитных сплавов. Физико-химические исследования аустенитных сплавов. Машгиз, 1957, кн. 84, с. 116-125).

Недостатком этого способа является невозможность контроля механического повреждения оборудования, работающего при статическом и циклическом нагружении.

Предлагается способ определения степени механического повреждения конструкций из аустенитных и аустенитно-ферритных сталей, основанный на деформировании металла и определении в нем содержания магнитной фазы, в котором из металла, адекватного металлу контролируемой зоны конструкции, изготавливают образец, подвергают его статическому ступенчатому деформированию или циклическому нагружению с амплитудой и асимметрией цикла, соответствующими эксплуатационным, периодически измеряют содержание магнитной фазы и по полученным результатам выявляют зависимость содержания магнитной фазы от степени деформации или от числа циклов нагружения, измеряют содержание магнитной фазы в контролируемой зоне конструкции, после чего, сравнивая указанные данные измерений на образце и в конструкции, судят о степени механического повреждения конструкции.

Предлагаемый способ позволяет определять накопление эксплуатационного статического или циклического механического повреждения конструкции, ее остаточный ресурс и тем самым повышает безопасность эксплуатации оборудования.

Способ осуществляется следующим образом.

Из металла, адекватного металлу контролируемой зоны конструкции, изготавливают образец. В случае, если конструкция работает в условиях статического нагружения, образец подвергают статическому ступенчатому растяжению или сжатию в зависимости от условий нагружения контролируемой зоны в конструкции. С целью измерения величины деформации на рабочую часть образца устанавливают деформометр. В процессе ступенчатого деформирования образца каждый раз после достижения заданной величины деформации образец разгружают и измеряют содержание магнитной фазы. На основе полученных результатов выявляют зависимость содержания магнитной фазы от степени деформации. Затем измеряют содержание магнитной фазы в контролируемой зоне конструкции, и на основе вышеуказанной зависимости определяют степень деформации металла в указанной зоне. Сравнивая предельное значение деформации для конструкции с найденным по измерению содержания магнитной фазы, устанавливают фактический запас прочности контролируемой конструкции на любой стадии эксплуатации.

Если контролируемое изделие работает в условиях циклического нагружения, образец подвергают циклическому нагружению с амплитудой и асимметрией цикла, соответствующими эксплуатационным, периодически измеряют содержание магнитной фазы и, таким образом, выявляют зависимость содержания магнитной фазы от числа циклов нагружения. Измеряют содержание магнитной фазы в контролируемой зоне конструкции и на основе вышеуказанной зависимости устанавливают предшествующее число циклов нагружения. Сравнивая допустимое число циклов нагружения конструкции или число циклов до зарождения трещины в образце с установленным по содержанию магнитной фазы в конструкции, определяют остаточный ресурс контролируемого изделия.

Использование данного способа позволяет устанавливать фактический запас прочности контролируемой конструкции на любой стадии эксплуатации и тем самым решать вопрос о продлении ресурса, продолжении эксплуатации или снятии оборудования с эксплуатации.

Формула изобретения

Способ определения степени механического повреждения конструкций из аустенитных и аустенитно-ферритных сталей, включая сварные соединения и наплавку, основанный на деформировании металла и определении магнитной фазы, отличающийся тем, что из металла, адекватного металлу контролируемой зоны конструкции, изготавливают образец, подвергают его статическому ступенчатому деформированию или циклическому нагружению с амплитудой и асимметрией цикла, соответствующими эксплуатационным, периодически измеряют содержание магнитной фазы и по полученным результатам выявляют зависимость содержания магнитной фазы от степени деформации или от числа циклов нагружения, измеряют содержание магнитной фазы в контролируемой зоне конструкции, после чего, сравнивая указанные данные измерений на образце и в конструкции, судят о степени механического повреждения конструкции.