Способ определения циклической прочности металла конструкций

 

Способ может быть использован для определения циклической прочности конструкций из аустенитных и аустенитно-ферритных сталей. Испытуемый металл циклически нагружают в локальной зоне конструкции с помощью индентора и одновременно осуществляют локальное намагничивание и измерение намагниченности в зоне воздействия индентора. В процессе испытания регистрируют зависимость усилие вдавливания - намагниченность, по измерению которой оценивают степень повреждения металла. Способ позволяет осуществить простой и экономичный контроль ресурса металла на различных этапах эксплуатации конструкции.

Изобретение относится к области оценки циклической прочности конструкций и деталей машин, например, из аустенитных и аустенитно-ферритовых сталей.

Известен способ оценки циклической прочности конструкций на основе испытаний образцов, изготовленных из металла, аналогичного металлу конструкций, или вырезанного из них. (См. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопровод атомных энергетических установок (ПНАЭ Г-7-002-86)/Госатомэнергонадзор СССР. - М.: Энергоатомиздат, 1989).

Недостатком этого способа является неточность оценки прочности в первом случае и необходимость повреждения конструкции во втором случае.

Наиболее близким, принятым за прототип, можно считать способ циклических испытаний натурных элементов или их моделей. (См. там же).

Недостатком этого способа является значительная стоимость и невозможность учета эксплуатационного воздействия в случае оценки циклической прочности металла конструкций в процессе или после проектного срока эксплуатации.

Предлагается способ определения циклической прочности металла конструкций, например, из аустенитных и аустенитно-ферритных сталей, основанный на нагружении металла непосредственно в конструкции, в котором циклическое нагружение металла осуществляют в локальной зоне с помощью индентора, одновременно осуществляют локальное намагничивание и измерение намагниченности металла в зоне воздействия индентора, при этом оценку степени повреждения металла выполняют по изменению зависимости усилие вдавливания - намагниченность.

Предложенный способ позволяет существенно упростить и уменьшить стоимость испытаний, а также проводить их на металле на разной стадии эксплуатации, т.е. с учетом эксплуатационного повреждения.

Способ осуществляется следующим образом.

Индентор снабжают намагничивающей и измерительной обмотками.

В контролируемой зоне конструкции осуществляют циклическое упругое или упругопластическое, в зависимости от моделируемых условий нагружения, вдавливание индентора с соответствующей частотой и амплитудой. Одновременно осуществляют локальное намагничивание и измерение намагниченности металла в зоне воздействия индентора, устанавливают зависимость усилие вдавливания - намагниченность и периодически записывают ее по мере накопления числа циклов. При возникновении трещин в зоне воздействия на металл индентора зависимость усилие вдавливания-намагниченность резко изменяется, что является критерием разрушения. Предлагаемый способ позволяет оценивать циклическую прочность металл конструкции в контролируемых зонах перед началом, в процессе и после расчетного срока эксплуатации изделия и, тем самым, оценивать остаточный ресурс по критерию зарождения усталостной трещины. Поскольку отпечаток и возникающие в нем трещины не велики, предлагаемый способ оценки циклической прочности металла конструкции является фактически неразрушающим. При этом зона отпечатка с усталостными трещинами может быть удалена, например, путем зашлифовки.

Использование описанного способа позволяет определять запас усталостной прочности непосредственно на металле конструкции на любой стадии эксплуатации и, тем самым, решать вопрос об оценке остаточного циклического ресурса изделия.

Формула изобретения

Способ определения циклической прочности металла конструкций, например, из аустенитных и аустенитно-ферритных сталей, заключающийся в нагружении металла непосредственно в конструкции, отличающийся тем, что циклическое нагружение металла осуществляют в локальной зоне с помощью индентора, одновременно осуществляют локальное намагничивание и измерение намагниченности металла в зоне воздействия индентора, а оценку степени повреждения металла выполняют по изменению зависимости усилие вдавливания - намагниченность.