Способ определения уровня остаточных внутренних напряжений

Способ определения уровня остаточных внутренних напряжений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к способам определения внутренних напряжений в материалах . Цель изобретения - определение опасного уровня остаточных внутренних напряжений , могущих привести к растрескиванию изделий при длительном хранении. Предварительно определяют напряжение разрушения материала, затем проводят испытания одной партии образцов на замедленное хрупкое разрушение в растворе серной кислоты. Другую партию образцов испытывают на замедленное хрупкое разрушение в условиях электролитического наводороживания. Строят кривые замедленного хрупкого разрушения в координатах: доля разрушающего напряжения - время до разрушения , затем по точке пересечения уровня порогового напряжения растрескивания металла в условиях электролитического наводороживания с кривой замедленного хрупкого разрушения материала в кислоте устанавливают время выдержки реальных изделий в рабочем растворе серной кислоты той же концентрации, по истечении которого по наличию или отсутствию трещин на изделиях судят об опасном уровне остаточных внутренних напряжений. 1 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st>s G 01 N 3/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4889150/28 (22) 06.12.90 (46) 07.07.93. Бюл. N. 25 (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.

И.П.Бардина (72) В.И.Саррак, А.Я.Спектор и В.И.Васильчик (56). Биргер И.А. Остаточные напряжения.

M.: Машгиз, 1963, с. 60, 126. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ОСТАТОЧНЫХ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к способам определения внутренних напряжений в материалах. Цель изобретения — определение опасного уровня остаючных внутренних напряжений, могущих привести к растрескиванию изделий при длительном хранении.

Предварительно определяют напряжение

Изобретение относится к способам испытаний материалов и может быть использовано при производстве продукции из высокопрочных (мартенситных и ферритных) сталей для контроля опасного уровня остаточных внутренних напряжений в изделиях.

Цель изобретения — определение уровня остаточных внутренних напряжений, могущих привести к растрескиванию изделий при длительном хранении.

Опасный уровень внутренних напряжений определяют по факту растрескивания реальных изделий в растворе серной кислоты по истечении времени выдержки, которое единоразово находят для данной марки стали. C этой целью из изделия вырезают образцы, термообрабатывают их по стан„„. Ж „„1826014 А1 разрушения материала, затем проводят испытания одной партии образцов на замедленное хрупкое разрушение в растворе серной кислоты. Другую партию образцов испытывают на замедленное хрупкое разрушение в условиях электролитического наводороживания. Строят кривые замедленного хрупкого разрушения в координатах: доля разрушающего напряжения — время до разрушения, затем по точке пересечения уровня порогового напряжения растрескивания металла в условиях электролитического наводороживания с кривой замедленного хрупкого разрушения материала в кислоте устанавливают время выдержки реальных изделий в рабочем растворе серной кислоты той же концентрации, по истечении которого по наличию или отсутствию трещин на изделиях судят об опасном уровне остаточных внутренних напряжений. 1 ил, дартному режиму, определяют разрушающую нагрузку, нагружают две партии образцов до различных долей разрушающей нагрузки, тем самым моделируя наличие в образцах внутренних напряжений, проводят испытание одной партии образцов на замедленное хрупкое разрушение в условиях наводороживания, строят кривую эамедленногохрупкого разрушения и определяют величину порогового напряжения (о пг ), нг которое характеризует опасный уровень внутренних напряжений и в то же время не является неоправданно заниженным, как в случае аналогичных испытаний в кислоте, тогда происходит растравливание поверхности металла, что исключается при хранении изделий в атмосферных условиях.

1826014

Затем испытывают другую партию образцов на замедленное хрупкое разрушение в растворе серной кислоты такой же концентрации как и рабочий раствор, в котором проводят определение опасного уровня внутренних напряжений в реальных изделиях; строят кривую замедленного хрупкого разрушения в растворе серной кислоты, по которой. находят время испытаний в кислоте, соответствующее пороговому напряже- 10 нию 0 ь н2

Таким образом, предлагаемый способ позволяет определить опасный уровень остаточных внутренних напряжений для различных изделий из высокопрочной стали данной марки, термообработанных по стандартному режиму, после одноразового определения порогового напряжения . растрескивания для этой стали и такой же термообработки и соответствующего времени испытаний на замедленное. хрупкое разрушение в рабочем растворе серной кислоты.

Изобретение иллюстрируется. чертежом, где представлены кривые замедленного хрупкого разрушения в кислоте и в условиях наводороживания.

Приводим пример конкретного выполнения способа.

Для определения опасного уровня остаточных внутренних напряжений в трубах из мартенситно-стареющей стали ЭП836 в высокопрочном состоянии из трубы вырезают кольцевые образцы толщиной 5 мм с радиальной прорезью шириной 4 мм. Кольцевые образцы термообрабатывают по стандартному режиму: 470ОС, 3 ч. Этот режим анало- гичен термообработке труб иэ стали ЭП836.

На универсальной испытательной машине 40

"lnstron" проводят разрушение нескольких кольцевых. образцов со стандартной скоростью 10з с и определяют разрушающую нагрузку. Затем проводят нагружение кольцевых образцов клином до фиксируемых по 4 шкале машины уровней нагрузки в долях от разрушающей нагрузки. После этого испытывают нагруженные таким образом кольца на замедленное хрупкое разрушение в 1520 g, растворе серной кислоты и строят кривую замедленного хрупкого разрушения.

Нижнюю границу диапазона концентраций рабочего раствора серной кислоты выбира-. ют, исходя из того, что понижение концентрации кислоты ниже 15 приводит к 5"подъему" кривой замедленного хрупкого разрушения а кислоте таким образом, что в области пороговых нагрузок кривая замедленного хрупкого разрушения в кислоте проходит "выше", чем кривая замедленного с хрупкого разрушения в условиях электролитического наводороживания. Верхнюю границу диапазона концентраций рабочего раствора серной кислоты выбирают, исходя иэ того, что повышение концентрации киелоты выше 25ф, приводит к интенсивному растравливанию поверхности образцов эа короткое время (2-3 ч), искажению acего хода кривой замедленного хрупкого разрушения и, следовательно, к невозможности правильного определения времени выдержки изделий в кислоте.

Другую порцию аналогично нагруженных кольцевых образцов испытывают на замедленное хрупкое разрушение в условиях электролитического наводороживания в слабом кислотном электролите, представляющем собой 0,05 Н раствор HzS04 с добавлением стимулятора наводороживания (ЙН2)2СЯ в количестве 20 мг/л. Состав электролита и плотность тока наводороживания (1 мА/см ) выбирают таким образом, чтобы процесс электролитического наводороживания имитировался диффузией водорода, и растрескивание определялось водородным охрупчиванием, а не проходило по активному коррозионному механизму. Строят кривую замедленного хрупкого разрушения или наводороживании и по ней определяют о а2, являющееся минимальным значением порогового напряжения, к которому стремится напряжение растрескивания металла при длительном хранении в атмосферных условиях. Для стали ЭП836 о И составило 320 ="30 МПа с доверительной вероятностью 095. Затем по пересечению кривой замедленного хрупкого разрушения при исйытаниях в кислоте с уровнем находят время испытания патрубков в растворе серной кислоты, необходимое для выявления остаточных внутренних напряжений, превышающих одь 2, т.е. способных вызвать растрескивание, труб при хранении. Это время составило 3 ч.

Определенное таким образом время берут за основу при определении опасного уровня остаточных напряжений в высокопрочных трубах из мартенситно-стареющей стали ЭП836. Патрубки от исследуемой партии труб помещают в раствор серной кислоты такой же концентрации, как и раствор, используемый при построении кривой замедленного разрушения образцов в кислоте, и по истечении трехчасовой выдержки осматривают при четырехкратном увеличении. Если при таком осмотре не обнаруживают трещин на поверхности патрубков, то утверждают, что уровень остаточных напряжений в трубах не превышает опасное зна1826914

Формула изобретения

Способ определения уровня остаточных внутренних напряжений в изделиях из И (а а

Я (кпщ. ) Составитель В.Саррак

Техред М.Моргентал

Редактор

Корректор М.Андрушенко

Заказ 2316 Тираж .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035 Москва Ж-35 Ра шская наб. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 чение og = 350 МПа и, следовательно, исследуемая партия труб не будет подвержена растрескиванию при неограниченно долгом хранении. Если при осмотре на поверхности патрубков обнаруживают видимые трещины, то утверждают, что уровень остаточных напряжений в трубах превышает пороговое значение и, следовательно, испытуемая партия подвергнется растрескиванию при длительном хранении, а значит такая партия труб подлежит отбраковке.

По результатам определения опасного уровня остаточных внутренних напряжений

° . в трубах из мартенситностареющей стали

ЭП836 была выдана гарантия от растрескивания. В течение трех лет растрескивания этих труб в процессе их хранения не проИЗОШЛО.

Предложенный способ позволяет определить опасный локальный уровень остаточных внутренних напряжений в изделиях из высокопрочных сталей, в отличие от спосо-. ба-прототипа; по которому невозможно определить локальные остаточные 25 микронапряжения, а можно лишь определить остаточные напряжения первого рода, уравновешенные в объеме тела. высокопрочных мартенситных и ферритных сталей, по которому из изделий изготавливают образцы, выдерживают их в растворе кислоты и определяют остаточные внутренние напряжения, отличающийся тем, что, с целью определения уровня остаточных внутренних напряжений, которые могут привести к растрескиванию иэделий при длительном хранении, предварительно определяют напряжение разрушения стали, испытывают две партии образцов на замедленное хрупкое разрушение, одну в 15-25ф,— ном растворе серной кислоты, а другую — в условиях электролитического насыщения водородом в слабом кислотном электролите при плотности тока, не вызывающей активного коррозионного повреждения стали, строят кривые замедленного хрупкого разрушения в координатах: доля разрушающего напряжения — время до разрушения, затем по точке пересечения уровня порогового напряжения растрескивания стали в условиях наводороживания с кривой замедленного хрупкого разрушения стали в растворе серной кислоты определяют время выдержки изделий в растворе серной кислоты и об уровне остаточных внутренних напряжений, который может привести r. растрескиванию, судят по наличию или QTсутствию трещин на изделиях после указанной выдержки в 15-257,-ном растворе серной кислоты.