CS196986B1 - Zařízení ke zkoušení vzorků ocelí cyklickým namáháním v korozním prostředí - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení ke zkoušení vzorků ocelí cyklickým namáháním v korozním prostředí.

Ocelové materiály pro strojní součásti a různé konstrukční účely bývají v určitých případech vystaveny kombinovaným statickým i dynamickým zatížením, a navíc plní evou funkci v horkém nebo agresivním prostředí. V těchto zvláštních podmínkách namáhání známé materiálové vlastnosti a hodnoty nepostačují k tomu, aby mohla být výpočtovým způsobem uspokojivě prognózována užitná vlastnost oceli a součásti z ní vyrobené. Charakteristickým příkladem této problematiky jsou ocelové trubky používané při zemních vrtech. Tyto trubky jsou namáhány staticky i dynamicky se střídavým průběhem zátěže, a navíc pracují v prostředí výplachové kapaliny a minerálních produktů vrtu, které mají korozivní účinky, a agresivní prostředí silně snižuje únavovou odolnost oceli vrtné trubky. Specifické pro tyto extrémní podmínky je dále to, že koroze vrtných trubek probíhá ve vrtu za nepřístupu vzdušného kyslíku a naopak, přítomnost vzdušného kyslíku mění zcela charakter průběhu koroze, a tím i charakteristiku namáhání. Je zřejmé, že tak komplikovaný průběh namáhání a neurčitými okrajovými podmínkami nelze výpočtově stanovit, a proto ae chování materiálů v těchto podmínkách odvozuje z výsledků modelových nebo zvláštních zkoušek.

196 986

198 986

Je znám způeob zkouSení vzorků ocelových materiálů střídavým ohybem v korozním homogenním prostředí bez přístupu vzduBnáho kyslíku a zařízení k provádění tohoto způsobu. Toto zařízeni sestává z vlastní zkušební komory tvaru rovnoběžnostěnu, na jehož základová desce se nachází v řadě několik upinek, v niohž jaou upnuty zkoušené vzorky svou spodní základnou* Horní základna zkouSenýoh vzorků je zasunuta se suvnou vůlí do drážky horníoh úchytů, která jeou upevněny na tyči, která je euvně uspořádána v Selech zkušební komory. K horním základnám zkuBebních vzorků jsou připevněna lanka, která jeou provléknuta průchodkou, vodotěsná upravenou v boční stěně zkušební komory a odpružené připevněna k ramínku čítače kmitů. Zvláštní pozornost je věnována uloženi horní základny zkušebního vzorku do drážky horního úchytu, protože při axiálním kmitání tyče nesmí dojít ke zvýšenému tření mezi ploohami horní základny zkušebního vzorku a stěnami drážky tak, ahy v místě styku působily na vzorek přídavné tahové síly. Proto jeou ve vnitřníoh etěnáoh drážky horního úchytu vybroušeny axiální dráSky se sférickým profilem, mezi něž a horní základnou zkušebního vzorku ee vloží válcová valivá tělíska* Zkušební vzorky jsou namáhány střídavým ohybem, vyvozovaným axiálním kmitáním tyče, v počtu 2 až 4 x 10® cyklů, až do Vzniku únavového lomu a porušení celistvosti zkušebního vzorku. Vznik poruchy je identifikován poklesem tahového napětí v lanku a ukončením funkce čítače kmitů. Zkušenosti β provozem tohoto zkuBebního zařízení prokazují, že některá konstrukční části zařízení nejsou uspokojivě vyřešeny a hlediska životnosti a dlouhodobého charakteru zkoušek, a kromě toho je důvodná' domněnka, že značný rozptyl hodnot vyhodnocovaných zkoušek připadá na vrub uchyceni horní základny zkuBebních vzorků v horním úchytu, jehož konstrukční řešení nevylučuje úplná možnost vzniku a působení přídavných tahových sil na zkouSený vzorek.

VýSe uvedená nevýhody odstraňuje zařízení ke zkouSení vzorků ocelí cyklickým namáháním v korozním prostředí, vytvořená jako hermetizovaná zkušební komora tvaru rovnoběžnostěnu, naplnSná korozní kapalinou, v jejíž horní části je suvně e kmitavým průběhem pohybu upravena tyč, na níž je upevněn jeden nebo víoe horní oh. úchytů a drážkou, pro uložení zkuBebního vzorku, k jehož horní základně je připevněno tažné lanko, vyvedené průchodkou vně zkuSební komory k čítači cyklů, přičemž spodní základna zkuBebního vzorku je upnuta v uplnoe na základové deeoe zkušební komory, podle vynálezu, jehož podetata spočívá v tom, že do drážky horního úchytu je vložen β valivou vůlí váleček opatřený zářezem, do něhož je zasunuta svou vrchní částí horní základna zkuBebního vzorku, upnutého k základová desce zkušební komory. Podstatou vynálezu jé dále to, Se zkuSební komora má stBnu opatřenu na vnBjSí straně konzolou a kladkou, přes níž je vyvěšeno tažné lanko opatřené na svém volném konoi závažím, přičemž do místa pod zavBBsná závaží je ke atBná zkuSební komory připevněn koncový elektrický spínač.

Zařízení ke zkouSení vzorků oceli cyklickým namáháním podle vynálezu je proti dřívějBím provedením výhodné tim, že snižuje v horním úchytu zkuBebního vzorku na

196 986 minimum působení přídavných tahových sil a vylučuje tak vznik zkreslujících zátěžových podmínek vzorku. Při vzniku únavového lemu a porušení celistvosti zkoušeného vzorku se počet dosažených cyklů identifikuje spolehlivě na elektrickém čítacím zařízení bez potřeby složitějšího analogově-číslicového převodního ústrojí.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je znázorněn na připojených výkresech, kde značí obr. 1 podélný řez navrženým zařízením obr. 2 řez rovinou A-A z obr. 1;

a obr. 3 detail upnutí zkušebního vzorku.

Zkušební komora 1 je tvaru rovnoběžnostěnu, tvořeného základovou deskou 2, stěnami 4 a víkem 5· Zkušební komora 1 je vybavena přívodním potrubím 6 a odpadním potrubím 7 pro přívod a odvádění korozní kapaliny, v níž je celé vnitřní ústrojí zkušební komory ponořeno. V horní části stěn 4 jsou průvlaky 8, v nichž je utěsněné zasunuta s možností axiálního posuvu tyč 9 připojená pomocí kloubu 10 k táhlu 11 výstředníkového kotouče 12. K tyči 2 3^aou šrouby 13 připevněny horní úchyty 14, opatřené ve spodní části drážkou 15. Základová deska 2 je opatřena upínkami 16, v nichž je pomocí přítlačných desek 17 a odtlačovacích šroubů 18 sevřena spodní základna 19 zkušebního vzorku 20. Na vrchní část horní základny 21 zkušebního vzorku 20 je nasunut zářezem 22 váleček 23. Průměr válečku 23 je volen tak, aby se mohl s valivou vůlí natáčet v drážce 1$ horního úchytu 14. Horní základna 21 zkušebního vzorku 20 je opatřena otvorem 24 a háčkem 25. k němuž je připěvněno tažné lanko 26 vyvedená průchodkou 27 vně zkušební komory 1. Stěna 3 zkušební komory 1 je na straně průchodky 27 opatřena konzolou 28 s kladkou 29. přes niž je vyvěšen konec tažného lanka 26, opatřený závažím 30. Pod závažím 30 je na stěně J zkušební komory 1 umístěn koncový spínač 31, jehož elektrický výstupní obvod je připojen k elektrickým spínacím hodinám.

Zkušební vzorky 20 sevřené upínkami 16 a přidržované v horních úchytech 14 jsou při kmitavém pohybu tyče 2 podrobovány cyklickému namáhání v ohybu. V okamžiku, kdy je uvedeno v činnost pohonné ústrojí, například elektrický točivý stroj otáčející výstředníkovým kotoučem 12, sepnou se elektrické hodiny, na nichž je sledován časový interval zkoušky. Po určité době dojde v kritickém místě zkušebního vzorku 20 k únavovému lomu a závaží 30 povytáhne přes průchodku 27 tažné lanko 26 s oddělenou částí zkušebního vzorku 20, tj. s jeho horní základnou 21. Přitom závaží 30 dosedne na koncový spínač 31. jehož elektrický impuls zastaví elektrické hodiny. Při známém počtu otáček elektrického motoru spolu se známým převodovým poměrem případně vřazené převodovky se určí celkový počet cyklů do lomu zkušebního vzorku 20. V praktickém provedení obsahuje zkušební komora 1 pět až deset zkušebních vzorků 20.

Claims (2)

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Zařízení ke zkoušení vzorků ocelí cyklickým namáháním v korozním prostředí, vytvo řená jako hermetizovaná zkušební komora tvaru rovnoběžnoetěnu, naplněná korozní kapalinou, v jejíž horní části je suvně a kmitavým průběhem pohybu upravena tyč, na niž je upevněn jeden nebo více horních úchytů a drážkou pro uložení zkušebního vzorku, k jehož horní základně je připevněno tažná lanko, vyvedená průchodkou vně zkušební komory k čítači cyklů, přičemž spodní základna zkuěebního vzorku je upnuta v upínce na základová deaee zkušební komory, vyznačující ae tím, že do drážky (1?) horního úchytu (14) je vložen e valivou vůlí váleček (23), opatřený zářezem (22), do něhož je zasunuta svou vrchní částí horní základna (21) zkušebního vzorku (20), upnutého k základové desce (2) zkušební komory (1).

2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že zkušební komora (1) má stěnu (3) opatřenu ha vnější straně konzolou (28) a kladkou (29), pro vedení tažného lanka (26), které je opatřeno na avém volném konci závažím (30), přičemž do místa pod zavěšené závaží (30) je ke atšně (3) zkušební komory (1) připevněn koncový elektrický spínač (31)·