DE558091C

DE558091C - Procedure for determining creep strength

Info

Publication number: DE558091C
Application number: DEH124370D
Authority: DE
Original assignee: Heraeus Vacuumschmelze AG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 1929-11-28
Filing date: 1929-11-28
Publication date: 1932-09-01

Description

Verfahren zur Bestimmung der Kriechfestigkeit Für die Beherrschung von Dampfturbinen für hochüberhitzten Dampf und bei hochgesteigerten Umfangsgeschwindigkeiten, bei Dampfkessel- und überhitzerrohren für Höchstdrucke, bei Gastturbinen und bei Konstruktionselementen für Wärm- und Glühöfen und andere aktuelle technische Probleme beginnt die Kriechgrenze von ausschlaggebender Wichtigkeit zu werden, d. h. die Last, bei der ein Werkstoff bei einer bestimmten Temperatur langsam zu fließen beginnt, ohne daß dieses äußerst langsame Fließen auch nach langer Zeit wieder zum Stillstand käme.Procedure for determining creep resistance For control of steam turbines for highly superheated steam and at highly increased peripheral speeds, with steam boiler and superheater tubes for maximum pressures, with gas turbines and with Construction elements for heating and annealing furnaces and other current technical problems the creep limit begins to become of paramount importance, i.e. H. the Load at which a material begins to flow slowly at a certain temperature, without stopping this extremely slow flow even after a long time would come.

Zur Bestimmung der Kriechgrenze ging man bisher in der Weise vor, daß man den zu untersuchenden Prüfstab mit einem bestimmt vorgegebenen Gewicht belastete und dann bei verschiedenen Temperaturen feststellte, ob unter dieser vorgegebenen Belastung ein Kriechen des Stabes eintritt, das auch nach langer Zeit nicht wieder zum Stillstand kommt. Eine andere Arbeitsweise besteht darin, daß man von einer bestimmten Temperatur ausgeht und verschiedene Prüfstäbe aus demselben Material und demselben Querschnitt bei dieser Temperatur mit verschiedenen Gewichten belastet. Auf diese Weise konnte man durch Interpolation das Gewicht bestimmen, bei dem bei der vorgesehenen Temperatur ein Kriechen eintritt. Beide Arbeitsweisen haben den Nachteil, d.aßeine größere Reihe Einzelbestimmungen nötig ist, um sich an ein zusammengehöriges Wertpaar von Temperatur-und Druck heranzutasten, bei dem ein Kriechen gerade noch nicht eintritt. Außerdem erfordert jede einzelne Bestimmung ein .genaues Beobachten des Prüfstabes und wiederholte genaue Spiegelablesungen.To determine the creep limit, the procedure so far has been that one loaded the test rod to be examined with a certain predetermined weight and then at different temperatures determined whether given below this one A creep of the rod occurs under load, which does not return even after a long time comes to a standstill. Another way of working is that one of a temperature and different test rods made of the same material and loaded the same cross-section with different weights at this temperature. In this way it was possible to determine the weight at which by interpolation creep occurs at the intended temperature. Both ways of working have the Disadvantage, i.e. that a larger series of individual determinations is necessary in order to be able to use a related To approach the pair of values of temperature and pressure at which creep is just barely possible does not occur. In addition, every single determination requires close observation of the test rod and repeated accurate mirror readings.

Es sind auch schon Dehnungsversuche zur Ermittlung der Kriechgrenze an Prüfstäben aus demselben Material bei verschiedenen Temperaturen und konstanter Belastung vorgenommen worden, bei denen die Geschwindigkeit bestimmt wurde, bei der sich der Stab unter diesen Bedingungen verlängert.There are already expansion tests to determine the creep limit on test rods made of the same material at different temperatures and more constant Load at which the speed was determined at which the rod elongates under these conditions.

Nach dem vorliegenden Verfahren wird die Kriechgrenze nun auf die Weise bestimmt, daß durch die thermische Verlängerung und Verkürzung des mit der Prüflast belasteten Prüfstabes in engen Grenzen die Temperatur des den Prüfstab heizenden Ofens selbsttätig gesteuert wird und dabei die unter der Belastung .durch Kriechen zusätzlich eintretende Verlängerung des Prüfstabes die Ofentemperatur allmählich so fallen läßt, daß sich die zu der angebrachten Last als Kriechgrenze gehörende Temperatur selbsttätig einstellt. Im folgenden werde dieses Verfahren näher erläutert.According to the present method, the creep limit is now on the Way determined that by the thermal lengthening and shortening of the with the Test load loaded the test rod within narrow limits the temperature of the test rod heating furnace is controlled automatically and thereby the under the load .by If the test rod is also elongated, the furnace temperature gradually creeps up drops in such a way that the load associated with the applied load becomes the creep limit Adjusts the temperature automatically. This process is explained in more detail below.

Geht man vom kalten Prüfstab und kalten Ofen aus, schaltet dann den Heizstrom des Ofens ein, so wird sich der Ofen allmählich erwärmen und damit zugleich der Prüfstab und dieser infolgedessen an Länge zunehmen. Sobald eine gewisse Verlängerung erreicht ist, betätigt die Verlängerung des Prüfstabes einen elektrischen Kontakt, der den Heiz- Strom des Ofens unterbricht. Kühlen sich darauf Ofen und Prüfstab etwas ab. so wird der Kontakt wieder unterbrochen, der Heizstrom erneut eingeschaltet und damit der Stab wieder so weit erwärmt, daß das Spiel von neuem beginnt. Ist nun der Probestab, der in der geschilderten Weise die Temperaturregulierung.des Ofens bewirkt, zugleich belastet, so wird der Ofen dauernd auf dieselbe Temperatur regulieren, solange die Belastung unter der Kriechgrenze des Stabes bleibt. Ist jedoch die Belastung größer, als der Kriechgrenze entspricht, so wird neben der thermischen Verlängerung noch eine allmähliche Verlängerung durch Fließen eintreten und damit die Temperatur des Ofens allmählich sinken bis zu einerTemperatur, bei der gerade eine bleibende Verlängerung unter dem Einfluß der Last nicht mehr stattfindet. Diese Temperatur wird dann dauernd konstant bleiben; die dabei vom Stab getragene Last entspricht der Kriechgrenze bei dieser Temperatur.If you start from the cold test rod and the cold oven, the will then switch Heating current of the furnace, the furnace will gradually heat up and thus at the same time the test rod and this consequently increase in length. Once a certain extension is reached, the extension of the test rod actuates an electrical contact, the heating The furnace power is interrupted. Cool on oven and test rod from something. so the contact is interrupted again, the heating current again switched on and thus the rod is warmed up again to such an extent that the game starts again begins. If the test rod is now used, the temperature regulation of the When the furnace is brought about and at the same time it is loaded, the furnace is constantly kept at the same temperature regulate as long as the load remains below the creep limit of the rod. is However, if the load is greater than the creep limit, then in addition to the thermal elongation, a gradual elongation due to flow occurs and thus the temperature of the furnace will gradually decrease up to a temperature at which just a permanent elongation no longer takes place under the influence of the load. This temperature will then remain constant over the long term; the one carried by the staff Load corresponds to the creep limit at this temperature.

Ein Ofen zur Durchführung des neuen Verfahrens ist in Abb. i dargestellt. Der elektrisch beheizte Röhrenofen A ist z. B. i,2o m lang und ist vertikal an Gummischläuchen B aufgehängt und mit einer Dämpfung C (eine Platte in einem Olgefäß) versehen, um den Einfluß zufälliger Erschütterungen auszuschalten. Der Ofen ist umgeben von einem starren Invarrahmen D, an -dem oberhalb des Ofens der Prüfstab E eingeklemmt wird. Die Wicklung des 2o mm weiten Röhrenofens ist so verteilt, daß auf eine iooo mm lange Strecke die Temperatur praktisch konstant ist. Unterhalb des Ofens ist an einer leichten Blattfeder F als Gelenk ein leichter Hebel G befestigt, der an seinem freien Ende den Platinkontakt H trägt, dem ein mikrometrisch verstellbarer Gegenkontakt I gegenübersteht. Der Hebel ruht auf einer am Prüfstab angeklemmten Schneide K. Durch den Kontakt, der von der Verlängerung des Prüfstabes betätigt wird, wird in üblicher Weise durch ein Relais L der Heizstrom des Ofens gesteuert. Neben dem Prüfstab befindet .sich im Ofen ein Thermoelement, dessen Anzeigen durch einen Thermographen fortlaufend registriert werden. Am unteren Ende des Prüfstabes E hängt die Last 11,I.An oven for carrying out the new process is shown in Fig. I. The electrically heated tube furnace A is z. B. i, 2o m long and is vertical on rubber hoses B suspended and provided with a cushioning C (a plate in an oil jar) to to eliminate the influence of accidental vibrations. The oven is surrounded by a Rigid Invar frame D, on which the test rod E is clamped above the furnace. The winding of the 20 mm wide tube furnace is distributed in such a way that on a 100 mm long distance the temperature is practically constant. Below the oven is on a light leaf spring F as a joint a light lever G attached to his free end carries the platinum contact H, which has a micrometrically adjustable mating contact I faces. The lever rests on a cutting edge K clamped to the test rod. Through the contact actuated by the extension of the test rod, in Usually the heating current of the furnace is controlled by a relay L. Next to the test rod If there is a thermocouple in the furnace, its indications by a thermograph continuously registered. The load hangs at the lower end of the test rod E. 11, I.

Es sei schließlich noch erwähnt, daß eine Vorrichtung, die für die Durchführung des neuen Verfahrens geeignet ist, zugleich auch zur Prüfung der Lebensdauer von Widerständen verwendet werden kann, die für elektrische Heizapparate oder elektrische Glühöfen benutzt werden sollen. In diesem Falle schaltet eine analoge Vorrichtung (s. Ab!b. 2) einen Strom, der in an sich bekannter Weise den zu prüfenden Widerstandsdraht durchfließt und damit zugleich heizt, automatisch ganz oder teilweise ein und aus, so daß ein in die Vorrichtung eingespannter Draht ähnlichen Bedingungen unterworfen wird wie im praktischen Gebrauch.It should finally be mentioned that a device for the Implementation of the new method is suitable, at the same time also for testing the service life of resistors that can be used for electric heaters or electric Annealing furnaces are to be used. In this case an analog device switches (see Fig. b. 2) a current that, in a manner known per se, the resistance wire to be tested flows through and thus heats at the same time, automatically fully or partially on and off, so that a wire clamped in the device is subjected to similar conditions becomes like in practical use.

Claims

PATENT CLAIM: A method for determining the creep resistance, characterized in that the temperature of the furnace heating the test rod is automatically controlled within narrow limits by thermal lengthening and shortening of the test rod loaded with the test load and the additionally occurring lengthening of the test rod under the load due to creep Oven temperature gradually drops so that the temperature associated with the attached load as the creep limit is automatically set.