RU149886U1

RU149886U1 - NON-IMPRESSIBLE RECONSTRUCTED SAMPLE FOR DETERMINATION OF VISCOSITY OF DESTRUCTION OF IRRADIATED MATERIALS AT TESTS FOR STATIC BENDING

Info

Publication number: RU149886U1
Application number: RU2014136315/28U
Authority: RU
Inventors: Борис Захарович Марголин; Геннадий Владимирович Макаренков; Василий Иванович Кохонов; Валентин Николаевич Фоменко; Валерий Иринархович Смирнов; Виктор Иванович Костылев
Priority date: 2014-09-05
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2015-01-20

Abstract

1. Несвариваемый реконструированный образец для определения вязкости разрушения облученных материалов при испытаниях на статический изгиб, состоящий из средней рабочей части, изготовленной из обломка предварительно испытанного облученного образца в виде прямоугольной вставки с надрезом и двух концевых частей, расположенных симметрично относительно надреза, предназначенных для установки на опоры, отличающийся тем, что концевые части выполнены в виде захватных устройств, которые механически соединены со вставкой, для этого на одной из сочленяющихся деталей, вставки или концевой части изготовлены поперечные выступы, а на другой - поперечные канавки, форма и размеры которых соответствуют друг другу и обеспечивают фиксацию вставки относительно захватных частей при испытаниях, в верхней части захватных устройств вмонтированы винты, прижимающие нижние поверхности вставки к опорным поверхностям захватных устройств.2. Образец по п. 1, отличающийся тем, что винты, прижимающие вставку к опорным поверхностям захватных частей, расположены под углом 5≈12° к верхней поверхности вставки с наклоном в сторону к внешней стороне захватных устройств, а на вставке выполнены наклонные под тем же углом опорные плоскости в месте контакта винта со вставкой.1. A non-weldable reconstructed sample for determining the fracture toughness of irradiated materials during static bending tests, consisting of a middle working part made of a fragment of a pre-tested irradiated sample in the form of a rectangular insert with a notch and two end parts located symmetrically relative to the notch, designed for installation on supports, characterized in that the end parts are made in the form of grippers that are mechanically connected to the insert, for this purpose on one and transverse protrusions are made of mating parts, inserts or end parts, and transverse grooves are made on the other, the shape and dimensions of which correspond to each other and ensure the insert is fixed relative to the gripping parts during testing, screws are mounted in the upper part of the gripping devices, pressing the lower surfaces of the insert to the supporting surfaces grippers. 2. A sample according to claim 1, characterized in that the screws pressing the insert to the supporting surfaces of the gripping parts are located at an angle of 5≈12 ° to the upper surface of the insert with an inclination towards the outside of the gripping devices, and the insert is made inclined at the same angle supporting planes at the contact point of the screw with the insert.

Description

Настоящая полезная модель относится к области создания образца для механических испытаний материалов, в частности к образцам для определения вязкости разрушения облученных материалов.This utility model relates to the field of creating a specimen for mechanical testing of materials, in particular, to specimens for determining the fracture toughness of irradiated materials.

Предлагается несвариваемый реконструированный образец для определения вязкости разрушения облученных материалов. Реконструкция образца заключается в изготовлении образца для испытаний из обломка ранее испытанного образца. Испытание реконструированных образцов позволяют в три раза повысить объем получаемых экспериментальных данных на одном и том же количестве облученного материала. Потребность увеличения объема экспериментальных данных при испытаниях облученных образцов обусловлена тем, что согласно существующим нормативным документам [1-4] для определения степени охрупчивания облученного материала необходимо испытать 8-12 образцов облученных до близких значений флюенса нейтронов. При использующихся технологиях облучение образцов происходит с некоторым градиентом плотности потока нейтронов. Это может приводить к существенным отличиям в значениях накопленного флюенса нейтронов у образцов облучающихся в реакторе одновременно. Следует отметить, что количество обучаемых образцов ограничивается высокой стоимостью и большой длительностью работ по их облучению. Кроме того в ряде случаев встает необходимость иметь представительные данные для уникальных комплектов образцов, например образцов-свидетелей. Реконструкция обломков испытанных образцов позволяет увеличить объем получаемых экспериментальных данных при большом разбросе значений флюенса нейтронов на образцах и при малом общем количестве облученных образцов. Тем самым обеспечивается получение представительных и достоверных результатов, используемых для оценки радиационного охрупчивания материалов и срока службы корпусов атомных реакторов.A non-weldable reconstructed sample is proposed for determining the fracture toughness of irradiated materials. Reconstruction of the sample consists in the manufacture of a test sample from a fragment of a previously tested sample. Testing the reconstructed samples allows three-fold increase in the amount of experimental data obtained on the same amount of irradiated material. The need to increase the amount of experimental data when testing irradiated samples is due to the fact that, according to existing regulatory documents [1-4], to determine the degree of embrittlement of irradiated material, it is necessary to test 8-12 samples irradiated to close neutron fluence values. With the technologies used, sample irradiation occurs with a certain gradient of neutron flux density. This can lead to significant differences in the values of the accumulated neutron fluence in samples irradiated in the reactor at the same time. It should be noted that the number of trained samples is limited by the high cost and long duration of work on their irradiation. In addition, in some cases there is a need to have representative data for unique sets of samples, for example witness samples. Reconstruction of the fragments of the tested samples makes it possible to increase the amount of experimental data obtained with a large spread of neutron fluence values on the samples and with a small total number of irradiated samples. This ensures that representative and reliable results are used to evaluate the radiation embrittlement of materials and the service life of nuclear reactor vessels.

Наиболее близким к заявленной полезной модели является сварной образец для определения вязкости разрушения облученных материалов при испытаниях на статический изгиб, имеющий среднюю рабочую часть виде прямоугольной вставки с надрезом, изготовленной из обломка уже испытанного облученного образца, и приваренные к ней концевые части [5, 6]. Размеры концевых частей выполняются такими, чтобы геометрия образца соответствовали требованиям стандартов [2-4]. Испытание образца выполняются в соответствии с существующими стандартами.Closest to the claimed utility model is a welded sample for determining the fracture toughness of irradiated materials during static bending tests, having an average working part in the form of a rectangular insert with a notch made from a fragment of an already tested irradiated sample, and end parts welded to it [5, 6] . The sizes of the end parts are made so that the geometry of the sample meets the requirements of standards [2-4]. Sample tests are performed in accordance with existing standards.

Недостатком данного технического решения является невозможность его применения для определения вязкости разрушения несвариваемых или плохо свариваемых материалов, в частности, для высокооблученных аустенитных сталей с большим радиационным распуханием. Кроме того использование сварного образца требует обеспечение отсутствия влияния сварки на свойства испытываемого материала, в частности, исключения возможности отжига радиационно-индуцированных дефектов. Это усложняет и удорожает технологию сварки. Кроме того сварка облученных образцов предполагает установку дистанционно управляемого сварочного оборудования в помещениях для работы с радиационно-загрязненными материалами.The disadvantage of this technical solution is the impossibility of its application to determine the fracture toughness of non-weldable or poorly weldable materials, in particular, for highly irradiated austenitic steels with large radiation swelling. In addition, the use of a welded sample requires ensuring that welding does not affect the properties of the test material, in particular, eliminating the possibility of annealing radiation-induced defects. This complicates and increases the cost of welding technology. In addition, welding of irradiated samples involves the installation of remotely controlled welding equipment in rooms for working with radiation-contaminated materials.

Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в создании образца для определения вязкости разрушения несвариваемых или плохо свариваемых материалов, а также для исключения влияния сварки на свойства испытываемого облученного материала. Кроме того, использование заявляемой полезной модели позволяет существенно упростить и удешевить изготовление образцов из облученного материала вследствие отсутствия необходимости сварки в помещениях для работы с радиационно-загрязненными материалами.The technical result, which is achieved by the claimed utility model, is to create a sample to determine the fracture toughness of non-welded or poorly welded materials, as well as to eliminate the effect of welding on the properties of the test irradiated material. In addition, the use of the claimed utility model can significantly simplify and cheapen the manufacture of samples from irradiated material due to the lack of the need for welding in rooms for working with radiation-contaminated materials.

Данный технический результат достигается за счет того, что используется несвариваемый реконструированный образец для определения вязкости разрушения облученных материалов при испытаниях на статический изгиб, состоящий из средней рабочей части, изготовленной из обломка предварительно испытанного облученного образца в виде прямоугольной вставки с надрезом и двух концевых частей расположенных симметрично относительно надреза предназначенных для установки на опоры, отличающийся тем, что концевые части выполнены в виде захватных устройств, которые механически соединены со вставкой, для этого на одной из сочленяющихся деталей, вставки или концевой части, изготовлены поперечные выступы, а на другой поперечные канавки форма и размеры которых соответствуют друг другу и обеспечивают фиксацию вставки относительно захватных частей при испытаниях.This technical result is achieved due to the fact that a non-weldable reconstructed sample is used to determine the fracture toughness of irradiated materials during static bending tests, consisting of a middle working part made of a fragment of a pre-tested irradiated sample in the form of a rectangular insert with a notch and two end parts located symmetrically relative to the notch intended for installation on supports, characterized in that the end parts are made in the form of grippers For the devices that are mechanically connected to the insert, for this purpose, transverse protrusions are made on one of the mating parts, insert or end part, and on the other transverse grooves the shape and dimensions of which correspond to each other and ensure the insert is fixed relative to the gripping parts during testing.

В верхней части захватных устройств могут быть вмонтированы винты, прижимающие нижние поверхности вставки к опорным поверхностям захватных устройств.Screws can be mounted in the upper part of the grippers, pressing the lower surfaces of the insert to the supporting surfaces of the grippers.

Винты, прижимающие вставку к опорным поверхностям захватных частей, могут быть расположены под углом 5≈12° к верхней поверхности вставки с наклоном в сторону к внешней стороне захватных устройств, а на вставке выполнены наклонные под тем же углом опорные плоскости в месте контакта винта со вставкой.The screws pressing the insert to the supporting surfaces of the gripping parts can be located at an angle of 5≈12 ° to the upper surface of the insert with an inclination to the outside of the gripping devices, and the support plane inclined at the same angle is made at the contact angle of the screw with the insert .

Заявляемый образец изображен на фиг. 1.The inventive sample is shown in FIG. one.

Где:Where:

1 - вставка,1 - insert

2 - надрез для инициации трещины и установки датчика раскрытия трещины,2 - an incision for initiating a crack and installing a crack opening sensor,

3 - поперечные канавки,3 - transverse grooves,

4 - захватное устройство,4 - gripping device,

5 - поперечные выступы,5 - transverse protrusions,

6 - прижимные винты,6 - clamping screws,

7 - роликовые опоры.7 - roller bearings.

Реконструированный образец изготавливается и испытывается следующим образом.The reconstructed sample is manufactured and tested as follows.

Из обломка предварительно испытанного облученного образца методом электроэрозионной резки изготавливают рабочую часть в виде прямоугольной вставки 1 со специальным надрезом 2 для инициации из него усталостной трещины и установки датчика измерения раскрытия трещины и поперечными канавками 3 для крепления в захватных частях 4 с поперечными выступами 5. Кроме того, на верхней поверхности вставки изготавливают наклонные опорные площадки для прижимных винтов 6. Отдельно изготавливаются захватные устройства из необлученного металла. Сборка составного образца, т.е. соединение вставки с захватными устройствами производится дистанционно с помощью манипулятора таким образом, чтобы выступы захватных частей были расположены в канавках вставки, образуя механическое соединение. Далее выполняется прижим вставки к захватным устройствам с помощью прижимных винтов. Составной образец устанавливается на роликовых опорах 7. Конструкция опор и расстояние между опорами L соответствуют требованиям стандартов [2-4] для испытаний на вязкость разрушения. Между кромками надреза 2 на нижней поверхности образца устанавливается датчик измерения раскрытия трещины. Производится циклическое нагружение образца с целью создания усталостной трещины отвечающей требованиям стандартов [2-4]. После создания усталостной трещины, производится статическое нагружение образца усилием P. По результатам испытания вычисляются характеристики вязкости разрушения K_1C или K_JC. The working part in the form of a rectangular insert 1 with a special notch 2 is made from the debris of a pre-tested irradiated sample by electric discharge cutting to initiate a fatigue crack from it and install a sensor for measuring crack opening and transverse grooves 3 for fastening in gripping parts 4 with transverse protrusions 5. In addition , on the upper surface of the insert, inclined support platforms for clamping screws are made 6. Separately, gripping devices are made of non-irradiated metal. Assembly of a composite sample, i.e. the insert is connected to the grippers remotely using the manipulator so that the protrusions of the gripper parts are located in the grooves of the insert, forming a mechanical connection. Next, the insert is clamped to the grippers using the clamping screws. The composite sample is mounted on roller bearings 7. The design of the supports and the distance between the supports L meet the requirements of standards [2-4] for fracture toughness tests. Between the edges of the notch 2 on the lower surface of the sample is installed a sensor for measuring the crack opening. Cyclic loading of the sample is carried out in order to create a fatigue crack that meets the requirements of standards [2-4]. After the fatigue crack is created, the sample is statically loaded by force P. The fracture toughness characteristics K _1C or K _JC are calculated from the test results _.

ЛитератураLiterature

1. ПНАЭ Г 7-002-86 Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок.1. PNAE G 7-002-86 Standards for calculating the strength of equipment and pipelines of nuclear power plants.

2. РД ЭО 1.1.2.09.0789-2012 «Методика определения вязкости разрушения по результатам испытаний образцов-свидетелей для расчета прочности и ресурса корпусов реакторов ВВЭР-1000».2. RD EO 1.1.2.09.0789-2012 “Methodology for determining the fracture toughness from the test results of witness specimens for calculating the strength and resource of VVER-1000 reactor vessels”.

3. ГОСТ 25.506-85 «Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении»3. GOST 25.506-85 “Methods of mechanical testing of metals. Characterization of crack resistance (fracture toughness) under static loading "

4. ASTM E 1921-12 Standard Test Method for Determination of Reference Temperature, T₀, for Ferritic Steels in the Transition Range.4. ASTM E 1921-12 Standard Test Method for Determination of Reference Temperature, T ₀ , for Ferritic Steels in the Transition Range.

5. ASTM E1253-13 Standard Guide for Recommendation of Irradiated Charpy-Sized Specimens5. ASTM E1253-13 Standard Guide for Recommendation of Irradiated Charpy-Sized Specimens

6. РД ЭО 0352-02 Методика реконструкции образцов для испытаний на ударный и трехточечный статический изгиб материалов корпусов реакторов типа ВВЭР. - М., 2000.6. RD EO 0352-02 Methodology for the reconstruction of specimens for impact and three-point static bending tests of materials for VVER-type reactor vessels. - M., 2000.

Claims

1. A non-weldable reconstructed sample for determining the fracture toughness of irradiated materials during static bending tests, consisting of a middle working part made of a fragment of a pre-tested irradiated sample in the form of a rectangular insert with a notch and two end parts located symmetrically relative to the notch, designed for installation on supports, characterized in that the end parts are made in the form of grippers that are mechanically connected to the insert, for this purpose on one and transverse protrusions are made of mating parts, inserts or end parts, and transverse grooves are made on the other, the shape and dimensions of which correspond to each other and ensure the insert is fixed relative to the gripping parts during testing, screws are mounted in the upper part of the gripping devices, pressing the lower surfaces of the insert to the supporting surfaces gripping devices.

2. The sample according to p. 1, characterized in that the screws pressing the insert to the supporting surfaces of the gripping parts are located at an angle of 5≈12 ° to the upper surface of the insert with an inclination towards the outside of the gripping devices, and inclined the same angle of the supporting plane at the contact of the screw with the insert.