RU1820311C

RU1820311C - Способ изготовлени контрольного образца дл дефектоскопии

Info

Publication number: RU1820311C
Authority: RU
Inventors: Юрий Петрович Сурков; Валерий Георгиевич Рыбалко; Сергей Леонидович Ваулин
Original assignee: Институт физики металлов Уральского отделения АН СССР
Priority date: 1991-04-11
Filing date: 1991-04-11
Publication date: 1993-06-07

Abstract

Изобретение относитс к дефектоскопии и механике разрушени и может быть использовано дл изготовлени контрольных образцов. Цель изобретени - ловышение точности изготовлени контрольного образца за счет увеличени степени идентичности получаемых трещин эксплуатационным - достигаетс благодар тому, что в способе изготовлени контрольного образца дл дефектоскопии, заключающемс в том. что образец с концентратором в виде поверхностного надреза нагружают до получени в нем трещин, предварительно определ ют величину коэффициента интенсивности напр жений эксплуатационной трещины, а нагружение образца осуществл ют при подаче рабочей среды в трещину, поддержива значение коэффициента интенсивности напр жений в вершине этой трещины в пределах значений среднего участка кинетической диаграммы разрушени материала образца. 2 табл. w ЧвгЁ

Description

Изобретение относитс к дефектоскопии и механике разрушени и может быть использовано дл изготовлени контрольных образцов в цел х проведени операций неразрушающего контрол .

Целью изобретени вл етс повышение степени идентичности трещин, .получаемых в контрольных образцах, реальным эксплуатационным трещиноподобным дефектам за счет создани регламентированных условий образовани искусственных трещин, максимально приближенных к услови м развити трещин в эксплуатируемых объектах. Дл достижени поставленной цели образец с концентратором в виде поверхностного надреза нагружают до получени в нем трещин в присутствии рабочей среды или среды, ее имитирующей. При этом режим нагружени поддерживаетс в таком интервале , чтобы контролируемый параметр - величина коэффициента интенсивности напр жений в вершине растущей искусственной трещины находилс в пределах среднего участка диаграммы усталостного разрушени Образца, либо соответствовал услови м роста трещин в эксплуатируемых конструкци х (при их известности).

Изобретение относитс к неразрушаю-. щему контролю и механике разрушени и может использоватьс дл создани образцов с трещиноподобными дефектами, обладающими высокой степенью идентичности в отношении реальных эксплуатационных дефектов.

Целью изобретени вл етс повышение степени соответстви искусственных и

00

ю о

со

реальных эксплуатационных трещин дл проведени дефектоскопического обследовани .

Способ осуществл ют следующим образом .

Образец с концентратором в виде надреза нагружают в присутствии рабочей среды или среды, ее имитирующей, причем режим нагружени выбираетс и поддерживаетс в таком интервале, чтобы контролируемый параметр - величина коэффициента интенсивности напр жений в вершине растущей искусственной трещины находилс в пределах среднего участка диаграммы уста- лостного разрушени , либо соответствует услови м роста трещин в эксплуатируемых конструкци х (при их известности), например , в случае целенаправленного создани контрольного образца дл решени конкретной задачи в услови х реального производства .

Идентификаци искусственных трещин контрольного образца и эксплуатационных трещин по значению коэффициента интенсивности напр жений обеспечивает соответственно геометрии искусственных и реальных эксплуатационных трещин, а выращивание трещин в контрольных образцах в присутствии рабочей среды обеспечивает сопоставимость сравниваемых дефектов по состо нию среды, заполн ющей внутреннюю полость трещин.

Способ заключаетс в следующем.

Примен положени теории механики разрушени , описывающие поведение материала с трещиной при механическом нагружен ии, используем пон тие коэффициента интенсивности напр жений в вершине трещины (К)

(л1)1/2 ,(1) где 21-д ина (глубина) трещины;

о- приложенна нагрузка.

В случае использовани пйн ти коэффициента интенсивности напр жений (К) наиболее важный геометрический параметр трещины, определ ющий притупление или остроту вершины трещины и, следовательно , ее раскрытие (что вли ет на достоверность результатов дефектоскопии), может быть выражен через размер пластической зоны в вершине трещины (г) и предел текучести материала (7у):

Л4()2 (2)

Таким образом, использу пон тие коэффициента интенсивности напр жений в качестве параметра, по которому контролируют и управл ют динамикой процесса выращивани искусственных трещин, а также идентифицируют их соответствие эксплуатационным трещинам, можно получить в контрольных образцах дл дефектоскопии искусственные трещины необходимых геометрических размеров.

5Использование рабочей среды при выращивании искусственных дефектов позвол ет воспроизвести как вли ние среды на геометрические параметры искусственных дефектов, так и состо ние внутренней полости трещин.

Пример. Дл осуществлени предлагаемого способа приводитс совокупность операций по изготовлению контрольных образцов дл дефектоскопии магистральных

5 трубопроводов диаметром 1420 мм с толщиной стенки 16,3 мм из трубной стали класса Х-60; трубопроводы эксплуатируютс при внутреннем давлении 7,5 МПа. Разрушение трубопроводов вл етс следствием обра0 зовани и развити на наружной поверхности продольных трещин, рост которых инициируетс циклическими колебани ми внутреннего давлени (чаще всего - вследствие пусков-остановок). Стабильное разви5 тие образующихс трещин, как показали наши исследовани , происходит до относительной глубины 0,6 толщины сте нки, после чего наступает быстрое сквозное разрушение Стенки. Дл изготовлени кон0 трольного образца был использован участок станки реального трубопровода размером 50 х 120 мм, на наружной стороне которого был нанесен продольный электроискровой надрез с глубиной 0,8 мм, после чего обра- 5 зец располагалс на опорах испытательной машины и через ролик подвергалс циклическому нагружению на воздухе и в присут- , ствии воды, подаваемой на дно надреза, усилием Р до образовани трещины I.

0 Нагружение образцов проводили на электрогидравлической машине УРС 20/600 в режиме посто нной деформации при непрерывном фиксировании длины растущей трещины на боковой поверхности образца с

5 помощью стереомикроскопа МБС-2 с точ- ностью 0,05 мм дл получени набора контрольных образцов с длиной трещин от 3 до 8 мм.

При этом необходимо отметить, что об0 раэование усталостной трещины осуществ- л лось при амплитудном значении коэффициента интенсивности напр жений 23-25 МПа УЩэто значение лежит в пределах линейного участка кинетической диаг5

раммы усталостного разрушени стали

данной марки Х-60) и коэффициента асимметрии цикла 0,1, т.е. режимы нагружени соответствуют предлагаемому способу. Кро- . ме того, оценивалась идентичность искусственных трещин и эксплуатационных

дефектов методами магнитной дефектоскопии и электропотенциальным методом неразрушающего контрол . С этой целью посредством датчиков Холла были измерены топографии нормальной и тангенциальной составл ющих магнитного пол рассе ни над трещиной. Измерени проводились в намагничивающем поле Но -250 А/см. В качестве намагничивающего устройства использовалс приставной П-образный электромагнит посте- нного тока. Образец накладывалс на полюса электромагнита и сканировани датчиком Холла , и одновременно топографи магнитного пол рассе ни над датчиком регистрирова- лась на двухкоординатный самописец типа Л КД-004. Примерное совпадение топографии и амплитуды тангенциальной составл ющей магнитного пол рассе ни над образцами с эксплуатационной и искусственной трещинами говор т о близости их геометрических па- раметров. Измерение глубины трещины злектропотенциальным методом проводилось с помощью дефектоскопа ЭПД-4 с выносным зондом. Разница в показани х составила при- мерно 10%.

Таким образом, данные дефектоскопии подтверждают вышеприведенные выводы об идентичности искусственных и эксплуатационных дефектов. Сравнение геометрии пол ученных искусственных трещин контрольных образцов и эксплуатационных трещинопо- добных дефектов показало идентичность их геометрических признаков. Дл дополнительной проверки контрольный образец с искусственной трещиной с относительной глубиной 0,5, а также аналогичный образец с эксплуатационной трещиной были доведены путем статического нагружени до полного разрушени . В результате изучени и срав

нени образовавшихс изломов было установлено совпадение топографии излома искусственной и эксплуатационной трещин, что дополнительно подтверждает сделанный выше вывод об идентичности искусственных и эксплуатационных трещин, т.е. о достижении цели предлагаемого изобретени . Способ по сн етс табл.1 и 2.

Claims

Таким образом,, предлагаемый способ обеспечивает возможность получени контрольных образцов дл дефектоскопии, тре- щиноподобный дефект в которых обладает высокой степенью идентичности в отношении реальных эксплуатационных дефектов, и, кроме того, позвол ет, использу различные комбинации марок сталей, нагрузок и сред, создавать самые разнообразные эталонные контрольные образцы. Все это в конечном итоге способствует повышению достоверности и надежности дефектоскопического контрол реальных объектов. Формула изобретени Способ изготовлени контрольного образца дл дефектоскопии, заключающийс в том, что образец с концентратором в виде поверхностного надреза нагружают до получени в нем трещин, отличающийс тем, что, с целью повышени точности изготовлени за счет увеличени степени идентичности получаемых трещин эксплуатационным, предварительно-определ ют величину коэффициента интенсивности напр жений эксплуатационной трещины, а нагружение образца осуществл ют при подаче рабочей среды в трещину, поддержива значение коэффициента интенсивности напр жений в вершине этой трещины в пределах значений среднего участка кинетической диаграммы разрушени дл материала образца.

Таблица 1

Таблица 2