RU2191366C2

RU2191366C2 - Specimen for testing metal of cylindrical articles for impact bending

Info

Publication number: RU2191366C2
Application number: RU2000126358A
Authority: RU
Inventors: Ю.И. Пашков; В.А. Власов; Л.А. Илюшкина; В.С. Волков; Г.И. Зубаилов; В.В. Липатников; А.А. Востриков; Н.М. Полевова
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2002-10-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; testing of metal parts. SUBSTANCE: invention relates to making of specimens for mechanical testing of steel pipes, cylinders and other cylindrical articles for impact bending. Specimen is cut out of article square to its axis and stress concentrator is formed on specimen. Specimen is made curvilinear, with bent off ends. Section of specimen on its working length corresponds to curvature of article, and support sections on ends of specimen and point on axis of symmetry of specimen corresponding to half of its thickness are located in one plane. EFFECT: provision of specimens whose test results provide reliable information on impact viscosity of articles. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области механических испытаний, а именно к испытанию стальных труб, баллонов, сосудов, резервуаров и других видов цилиндрических изделий на ударный изгиб, и может быть использовано для оценки ударной вязкости. The invention relates to the field of mechanical testing, namely to testing steel pipes, cylinders, vessels, tanks and other types of cylindrical products for impact bending, and can be used to assess impact strength.

Известен образец для испытаний на ударный изгиб согласно ГОСТ 9454-78 "Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах", в соответствии с которым используют стандартный плоский образец с заданными размерами и концентратором. Образец изготавливают из изделия и предварительно подвергают статической правке. Однако при правке образца для исключения кривизны металл изделия наклепывается. В результате величина ударной вязкости металла изделия, как правило, снижается, и тем самым определяются свойства с заниженными показателями, т.е. не фактические свойства. Это особенно проявляется при изготовлении образцов из изделий, имеющих малый радиус кривизны. A known sample for impact bending tests according to GOST 9454-78 "Metals. Impact bending test method at low, room and elevated temperatures", in accordance with which a standard flat sample with specified dimensions and a concentrator is used. The sample is made from the product and previously subjected to static editing. However, when editing a sample to eliminate curvature, the metal of the product is riveted. As a result, the toughness value of the metal of the product, as a rule, decreases, and thereby properties with underestimated indices are determined, i.e. not actual properties. This is especially evident in the manufacture of samples from products having a small radius of curvature.

Испытывать образцы из цилиндрических изделий без правки невозможно вследствие того, что образец, имеющий кривизну, при ударе разворачивается из-за эксцентриситета прикладываемой нагрузки. It is impossible to test samples from cylindrical products without editing due to the fact that a sample having curvature unfolds upon impact due to the eccentricity of the applied load.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому образцу является образец, вырезанный вдоль оси цилиндрического изделия (ГОСТ 10705-80 "Трубы стальные электросварные", (п. 4.5)), принятый за прототип. Согласно ГОСТ 10705-80 испытание металла на ударный изгиб проводят на продольных образцах. В этом случае трещина в образце распространяется перпендикулярно оси изделия, т.е. в окружном направлении. Такая схема испытаний образца не соответствует реальным условиям разрушения изделий. В трубе трещина распространяется вдоль оси, т.е. в поле максимальных напряжений в стенке, т.к. окружные напряжения в трубе под внутренним давлением в два раза больше, чем в продольном направлении. Кроме того, при испытании продольных образцов на ударный изгиб заведомо завышаются результаты испытаний, т.к. не учитывается анизотропия структуры металла. Вдоль оси трубы расположены продольные волокна металла с наилучшими свойствами, а поперечные волокна расположены в окружном направлении. Поэтому трещину в образце необходимо направлять не перпендикулярно продольным волокнам металла, а вдоль волокна, т.е. вдоль оси трубы. The closest in technical essence to the claimed sample is a sample cut along the axis of a cylindrical product (GOST 10705-80 "Steel electric-welded pipes", (paragraph 4.5)), adopted as a prototype. According to GOST 10705-80, the test of metal for impact bending is carried out on longitudinal samples. In this case, a crack in the sample propagates perpendicular to the axis of the product, i.e. in the circumferential direction. Such a test pattern of the sample does not correspond to the actual conditions of destruction of the products. In the pipe, the crack propagates along the axis, i.e. in the field of maximum stresses in the wall, because The circumferential stresses in the pipe under internal pressure are two times greater than in the longitudinal direction. In addition, when testing longitudinal specimens for impact bending, the test results are obviously overestimated, since the anisotropy of the metal structure is not taken into account. Along the axis of the pipe are longitudinal metal fibers with the best properties, and the transverse fibers are located in the circumferential direction. Therefore, the crack in the sample must be directed not perpendicular to the longitudinal fibers of the metal, but along the fiber, i.e. along the axis of the pipe.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в получении достоверных результатов ударной вязкости изделий. The technical problem solved by the invention is to obtain reliable results of toughness of products.

Поставленная задача решается за счет того, что образец для испытаний металла цилиндрических изделий на ударный изгиб, вырезанный из изделия и выполненный с концентратором, согласно изобретению вырезан перпендикулярно к оси изделия и выполнен криволинейным с загнутыми концами, при этом участок образца на его рабочей длине соответствует кривизне изделия, а опорные участки на концах образца и точка, расположенная на оси симметрии образца и соответствующая половине его толщины, расположены в одной плоскости. The problem is solved due to the fact that the sample for testing metal of cylindrical products for impact bending, cut from a product and made with a hub, according to the invention is cut perpendicular to the axis of the product and made curved with bent ends, while the portion of the sample on its working length corresponds to the curvature products, and the supporting sections at the ends of the sample and the point located on the axis of symmetry of the sample and corresponding to half its thickness are located in the same plane.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан криволинейный образец с загнутыми концами, на фиг.2 показан вид образца сверху и на фиг.3 - графическая зависимость ударной вязкости от температуры испытаний. The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a curved specimen with bent ends, Fig. 2 shows a top view of the specimen, and Fig. 3 is a graphical representation of impact strength versus test temperature.

Образец для испытания металла цилиндрических изделий на ударный изгиб (фиг. 1) выполнен криволинейным с загнутыми концами1 и 2 в сторону наружной поверхности изделия и участка 3 на рабочей длине l, не подвергавшейся предварительной правке, и соответствующим кривизне изделия (повторяет форму изделия). В средней части образца выполнен концентратор 4 заданной формы - перпендикулярно наружной поверхности изделия. Образец вырезан из изделия, например из трубы, перпендикулярно ее оси. Загиб концов 1 и 2 образца осуществлен в специальном устройстве, обеспечивающем исключение правки участка криволинейного образца на длине l, повторяющем форму изделия. Опорные участки на концах образца и точка 5, расположенная на оси симметрии образца и соответствующая половине его толщины, расположены в одной плоскости. The sample for testing the metal of cylindrical products for impact bending (Fig. 1) is made curved with bent ends 1 and 2 towards the outer surface of the product and section 3 on the working length l, not subjected to preliminary dressing, and the corresponding curvature of the product (repeats the shape of the product). In the middle part of the sample, a concentrator 4 of a given shape is made - perpendicular to the outer surface of the product. The sample is cut from the product, for example from a pipe, perpendicular to its axis. The bending of the ends 1 and 2 of the sample was carried out in a special device, ensuring the exclusion of editing the portion of the curved sample at a length l repeating the shape of the product. The supporting sections at the ends of the sample and point 5, located on the axis of symmetry of the sample and corresponding to half its thickness, are located in the same plane.

На фиг. 3 представлены графики зависимости ударной вязкости KCU и КСV, определенной на образцах с концентраторами вида U и V от температуры испытания (Т^oС).In FIG. 3 presents graphs of the impact strength KCU and KCV, determined on samples with concentrators of type U and V on the test temperature (T ^o C).

Для экспериментальной проверки были изготовлены три типа образцов с концентраторами вида U и V. Образцы изготавливали из бесшовной трубы размером 133х5 мм из стали 09Г2С. Образцы с маркировкой "А" вырезали вдоль оси трубы, с маркировкой "Б" - перпендикулярно к оси трубы с последующим загибом концов в специальном устройстве ( в сторону наружной поверхности изделия) и с маркировкой "В" - перпендикулярно к оси трубы с предварительной правкой статической нагрузкой. Образцы испытывали на маятниковом копре МК-30А при температурах от 20^o до минус 60^oС и устанавливали на опорные поверхности копра 6 (фиг. 2). На каждую температуру испытывали по 3-5 образцов. На графиках представлены средние значения ударной вязкости от температуры испытания.For experimental verification, three types of samples were manufactured with concentrators of types U and V. The samples were made from a seamless pipe measuring 133x5 mm in steel 09G2S. Samples marked "A" were cut along the axis of the pipe, marked "B" - perpendicular to the pipe axis, followed by bending the ends in a special device (towards the outer surface of the product) and marked "B" - perpendicular to the pipe axis with preliminary static editing load. The samples were tested on a MK-30A pendulum head at temperatures from 20 ^o to minus 60 ^o C and mounted on the supporting surfaces of the head 6 (Fig. 2). For each temperature, 3-5 samples were tested. The graphs show the average values of impact strength versus test temperature.

Установлено (фиг.3), что результаты испытаний продольных образцов и образцов, подвергнутых предварительной правке, имеют уровень значений ударной вязкости при всех температурах испытаний, отличный от ударной вязкости, полученной при испытании криволинейных образцов. Величина ударной вязкости KCU и KCV на продольных образцах "А" выше на 20-30%, а на образцах с предварительной правкой "В" - ниже на 10-15% по отношению к результатам на криволинейных образцах "Б". Следует отметить, что криволинейные образцы "Б" (более 20 штук) при испытании не переворачивались и разрушались аналогично плоским образцам. It was established (Fig. 3) that the test results of longitudinal samples and samples subjected to preliminary dressing have a level of impact strength at all test temperatures different from the impact strength obtained when testing curved samples. The impact strength KCU and KCV on longitudinal samples "A" is higher by 20-30%, and on samples with preliminary editing "B" - lower by 10-15% in relation to the results on curved samples "B". It should be noted that the curvilinear samples “B” (more than 20 pieces) during the test did not turn over and were destroyed similarly to flat samples.

Использование заявляемого изобретения позволяет получить фактические значения ударной вязкости, т.к. рабочая зона образца не подвергается предварительной правке. Кроме того, выполнение образца предлагаемой формы позволяет исключить разворот криволинейного образца при испытании на маятниковом копре вследствие того, что выполняется условие совпадения центра удара молота копра с центром массы образца. Using the claimed invention allows to obtain the actual values of toughness, because the working area of the sample is not subject to preliminary editing. In addition, the implementation of the sample of the proposed form allows to exclude the reversal of the curved sample when tested on a pendulum pile driver due to the condition that the center of impact of the hammer of the pile driver coincides with the center of mass of the sample.

Использование заявляемого изобретения позволит достоверно оценивать ударную вязкость металла цилиндрических изделий и устанавливать надежность и работоспособность конструкции при фактических свойствах материала. Using the claimed invention will allow to reliably assess the toughness of the metal of cylindrical products and establish the reliability and performance of the structure with the actual properties of the material.

Claims

A sample for testing metal of cylindrical products for impact bending cut from a product and made with a hub, characterized in that the sample is cut perpendicular to the axis of the product and made curved with bent ends, while the portion of the sample on its working length corresponds to the curvature of the product, and the supporting sections at the ends of the sample and the point located on the axis of symmetry of the sample and corresponding to half its thickness, are located in the same plane.