SU1490552A1

SU1490552A1 - Method for determining unused part operation lifetime

Info

Publication number: SU1490552A1
Application number: SU874245623A
Authority: SU
Inventors: Владимир Григорьевич Зеленский; Борис Рафаилович Бейзерман; Николай Николаевич Игнатюк; Евгений Алексеевич Гринь
Original assignee: Всесоюзный Теплотехнический Научно-Исследовательский Институт Им.Ф.Э.Дзержинского
Priority date: 1987-02-27
Filing date: 1987-02-27
Publication date: 1989-06-30

Abstract

Изобретение относитс к способам испытани оборудовани . Цель изобретени - повышение достоверности при неизвестной величине эксплуатационной нагрузки и минимальном количестве измерений глубины трещины на детали. Определ ют остаточный ресурс в два этапа. На первом этапе, зафиксировав число циклов N₁ изменени нагрузки и достигнутую к этому моменту глубину L₁ трещины, определ ют число циклов N₂ до достижени трещинной глубины L₂, лежащей в пределах L₁Λ₂Λ_п.д, где L_п.д - предельно допустима глубина трещины, из соотношени N₂=N₁ ^.(2/(N-2))^.(1/*98X₁)[1-(L₁/L₂)^N/2-1], где *98X₁=[γ(L₂)/γ(L₁)]^N, γ(L) - безразмерна поправочна функци , учитывающа схему нагружени , геометрию детали и трещиныThe invention relates to equipment testing methods. The purpose of the invention is to increase the reliability with an unknown value of the operational load and the minimum number of measurements of the crack depth on the part. The residual life is determined in two steps. At the first stage, fixing the number of cycles N _{1 of} the load change and the crack depth L ₁ reached by this moment, determine the number of cycles N ₂ until the crack depth L _{2 is} reached, which lies within L ₁ Λ ₂ Λ _sf , where L _{p. d} - the maximum allowable depth of the crack, from the ratio of N ₂ = N ₁ ^. (2 / (N-2)) ^. (1 / * 98X ₁ ) [1- (L ₁ / L ₂ ) ^{N / 2-1} ], where * 98X ₁ = [γ (L ₂ ) / γ (L ₁ )] ^N , γ (L) is dimensionless correction function that takes into account the load pattern, part geometry and cracks

N - показатель степени кинетической кривой циклической трещиностойкости, определ емый при испытании образцов из материала детали в режиме циклического нагружени . На втором этапе эксплуатируют деталь до достижени числа N₂ циклов нагружени , измер ют фактическую глубину L_2ф трещины, а остаточный ресурс N_о.р. определ ют по формуле N_о.р.=N₂(2/(N-2))^.(1/*98X₂)^.[(1-(L_2ф/L_п.д.)^N/2-1)/((L_2ф/L₁)^N/2-1-1)], где *98X₂=[γ(L_п.д)/γ(L_2ф.)]^N. 1 ил.N is the exponent of the kinetic curve of cyclic crack resistance determined when testing specimens of the material of the part under cyclic loading. At the second stage, the part is operated until reaching the number N ₂ of loading cycles, the actual depth L _{2f of the} crack is measured, and the residual resource N _o.r. is determined by the formula of N _b. = N ₂ (2 / (N-2)) ^. (1 / * 98X ₂ ) ^. [(1- (L _2f / L _p.d. ) ^{N / 2-1} ) / ((L _2f / L ₁ ) ^{N / 2-1} -1)], where * 98X ₂ = [γ (L _{p. e} ) / γ (L _2f. )] ^N. 1 il.

Description

1one

(21)42А5623/25-28(21) 42A5623 / 25-28

(22)27,02,87(22) 27,02,87

(46) 30.06,89, Бюл, № 24(46) 06.30.89, Bulle No. 24

(71)Всесоюзный теплотехнический научно-исследовательский институт им, Ф,Э.Дзержинского(71) All-Union Thermal Engineering Research Institute, F, E. Dzerzhinsky

(72)В,Г.Зеленский, Б.Р,Бейзерман, Н.Н.Игнатюк и Е,А,Гринь(72) B, G. Zelensky, B.R., Beyzerman, N.N.Ignatyuk and E, A, Grin

(53)620.16(088.8)(53) 620.16 (088.8)

(36) РТМ. Рекомендации по оценке прочности крупногабаритных конструкций с применением характеристик механики разрушени . М., 1977.(36) RTM. Recommendations for assessing the strength of large-sized structures using the characteristics of fracture mechanics. M., 1977.

(54)СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА РАБОТЫ ДЕТАЛИ(54) METHOD FOR DETERMINING RESIDUAL RESOURCE WORK DETAILS

(57) Изобретение относитс к способам испытани оборудовани . Цель изобретени - повышение достоверности при неизвестной величине эксп.пу- атационной нагрузки и минимальном количестве измерений глубины трещины на детали. Определ ют остаточный ресурс в два этапа. Напервом этапе, зафиксировав число циклов N изменени нагрузки и достигнутую к это-- му моменту глубину 1 трещины, определ ют число циклов N 7 до достижени трещинной глубины 1, лежащей в пределах , где 1 д - предельно допустима глубина трещины, из соотношени (57) The invention relates to methods for testing equipment. The purpose of the invention is to increase the reliability with an unknown value of the expiratory load and the minimum number of measurements of the crack depth on the part. The residual life is determined in two steps. In the first stage, fixing the number of cycles N of the load change and the depth 1 of the crack reached by this moment, the number of cycles N 7 is determined until the crack depth 1 lies within, where 1 d is the maximum depth of the crack, from the ratio

N, N,C(2/(n- 2) -d/rp,)- 1 - - (1,/1,) J,N, N, C (2 / (n- 2) -d / rp,) - 1 - - (1, / 1,) J,

где z, j (lj)/3-(l ,)j ) - « езраз- мерна поправочна функци , у И ыаа- ю;ца схему нагр окени , геометрию детали и трещинь : п - показатель степени кинетической кривой циклической трещиностойкости, определ емый при испытании образцов из материала детали в режиме циклическог о нагру- жени . На втором этапе эксплуатируют деталь до достижени числа N циклов нагружени , измер ют фактическую глубину 1,ф трещины, а остаточный ресурс Nор определ ют по формуле N ор N,j(2/(n-2)) (1(эе,)хwhere z, j (lj) / 3- (l,) j) - "is the dimensionless correction function, and the load pattern, geometry of the part and cracks: n is the exponent of the kinetic curve of cyclic crack resistance, when testing specimens from a part material in cyclic loading mode. At the second stage, the part is operated until the number N of loading cycles is reached, the actual depth is 1, the crack is f, and the residual life of the NOR is determined by the formula N or N, j (2 / (n-2)) (1 (ee,) x

(1,ф/1пл /(Ц,/(1, f / 1pl / (C, /

/1,) - 1)7, где fdr.ft /jd if) 1 ил./ 1,) - 1) 7, where fdr.ft / jd if) 1 Il.

(Л(L

с:with:

со о ел елate with

1чЭ1HE

Изобретение относитс к испытани м оборудовани , преимущественно энергетического, в частности к способам определени остаточного ресурса деталей с трещиноподобньпчи дефектами в процессе эксплуатации в режиме циклическог о нагружени по результатам натурных измерений и параллельных испытаний образцов из материала ретапи на циклическую трещиностойкость.The invention relates to testing equipment, mainly energy, in particular to methods for determining the residual life of parts with crack-like defects during operation in a cyclic loading mode based on the results of field measurements and parallel tests of samples from the material of reparatory for cyclic crack resistance.

Цель изобретени - повышение достоверности оценки остаточного ресурса детали при неизвестности величины эксплуатационной нагрузки и минимальном количестве измерспий глубины трещины на детали, The purpose of the invention is to increase the reliability of the estimate of the residual life of the part when the magnitude of the operational load is unknown and the minimum number of measurements of the crack depth on the part,

На чертеже изображен график дл определени поправочного коэффициента .The drawing shows a graph for determining the correction factor.

31А931А9

Способ определени остаточного ресурса работы детали осуществл ют в два этапа.The method for determining the residual life of the part is carried out in two stages.

На первом этапе методами неразрушающего контрол определ ют характерную глубину 1, трещины и фиксируют количество циклов N нагруже- ни детали к моменту определени 1 . На основе параллельных испытаний об- разцов из материала детали определ ют показатель степени п кинетической кривой его циклической трещино- стойкости. Задавшись значением глубины Ij трещины в пределах 1„, где 1|,. д- предельно допустима глубина трещины, вычисл ют количество циклов N до достижени трещиной глубины 1,.At the first stage, the characteristic depth 1, the cracks are determined by the methods of non-destructive testing, and the number of cycles N of the loading of the part is recorded by the time of determination 1. On the basis of parallel tests of specimens from a part material, the exponent n is determined from the kinetic curve of its cyclic crack resistance. Given the value of the depth Ij of a crack within 1 „, where 1 | ,. d is the maximum allowable crack depth, calculate the number of cycles N until the crack reaches depth 1 ,.

На втором этапе эксплуатируют де- таль до достижени числа N, циклов нагружени и измер ют фактическую глубину 1. трещины. Задавшись предельной глубиной Iff трещины, определ ют остаточный ресурс как предельно-допустимое число циклов до достижени трещиной 1пдСкорость V роста трещины на участке от 1 , до I определ ют по формуле ПарисаAt the second stage, the detail is exploited until reaching the number N, loading cycles and the actual depth of the crack is measured. Given the maximum depth Iff of the crack, the residual life is determined as the maximum allowable number of cycles until the crack reaches 1C. The rate V of crack growth in the area from 1 to I is determined using the Paris formula

(----) 4К/ (----) 4K /

(1)(one)

средн скорость рос- average speed of growth

та трещины от исход- .j,that crack from the outcome- .j,

ного значени до 1,; размахи коэффициентов интенсивности напр жений при размерах трещины, лежащих в до пределах i1 и 1 , соответственно;up to 1; range of stress intensity factors with crack sizes lying in up to i1 and 1, respectively;

ы детали N. до очеред-дс предел ют из формуDetails of N. to the next-ds limit are out of shape.

к: to:

,.,

о значени коэффициости напр жений в оббыть представлены заthe value of the coefficient of voltages to be presented in

5050

5555

4К 6-(1) VI,4K 6- (1) VI,

где d - характерные напр жени в детали;where d is the characteristic stress in the parts;

л.(1) - безразмерна поправочна функци , учитывающа геометрию трещины, детали и схему нагружени , получаем:l. (1) - dimensionless correction function, taking into account the geometry of cracks, parts and loading scheme, we obtain:

,,.г.1ы.н. ;„... ф;.,.,, .1n.n. ; "... f;.,.

Принима I d) f(l-2, что приводит к некоторому увеличению запаса прочности, получаем значение ресурса до очередного контрол :Taking I d) f (l-2, which leads to a slight increase in the safety margin, we obtain the value of the resource before the next control:

„---2 -L-f - if „--- 2 -L-f - if

,Г(1а) .п где at, (- ГУ Определение предельного значени остаточного ресурса производитс на основе измерени фактической глубины трещины Ij, при достижении количества циклов N из соотношени :, Г (1а) .п where at, (- ГУ Determination of the limit value of the residual life is made on the basis of measuring the actual depth of the crack Ij, when the number N of cycles is reached from the relation:

20 25 20 25

30thirty

.j,.j,

до before

дс ds

5050

5555

N T-d) , 5 г N t-d), 5 g

I ;а--) 1. I I; a--) 1. I

dldl

fTifTi

е,Фe, f

I 24 I 24

6«6 "

N 2 1 1-11п. (3) N 2 1 1-11p. (3)

-х;(Ш-р-:г ii (x-r-: g ii

Определение 32, и Xj может проводитьс как численно, так и по известным инженерным формулам.The definition is 32, and Xj can be carried out both numerically and according to known engineering formulas.

Например, дл труб с толщиной стенки t и внутренним радиусом R дл диапазона 0,1 4t/Pg 0,25 на чертеже приведены зависимости т-С) For example, for pipes with a wall thickness t and an inner radius R for a range of 0.1 4t / Pg 0.25, the figure shows t-C dependencies)

X - от 1/t. Предполагаетс , чтоX - from 1 / t. It is assumed that

вн трещины внутренние, причем дефекты internal cracks, with defects

типа технологических рисок моделу- руютс трещинами с отношением глубины дефекта 1 к полудлине а:1/а 1/10, а дефекты типа коррозионных зв - трещинами с отношением 1/а 2/3. Использу приведенные графики и зависимости дл Z, и «jno формулам (2) и (3), определ етс ресурс деталей .such as technological risks, are modeled by cracks with the ratio of the depth of the defect 1 to the half-length a: 1 / a 1/10, and defects of the type of corrosion ss - with cracks with the ratio 1 / a 2/3. Using the given graphs and dependencies for Z, and “jno formulas (2) and (3), the resource of details is determined.

Пример. При контроле котельной трубы после наработки N , 200 циклов изменени нагрузки, обусловленных пусками и остановами котла, обнаружен дефект типа коррозионной звы (1/а 2/3) глубиной 1,0,7 мм. Прин в в качестве допустимой по ТУ глубину дефекта ,1 1 1,2ммExample. When inspecting the boiler tube after operating N, 200 cycles of change of load, caused by start and stop of the boiler, a defect of the type of corrosion ulcer (1 / a 2/3) with a depth of 1.0.7 mm was detected. Accepted as per TU admissible defect depth, 1 1 1.2mm

и n 4, определ ем ресурс до очередного контрол :and n 4, we define the resource until the next control:

N 1N 1

N, - (1 - -1). 36, ЦN, - (1 - -1). 36, C

По графику yCl) 1,630, yd,) 1,605. ТогдаAccording to the schedule yCl) 1,630, yd,) 1,605. Then

200,,0,7 VlilON М ™ - 4,605200, 0.7 VlilON M ™ - 4.605

При достижении N циклов обнаружено что фактическа глубина мм.Upon reaching N cycles, it is found that the actual depth is mm.

Определ ем предельное значение остаточного ресурса, прин в в качесве предельно допустимой глубины (из услови достижени предела текучести материала в нетто-сечении) 1 п./ 1/3 t 4мм,We determine the limiting value of the residual life, taking in as the maximum permissible depth (from the condition of reaching the yield strength of the material in the net section) 1 p / 1/3 t 4mm,

1- bi1- bi

Ni Ni

.N.N

о.рo.r

1п.1p.

IF IF

По графику у(1 ф) 1,620, /()According to the schedule at (1 f) 1,620, / ()

1,835. Тогда 1,835. Then

1 - one -

N.N.

7878

аРAR

Р (., М,620 0,7 P (., M, 620 0.7

Claims

83 cycles Formula of invention

The method for determining the residual life of a part with a crack during operation, according to which samples of the part material are cyclically loaded parallel to the part and the index n of the degree of the kinetic curve of its cyclic crack resistance is determined, taking into account

490552 6

the residual life of Np is determined as the maximum permissible number of cycles until the crack reaches the maximum permissible depth of 1 ||, differing from 10 to measure the number of cycles N, to 10 NIN crack of depth 1, determine the number of cycles NJ until the crack reaches depth 1, lying within, lp, from the relation:

.6 -i-n ,. jij 1-sec, - (1h5-.

. one,"

where zi is (-t-)

12

20 Vj is the average rate of crack development from the initial state to 1;

V / i is the calculated and experimental rate of crack development from 1 to 25 1, exploit the part until reaching the number N of loading cycles, measure the actual depth 1 of the crack, and the residual life N p is determined by the formula

one

, (1J1.)

1 p. A

V

"T (llt) l- 1

i 1

Where

, c-bf.)

v Wh ..-

one

It. BUT

the actual rate of crack development is from 1 to the calculated-experimental rate of crack development from 1 l to the maximum permissible length of 1 "d.

Have

2a

J

2

;

/////// Л

o, 0,2, J 0,

CompiledN. Mezentsev Editor M, Tovtin Tehred M, Hodanich Proofreader M.Sharoshi

Order 3746/49

Circulation 789

VNIIPI State Committee for Inventions and Discoveries at / SCST of the USSR 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab. 4/5

Hi

Subscription