Способ испытания образцов на механическую прочность при высоких температурах Советский патент 1988 года по МПК G01N3/18 

11 и имеющих коэффициент линейного расширения, отличный от.коэффициента линейного расширения образца 11. В камере 7 размещают образец 11, включают секции 3, А нагревательного устройства 1 и нагревают одновременно образец 11, трубные отрезки 15, 16 и парогенератор 8, Подают нагретый пар из парогенератора 8 в образец 11. В результате разности величин удлинения образца 11 и трубных отрезков 15, 16

2437

появляется эффект нагружения образца 11 путем создания осевых усилий на - захватах 13, 14 и через них на образце 11. Для создания изгибающих нагрузок нагрев трубных отрезков 15, 16 осуществляют путем подачи в один из них среды с температурой, отличной от температуры нагрева образца 11 и другого трубного отрезка, используя при этом систему охлаждения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способам испытаний образцов на механическую прочность при высоких температурах и позволяет повысить точность испытаний путем учета температурного удлинения образца. В полости образца 11 размещают тяги, выполненные в виде трубных отрезков 15, 16, закрепленных на торцовых захватах 13, 14 образца 39 с (/) 2 Фи. 1

1

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытаниях образцов на механическую прочность при высоких температурах.

Целью изобретения является повьше- ние точности за счет того, что перед началом испытаний можно заранее расчетным путем определить величину механической нагрузки на образец, так как известны величир ы коэффициентов линейного расширения испытуемого образца и трубного отрезка, а также расширение технологических возможностей путем создания напряжений изгиба на образец за счет подачи в один из трубных отрезков среды с температурой отличной от температуры нагрева образца и другого трубного отрезка,

На фиг.1 изображена установка для реализации предлагаемого способа; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Установка содержит нагревательное устройство 1 в виде трехсекционной вертикальной печи 2.Первая и вторая нагревательные секции 3 и 4 выполнены в виде кольцевых тепловыделяющих элементов, установленных горизонтально на торцовых поверхностях 5 и 6 печи 2. Третья секция выполнена в виде цилиндрической камеры 7 и установлена вертикально между первой и второй нагревательными секциями 3 и 4. Основной 8 и дополнительный 9 парогенераторы выполнены в виде плоских сосудов кольцевой формы. Нагревательное устройство 1 и парогенераторы 8 и 9, представляющие собой тепловые агрега

ты, сведены в однокорпусный агрегатный блок, в котором парогенераторы 8 и 9 закреплены на корпусе 10 нагревательного устройства над секциями 3 и 4. Испытуемый трубчатый образец 11, например, из стали 12Х1МФ размещен в печи 2 и установлен вертикально на кольцевой державке 12. Образец 11 соединен с торцовыми захватами 13 и 14. Тяги выполнены в виде трубных отрезков 15 и 16, например, из стали 12Х18Н10Т, размещены в нагревательном устройстве 1 параллельно и закреплены в захватах 13 и 14 в полости образца 11 в одной плоскости. Трубные отрезки 15 и 16 по отношению к образцу 11 выполнены из материала с неодинаковыми температурными коэффициентами линейного расширения. В полости образца 11 размещен вкладьш 17.

Запорный орган 18 установлен на трубопроводе 19, соединяющем парогенератор 8 с образцом 11. Запорный орган 20 установлен на трубопроводе 21, соединяющем парогенератор 9 с образцом 11.

Установка содержит также систему охлаждения, выполненную в виде водяного бака 22, водяного насоса 23, подающих трубопроводов 24-27, дренажньгх трубопроводов 28-31, многоходового распределительного канала 32, регулирующих клапанов 33 и 34, линии 35 рециркуляции с редукционным клапаном, поверхностные пароохладители 36 и 37, установленные в парогенераторах 8 и 9. Полости поверхностных пароохладителей 36 и 37 соединены подающими тру31392А37

бопроводами 24 и 26 соответственно через клапан 32 с насосом 23, установленным в воде бака 22.

Установка закреплена на раме 38. Печь 2 и парогенераторы 8 и 9 снаружи имеют тепловую изоляцию 39, в нижней и верхней торцовых частях которой закреплены крышки 40 и А1. На концах подающих трубопроводов 26 и 27 установлены перфорированные насадки 42 и 43.

Способ испытания образцов на механическую прочность при высоких температурах реализуют следующим образом.

В нагревательной камере 7 размещают образец 11 с торцовыми захвата- ми 13 и 14 и связывающими их тягами. Включают секции 3 и 4 нагревательного

10

ет тр со и ва вк ко по кл кр да 26 15 от 26 ло ет ба

устройства 1. Секцией 3 нагревают па- 20 уменьшается, а длина нагреваемого

регенератор 8 и одновременно в камере 7 нагревают образец 11 и трубные отрезки 15 и 16, Находящийся в парогенераторе 8 конденсат нагревается и

превращается в пар. По достижении за- 25 3 и 14. Так как трубные отрезки 15 данных параметров пара - температуры и давления в парогенераторе 8 и заданной температуры в камере 7 - открывают запорный орган 18 на трубопроводе 19, и пар из парогенератора 8 по трубопроводу 19 через запорный орган 18 поступает в полость образца 11. Масса пара, поступающего в образец 11, ограничена вкладьппем 17, заполняющим большую часть объема полости образца 11, а также трубными отрезками 15 и 16. В результате поступления пара образец 11 оказывается под внутренним давлением. Под действием температуры пара и температуры камеры 7 одновременно с образцом 11 нагревают два идентичных трубных отрезка 15 и 16, закрепленных в торцовых захватах 13 и 14 образца 11. При нагреве происходит температурное удлинение образца 11 и отрезков 15 и 16.

Так как, например, материал образца 1 1 - сталь 12Х1МФ с температурным коэффициентом линейного расширения об в интервале температур О-+-600 С 13,8х

X 10

1-6

и 16 закреплены в захватах 13 и 14 параллельно в одной плоскости, в это плоскости в результате неодинаковой нагрузки на захваты 13 и 14 происхо30 дит увеличение растягивающего усилия с одной стороны и уменьшение растягивающего усилия с другой стороны на образец 11, который оказывается под действием изгибающего момента.

35 Таким образом, образец 11 одновре менно подвергают как изгибающим, так и разрывным усилиям, создаваемым трубными отрезками 15 и 16, которые в результате нагрева и охлаждения из

40 меняют величину удлинения и служат в качестве регуляторов механической нагрузки.

При включенном парогенераторе 8 парогенератор 9, секция 4 которого

45 отключена от источника напряжения, содержит холодный конденсат и служит в качестве пароприемника.

Испытания образца 11 заканчивают |на стадии предразрушенмя, после чего установку отключают от источника напряжения.

50

а материал трубных отрезков

15 и 16 - сталь 12Х18Н10Т с температурным коэффициентом линейного расширения в интервале температур 0-+600 С 18,2-10 , величина удлинения образца 11 будет меньше величины удлинения отрезков 15 и 16. В результате разности их величин удлинения появля0

ется эффект нагружения образца 11 трубными отрезками 15 и 16, которые создают осевые усилия на захваты 13 и 14 и через них на образец 11, вызывая в нем растягивающие напряжения. Для создания изгибающих нагрузок включают водяной насос 23, и холодный конденсат из бака 22 через клапан 32 поступает к трубопроводам 26 и 27, клапаны 33 и 34 которых закрыты. Открывают клапан ЗЗ, и конденсат под давлением движется по трубопроводу 26, закрепленному в полости трубного 5 отрезка 16, выход1 т из трубопровода 26 через насадок 42, поступает в полость трубного отрезка 16, охлаждает ее и по трубопроводу 30 стекает в бак 22. Длина охлаждаемого отрезка 16

трубного отрезка 15 увеличивается. В результате разности величин удлинения отрезков 15 и 16 изменяется эффект силового воздействия на захваты

3 и 14. Так как трубные отрезки 15

и 16 закреплены в захватах 13 и 14 параллельно в одной плоскости, в этой плоскости в результате неодинаковой нагрузки на захваты 13 и 14 происхоит увеличение растягивающего усилия с одной стороны и уменьшение растягивающего усилия с другой стороны на образец 11, который оказывается под действием изгибающего момента.

Таким образом, образец 11 одновреенно подвергают как изгибающим, так и разрывным усилиям, создаваемым трубными отрезками 15 и 16, которые в результате нагрева и охлаждения изменяют величину удлинения и служат в качестве регуляторов механической нагрузки.

При включенном парогенераторе 8 парогенератор 9, секция 4 которого

отключена от источника напряжения, содержит холодный конденсат и служит в качестве пароприемника.

Испытания образца 11 заканчивают на стадии предразрушенмя, после чего установку отключают от источника напряжения.

55

Формула изобретения

хватами и связывающей их тягой, прикладывают механическую нагрузку к образцу путем нагрева тяги и элемента, связывающего торцовые захваты, имеющих различные коэффициенты линейного

расширения, отличающийся тем, что, с целью повьппекия точности и расширения технологических возможностей путем обеспечения испытаний трубчатых образцов, используют тягу, размещенную в полости образца, а в качестве элемента, связывающего тор13

цовые зец.

захваты, используют сам обра

фиг. 2