Способ исследования трещиностойкости материала Советский патент 1988 года по МПК G01N3/32 

4ib 4i

4

;о

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для прогнозирования срока безопасной эксплуатации реального со- суда, работающего под давлением.

Цель изобретения - повышение информативности путем обеспечения прогнозирования долговечности сосуда, работающего под давлением.

Способ исследования трещиностой- кости материала осуществляется следующим образом.

При изготовлении сосуда, предназ- наченного для работы под давлением, средствами неразрушающего контроля- определяют размеры.допустимых трещи- ноподобных дефектов в его стенках. Изготавливают образцы-свидетели из материала корпуса, а также из контрольных проб сварных швов, прошедших совместно ,с корпусом термообработку. На образцах инициируют и измеряют ус- талостные трещины. Нагружение образ- цов производят аналогично эксплуатационному нагружению сосуда при помощи автономных нагружателей, которые вместе с установленными в них образцами загружают в сосуд и поднимают в нем давление. Автономные нагружатели- устройства, которые создают в образцах растягивающие усилия, пропорциональные давлению в сосуде. Определяют коэффициент интенсивности напряжения (КИН) трещиноподобного дефекта сосуда К„ при рабочем давлении в нем, а размеры инициированных трещин на образцах выбирают таким образом, чтобы КИН части образцов совпадал с КИН трещиноподобного дефекта сосуда, а у остальных образцов превосходил эту величину и находился в диапазоне, ограниченном сверху КИН, соответствующим разрушению материала сосуда К, . Различные значения КИН образцов можно задать не только размерами инициируемых трещин, но и путем использования автономных нагружателей, развивающих различные усилия при- одном и том же давлении в сосуде. Во время очередного снятия давления в сосуде из него извлекают образцы, измеряют размеры трещин и определяют их прирост, пересчитывая значения КИН при подрастании трещины. Строят зависимость прирост трещины - КИН для однократно го нагружения, по которой рассчитывают возможное число циклов нагруже

,

0

ния, в течение которых трещина, КИН которой соответствует КИН трещиноподобного дефекта сосуда К,, подрастет до трещины, КИН которой соответствует КИН разрушения материала сосуда К, Прийимая прирост трещины образца и трещиноподобного дефекта сосуда, равными при одинаковых КИН, рассчитывают с рок службы корпуса. Для этого по известному значению вязкости разрушения К,с материала в конце срока службы (охрупченного) определяют критический размер дефекта. Задавась коэффициентом запаса, определяют предельный размер дефекта, при достижении которого изделие необходимо выводить из эксплуатации. По зависимости црирост трещины - КИН для .однократного нагружения рассчитывают прирост трещиноподобного дефекта в последовательных нагружениях, начиная от исходного, до предельного, последовательно пересчитывая КИН по величине прироста трещины в предшествующем на- гружении. Число таких нагружений равно числу нагружений реального сосуда, т,е. сроку службы. В процессе эксплуатации контроль кинетики роста трещин в сосуде осуществляют по об- разцак с КИН, близкими к соответствующим величинам трещиноподобных дефектов. По образцам, разрушенным при испытаниях, может быть уточнен размер критического дефекта дпя конкретных условий эксплуатации, уточнены коэффициенты запаса и размер предельного дефекта.

Срок службы сосуда состоит из отдельных периодов эксплуатации с практически одинаковыми режимами нагружения. Каждый период эксплуатации включает операцию опрессовки при заданной температуре, эксплуатационные режимы при номинальных параметрах среды и параметрах, периодически отличающихся от номинальных, например режим срабатывания аварийной защиты. То же относится и к составу среды и его изменению во времени. Каждая совокупность параметров нагружения и коррозионной среды определяет доминирующий механизм распространения трещины и скорость ее роста. Кроме того, для материала корпуса ядерного реактора за счет действия эксплуатационных факторов (нейтронное облучение, тепловое старение, наводорожива2ше

при взаимодействии с водой) величина -вязкости разрушения К, и соответствующий ей критический размер трещины уменьшаются, происходит охрупчивание металла.

Способ позволяет в условиях реальной эксплуатации сосуда, работающего под давлением, за один цикл нагруже- ния с достаточной точностью моделиро- вать процесс распространения трещины в процессе всего его жизненного цикла.

Формула изобрет:ения

СПОСО0 исследоваиия трещиностой- кости материала, заключающийся в том что измеряют размеры трещиноподобно- ,го дефекта в материале, определяют его коэффициент интенсивности напряжений, изготавливают серию образцов- свидетелей из исследуемого материала с инициированными трещинами различной длины, нагружают их заданным числом циклов, измеряют прирост трещин и определяют по нему прирост коэффициента интенсивности напряжений дАя каждого образца, отличающий с я тем, что, с целью повышения информативности путем обеспечения прогнозирования сосуда, работающего под давлением, нагружение образцов производят аналогично эксплуатационному нагружению сосуда, а размеры инициированных трещин выбирают такими, что исходные коэффициенты интенсивности напряжений образцов К находятся в интервале

KO К К,

где Кр - начальный коэффициент интенсивности напряжений трещино- подобного дефекта материала сосуда;

Кц - коэффициент интенсивности напряжений, соответствукщий разрушению материала сосуда.

Изобретение может быть использовано для прогнозирования срока безопасной эксплуатации сосуда, работающего под давлением. Цель изобретения - повышение информативности. При изготовлении сосуда, предназначенного для работы под давлением, определяют размеры наибольшего допустимого трещиноподобного дефекта в его стенках и определяют соответствующий ему козффициент интенсивности напряжений (КИН) Кд. Из материала корпуса изготавливают образцы-свидетели, на кото-, рых инициируют и измеряют усталостные трещины с КИН, находящимися в интервале К,., , где КИН, соответствующий разрушению материала сосуда. Образцы нагружают в течение одного цикла работы сосуда аналогично его эксплуатационному нагружению. После нагружения измеряют размеры трещин и определяют их прирост, число Циклов нагружения, в течение которых трещина с КИН, равньм KQ, подрастет до трещины с КИН, равным . Это g число циклов нагружения определяет срок службы сосуда. (Л