Установка для механических испытаний материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N3/00 G01N19/04 

Изобретение относится к исследованию различных материалов, преимущественно покрытий из пенополиуретана (ППУ), наносимых с целью герметизации на стены (обечайку) и днища резервуаров, используемых для хранения нефти и нефтепродуктов, а также другого емкостно-корпусного оборудования.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей при исследовании -покрытий путем обеспечения испытаний не только на сдвиг, но и на поверхностную прочность и адгезионную прочность при отрыве.

На фиг. 1 представлена установка для механических испытаний материалов, общий вид; на фиг. 2 - механизм нагружения материала; на фиг. 3 - схема размещения зон испытания ПЛУ-покрытия; на фиг. 4 - схема размещения узлов установки испытания ППУ-покрытия на прочность его адгези- онной связи с поверхностью конструкционного материала.

Установка для механических испытаний материалов состоит из основания 1, в котором выполнены фигурные гнезда 2 для крепления установки к вертикальной поверхности конструкционных материалов.

VI

О О1 XS sO

На основании 1 жестко размещены телескопические штоки 3 и два силовых цилиндра 4. На телескопических шгоках 3 и штоках силовых цилиндров 4 закреплена рама 5 с размещенной на ней с возможностью возвратно-поступательного движения по на- правллющим кареткой б. На раме 5 и каретке 6 с возможностью возоратно-посту- пательного движения по направляющим размещен силовой цилиндр 7 со штоком 8, Силовой цилиндр 7 жестко связан со штоком силового цилиндра 9, жестко установленного на раме 5. На каретке 6 закреплен механизм 10 нагружения материала при помощи специального присоединительного приспособления 11, на каретке 6 жестко закреплен специальный зажим 12. Механизм 10 нагружения материала выполнен в виде силового цилиндра с поршнем 13, ось которого перпендикулярна плоскости рамы, и установлен на каретке 6 с возможностью поворота вокруг своей оси и фиксации. В обращенном к основанию 1 торце механизма 10 нагружения материала выполнено осевое отверстие 14 с уплотнением 15. В отверстии 14 размещен шток 16, один конец которого жестко скреплен с торцом поршня 13, а на другом конце закреплен нндентор

17 для испытания покрытия на поверхностную прочность. На торце механизма 10 нагружения материала, обращенном к основанию 1, жестко закреплена фигурная скоба 18, имеющая продольный сквозной паз 19. расположенный в осевой плоскости механизма 10, и плоский участок 20, параллельный плоскости рамы 5. В пазу 19 скобы

18 с возможностью перемещения вдоль него и фиксации размещена ось вращения фрезы 21, на которой установлен электромотор. Подпоршневал полость цилиндра механизма 10 нагружения материала выполнена с патрубками 23, 24 и 25 и вентилями подачи технологической среды. Установка -содержит датчики 26 регистрации значения поверхностной прочности ППУ-покрытия и прочности его адгезионной связи с поверхностью конструкционного материала, 27 регистрации значения прочности ППУ-покрытия при сдвиге и управления кареткой 6, 28 управления кареткой 6; 29 управления рамой 5, которые подключены к блоку управления (не показан).

Установка работает следующим образом.

При ремонте резервуаров с применением пенополиуретанз (например, пенополи- уретан марки СПУ-ПНЗ/2М) основные требования к герметизирующему покрытию предъявляются последующим параметрам:

поверхностная прочность покрытия а пп 4,5 МПа; прочность адгезионной связи покрытия с поверхностью конструкционных материалов при нормальном отрыве (например.сталь), о а 0.5 МПа; прочность покрытия при сдвиге ос 0,5 МПа; прочность покрытия при гидростатическом давлении о г.д 0.42 МПа.

Определение вышеперечисленных показателей осуществляется следующим образом.

Перед проведением испытаний ППУ-по- крытий в реальных условиях эксплуатации нефтехранилищ (например, железобетонных резервуаров) установку закрепляют непосредственно на бетонной поверхности днища или стены. Для этого к днищу (стенке) резервуара пристреливают четыре дюбеля соосно с фигурными гнездами 2 основания

1 установки.

В случае металлической поверхности (например, днище или стенка резервуара) установку размещают на монтажных штырях, предварительно установленных на специальной деревянной платформе, которую путем нагружения можно закрепить как на горизонтальной,так и на вертикальной металлической поверхности.

На поверхность конструкционного материала наносят эталонное ППУ-покрытие. Для этого в зажиме 12 установки жестко закрепляют напылительный пистолет (не показан) для нанесения ППУ таким образом,

чтобы распылительное сопло было направлено в сторону поверхности резервуара. Затем при помощи силовых цилиндров 4 поднимают раму 5 с зажимом 12 (с закрепленным в нем напылительным пистолетом)

на фиксированную высоту (1000 мм) над поверхностью днища (стены) резервуара. Не- посредственный процесс напыления сопровождают перемещением нэпылитель- ного пистолета вдоль поверхности днища

(стены) резервуара при помощи силового цилиндра 7. Пошаговое смещение напыли- тельного пистолета для нанесения очередной (последующей) полосы ППУ-покрытия относительно предыдущей реализуется при

помощи силового цилиндра 9.

После завершения процесса нанесения ППУ-покрытия приступают к определению его физико-механических характеристик. Испытания осуществляют по всей площади

нанесенного отеленного ППУ-покрытия. Нарезают ППУ-покрытие на глубину всей толщины пенопластового покрытия (испытуемые зоны в виде квадратов размером 50 х 50 мм). Эту операцию оыполняют с применением Фрезы 21, для чего сначала

прорезают продольные полосы инфиной 50 мм, а затем силоаой цилиндр 10 (механизм нагружения) разворачивают (вместе с ним и фрезу 21) на 90° и прорезают поперечные полосы шириной 50 мм.

После этого приступают к испытаниям ППУ-покрытия (нарезанных квадратов) на поверхностную прочность о Пп. Нижний торец штока 16с индентором 17 (алмазным наконечником) при помощи силовых цилиндров 4, 7, 9 и 10 размещают в центре требуемой испытуемой зоны. Усилие на индентор 17, разрушающее ППУ-покрытие, создается силовым цилиндром 10 (механизмом нагружения). Регистрация значения о пп осуществляется при помощи датчиков 26 и вторичного прибора, установленного на блоке управления.

При испытании ППУ-покрытия на прочность его адгезионной связи оа с поверхностью конструкционного материала на сторону плоского участка 20, обращенную к испытуемой зоне, наносят быстроотвержда- ющийся клей, а затем при помощи силозых цилиндров 4, 7, 9 и 10 плоский участок 20 размещают в требуемой испытуемой зоне (например, зоне Б). Усилие отрыва ППУ-покрытия от поверхности конструкционного материала создается при помощи силового цилиндра 10 (механизма нэгружения). При этом индентор 17 торца выступающей части штока 16 силового цилиндра 10 упирается в поверхность конструкционного материала между зонами А и Б в месте канавки, прорезанной фрезой 21 в ППУ-покрытии (фиг. 3). Схема размещения узлов установки при испытании ППУ-покрытия на а а представлена на фиг. А. Регистрация значения о а осуществляется теми же средствами, что при испытании на Опп

При испытании пенопластового ППУ- покрытия на прочность при сдвиге ст с п-ло- ский участок 20 аналогичным образом размещают в соответствующей испытуемой зоне. Усилие, разрушающее образец ППУ- покрытия при сдвиге, создается силовым цилиндром 7. Регистрация значения о с осуществляется датчиком 27 и вторичным прибором, установленным на блоке управления.

Таким образом, в отличие от прототипа предлагаемая установка позволяет определять показатели материл,;оа (ППУ-покри- тия) не только на сдвиг, но и на поверхностную прочность и нормальный отрыв. Кроме того, если подпоршнепую полость силового цилиндра 10 выполнить

разъемной и снабдить ее патрубками 23, 24 и 25 подачи технологической среды, то создается возможность определения еще одного показателя - прочности покрытия при

5 гидростатическом давлении а г.д.

Испытания ППУ-покоытия на прочность при гидростатическом давлении с/ г.д. производится следующим образом. Для испытания при помощи фрезы 21 из

0 ППУ-покрытия вырезают образец. При этом фрезу 21 горизонтально размещают на фигурной скобе и срезают образец в испытуемой зоне. После чего образец помещают в подпоршневую полость цилиндра 10, кото5 рую заполняют технологической средой (например, нефтепродуктом) и на последнюю создают давление при помощи поршня 13 силового цилиндра 10. Регистрация значения а г.д. осуществляется образцовым мано0 мэтром, установленным на блоке управления и подключенным к вентилю патрубка 25.

Применение изобретения позволит за 5 счет обеспечения испытаний не только на сдвиг, но и на поверхностную прочность и адгезионную прочность при отрыве, а при необходимости и на прочность при гидростатическом давлении значительно повы- 0 сить эффективность испытаний ППУ-покрытий в полевых условиях.

Формула изобретения

51, Установка для механических испытаний материалов, содержащая основание, установленную на нем с возможностью перемещения раму, установленную на раме с возможностью возвратно-поступательного

0 перемещения каретку и закрепленный на каретке механизм нагружения материала в виде силового цилиндра, ось которого перпендикулярна плоскости рамы, отличающаяся тем, что, с целью расширения

5 функциональных возможностей при исследовании покрытий путем обеспечения испы- таний не только на сдвиг, но и на поверхностную прочность и адгезионную прочность при отрыве, силовой цилиндр ус0 тановлен с возможностью поеорота вокруг своей оси и фиксации, г установка снабжена закрепленной на обращенном к основанию торце цилиндра фигурной скобой, имеющей плоский участок, параллельный плоскости

5 pa. -iui. и продольной скзозмо паз на остальной части, расположенный о осевой плоскости цилиндра, и Фрезой, ось которой установлена в пазу скобы с возможностью перемещения вдог.ь него и фиксации.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем. что она снабжена индентором, закрепленным на рабочем конце штока силового

9

цилиндра с возможностью перемещения в пазу скобы.

Изобретение относится к исследованию материалов, преимущественно пенополиу- ретановых покрытий, наносимых с целью герметизации или теплоизоляции на стены (обечайку) и днище резервуаров, используемых для хранения нефти и нефтепродуктов, а также другого емкостно-корпусного оборудования. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения испытаний не только на сдвиг, но и на поверхностную прочность и адгезионную прочность при отрыве. Установка содержит основание 1. раму 5, каретку 6, силовые цилиндры 4,7, 9, закрепленный на каретке с возможностью поворота вокруг своей оси и фиксации механизм 10 нагружения в виде силового цилиндра 13, на торце которого жестко закреплена фигурная скоба с плоским участком и продольным сквозным пазом, в котором размещена фреза. На рабочем конце штока механизма нагружения закреплен индентор с возможностью перемещения в пазу скобы. При испытании с помощью фрезы нарезают на поверхности испытуемого покрытия зоны в виде квадратов, после чего осуществляют испытания на поверхностную прочность с помощью индентора, на адгезионную прочность при отрыве с помощью плоского участка скобы, который приклеивают к покрытию, и на сдвиг с помощью силового цилиндра 7. 1 з. п. ф-лы, 4 ил. (/1

W

СНГ

PS Р« -- Ратм 6

Фиг. 4

Составитель В.Таран Л.Веселовская Техред М.Моргентал

Кор

фиг.З

Корректор А.Осауленко