Способ определения длительной прочности хромомолибденовых сталей Советский патент 1992 года по МПК G01N3/18 

Изобретение относится к испытаниям материалов и элементов конструкции, в частности к способам ускоренного определения длительной прочности оборудования, находящегося в процессе длительной эксплуатации.

Известен способ ускоренного определения предела длительной прочности материала при заданной долговечности, заключающийся в том, что образец материала испытывают на ползучесть в течение времени на порядок меньшего, чем заданное, а также на статическое растяжение и ударную прочность, по которым судят о

пределе длительной прочности материала при заданной долговечности 1,

Недостатком этого способа является низкая точность определения предела длительной прочности материала оборудования после длительной эксплуатации.

Известен способ ускоренного определения предела длительной прочности материала при заданной долговечности, заключающийся в том, что образцы исследуемого материала подвергают механическим испытаниям, определяют предел прочности, удлинение и поперечное сужение при разрыве ударную вязкость. На основании полученных данных выбирают, пользуясь

справочными данными, материал-аналог с такими же свойствами, при равенстве гомологических температур идентичным типом кристаллической решетки. Для выбранного материала-аналога уже известны направления, соответствующие пределу O t длительной прочности при заданной длительности t, и пределу ao.1t длительной прочности при долговечности 0,1t, на порядок меньший заданной. Затем испытывают исследемый материал на ползучесть при напряжении 7о.и. Вследствие насыщения поверхностного слоя примесями внедрения, которое происходит во время испытания при высоких температурах в вакууме: образец может выдержать нагрузку в течении времени, большего 0,Н. Испытания на ползучесть в камере проводят в присутствии образца- свидетеля, свободного от напряжений в течение времени 0,1t. На образце-свидетеле устанавливают толщину насыщенного слоя и па такую же величину снимают поверхностный слой испытываемого образца. Затем продолжают испытания на ползучесть образца при (To.1t и определяют скорость установившейся ползучести по результатам испытаний этого образца строят график зависимости скорости ползучести ненасыщенного материала от деформации ползучести. Одна точка этого графика соответствует скорости начала ползучести при напряжении (/о.и, а вторая - скорости пол- зучести при повторном нагружении. В дальнейшем расчетным путем определяют время до разрушения образца и по пределу длительной прочности материала - аналоге при заданной долговечности судят о пределе длительной прочности исследуемого материала 2.

Этот способ позволяет достаточно точно установить предел длительной прочности низкоплавких материалов оборудования, предназначенного к экс- плутации на проектные сроки.

Однако данный способ не позволяет обеспечить возможность точного определения предела длительной прочности металла оборудования, отработавшего проектный срок службы.

Целью изобретения является создание возможности точного определения предела длительной прочности металла оборудования, отработавшего проектный срок службы.

Поставленная цель достигается заявляемым способом ускоренного определения предела длительной прочности металла: эталонные образцы: металл оборудования, отработавшего проектный срок службы,

подвергают кратковременным и длительным механическим испытаниям при температуре равной температуре эксплуатации и определяют следующие характеристики металла: предел прочности сгв, относительное удлинение д, относительное сужение t/ , ударную вязкость KCU и значения пределов прочности 7д на данный момент времени прогноза t Вместе с этим определяют фазо0 вый состав металла, т.е. массовую долю молибдена (Мо) и сумму (2) ) легирующих

элементов в карбидном осадке.-Затем со- 5 ставляют линейное уравнение множественной регрессии, выражающее зависимость предела длительной прочности металла от физико-механических свойств.

0 Из уравнения рассчитывают коэффициенты этой зависимости. Затем у испытываемаого образца определяют физико-механические свойства и определяют предел, длительной прочности по формуле

5

( + bi 0в+тЬ2 (5+тЬз V; +

+nb4KCU+KbsMo+Kb6Z

0 Отличительными признаками заявляемого технического решения являются:

1) испытания в качестве эталонных образцов металла оборудования, отработавшего проектный срок службы;

52) проведение механических испытаний

эталонных образцов при температуре, равной температуре эксплуатации оборудования:

3)исследование фазового состава эта- 0 лонных и испытуемых образцов:

4)составление линейного.уравнения множественной регрессии, отражающая зависимость предела длительной прочности металла эталонных образцов от физико-ме5 ханических свойств, расчет коэффициентов этой зависимости;

5)формула расчета предела длительной прочности испытуемаого образца,

0 Из патентной и научно-технической литературы авторам неизвестен способ определения длительной прочности мет.элла, включающий указанные выше отличительные признаки. Так как включение этих отли5 чмтельных признаков в заявляемую совокупность существенных признаков технического решения позволяет получить новый, ранее не достигаемый результат, можно утверждать, что заявляемое техниче

ское решение соответствует критерию изобретения существенные отличия.

Пример. Для осуществления предлагаемого способа были взяты эталонные образцы с 14 установок каталитического риформинга типа Л35-6, Л35-11/300, Л35-5 и проведены при температуре 570°С испытания на определение оъ, 5 ( $ KCU, Og, a также Мо и 2,

На основании полученных данных составляется зависимость предела длительной прочности на заданный момент времени прогнозирования 10 , 3-10 , 5-Ю4, 810,1 -105 ч от измеренных величин и рассчитываются коэффициенты зависимости совместно с коэффициентами корреляции R и стандартной ошибкой оценки S.

В дальнейшем у исследуемого металла определяют кратковременные физико-механические характеристики при температуре эксплуатации, рассчитываются предел длительной прочности Одр на заданное время поогнозирования t по формуле

Ogp bo+bi 7B+mb2 3 +тЬз V; +

+nb4KCU + Kb5Mo- КЬб Ј

Для проверки точности предлагаемого способа были проведены контрольные испытания согласно требованиям ГОСТ 9651- 84, ГОСТ 10145-81, ГОСТ 9454-78 (СТ СЭВ 7472-77. СТ СЭВ 473-77).

0

5

0

5

0

5

Формула изобретения

Способ определения длительной прочности хромомолибденовых сталей, заключающийся в том, что партию исследуемых образцов подвергают нагреву и механическому нагружению и определяют длительную прочность, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени испытаний, перед нагружением исследуемых образцов партию эталонных образцов подвергают нагреву и кратковременному нагружению, определяют количественный состав карбидной фазы материала эталонных образцов, параметры кратковременного нагружения, относительное удлинение, относительное сужение и ударную вязкость разрушения, определяют предел длительной прочности эталонных образцов, а длительную прочность испытуемых образцов определяют по зависимости

Op bo+bi (7B+mb2 д +тЬз

+nb4KCU + KbsMo + Kb6 2. где OB- предел прочности;

д - относительное удлинение; 1р- относительное сужение; KCU - ударная вязкость; Мо - количественная доля молибдена; - сумма легирующих элементов в карбидном осадке; m,n,K - размерные коэффиенты; bibe - расчетные коэффициенты.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность, Цель изобретения - сокращение времени испытаний. Эталонные образцы, обработавшие срок службы, подвергают при температуре, равной температуре эксплуатации оборудования,длительным и крат ковремен- ным испытаниям для определения механических свойств металла: предела прочности Ов, относительного удлинения 5, относительного сужения 1/J , ударной вязкости KCU. Затем проводят анализ фазового состава металла. Составляется зависимость предела длительной прочности металла от его физико-механических свойств. Затем проводят кратковременные испытания механических свойств испытуемого образца и определяют фазовый состав, Предел длительной прочности металла рассчитывают по формуле crg bo+bi TB+mb2 б +тЬз V; +пЬмКСи+КЬ5Мо+КЬб 2, где ов - предел прочности; б - относительное удлинение; гр- относительное сужение; KCU - ударная вязкость; Мо - массовая доля молибдена; 2)- сумма легирующих элементов в карбидном осадке; m,n,K - размерные коэффициенты; bo - be - коэффициенты зависимости. С