<<
>>

3.3. Косвенные методы оценки прочностных характеристик материала

Диагностирование технического состояния металлической конструкции настоятельно выдвигает задачу определения фактических характеристик прочности материала без вырезки массивных заготовок, необходимых при использовании стандартных образцов.

В связи с этим в последние годы резко возрос практический интерес к косвенным методам оценки характеристик прочности материала и методу микропроб, который не требует последующего ремонта металлической конструкции. Эти методы в ряде случаев используют результаты химического, металлографического и дюрометрического анализов [3, 4].

Наиболее известен дюрометрический метод оценки характеристик прочности материала металлической конструкции: временное сопротивление стали для резервуаров, шаровых газгольдеров и других листовых конструкций рассчитывают по соотношениям [3]

ав = 0,34 НВ или ав = 0,34 HV.

Это корреляционное соотношение справедливо для стали с твердостью 1200-1750 МПа.

Для исследуемого класса феррито-перлитных сталей значения твердости по Виккерсу (HV) и Бринеллю (НВ) принимаются совпадающими.

Для стали с твердостью 1750-4500 МПа по Бринеллю следует принимать ов« 0,35 НВ. />Для меди, латуни и бронзы в отожженном состоянии наилучшие результаты показывает связь типа ов« 0,55 НВ, а в наклепанном состоянии - ав « 0,40 НВ. Для алюминия и алюминиевых сплавов, имеющих твердость НВ = 200 -г- 450 МПа, используют соотношение ав ~ 0,33 -г- 0,36 НВ. При оценке прочности дюралюминия в отожженном состоянии чаще всего используют соотношение ав ~ 0,36 НВ, однако после закалки и старения лучше использовать ав ~ 0,35 НВ.

Для повышения точности проводимых оценок прочности исследуемых металлов следует провести собственные тарировочные исследования с использованием « собственного» прибора и конкретных условий испытания.

Твердость стали по методам Виккерса или Бринелля на стационарных твердомерах устанавливают в соответствии с ГОСТ 2999-75 [33] и ГОСТ 9012-59 [32] соответственно.

Минимальные размеры проб и требования к подготовке поверхности металла приведены в этих же стандартах.

Измерять твердость можно непосредственно на объекте переносными твердомерами статического или динамического типов по ГОСТ 22761-77 [40] и ГОСТ 18661-73 [36] соответственно. Применение твердомеров других типов разрешается при обеспечении необходимой точности измерений. Требования к качеству зачистки поверхности, размеру и плоскостности зачищаемой площадки устанавливают в соответствии с техническим паспортом используемого твердомера. При измерении твердости основного металла на листовых конструкциях зачищаемая площадка должна быть не ближе 100 мм от сварного шва и не далее 300 мм от места отбора пробы [3].

Предел текучести для металлических конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей (кроме сталей с карбонит- ридным упрочнением) с пределом текучести от 200 до 450 МПа, может быть рассчитан по результатам химического и количественного металлографического анализов. Согласно РД 03-380-00 [3] рекомендуется формула:

lt;42 = (°о +              )1/2 + (Дот.р + Дсд )1/2 + Kyd~1/2»              (3.1)

где а0 = ЗОМПа - напряжение трения решетки Fea; ап = 2,4хП, МПа - составляющая напряжения за счет упрочнения стали перлитом, здесь П - процент перлитной составляющей в структуре; Лот - составляющая напряжения за счет упрочнения твердого раствора легирующими элементами, устанавливаемая по величине их концентрации Ci мас.%, в Fea (феррите);

Дсгт р = 4670 Cc+N + 33 СМп + 86 CSi + 31 ССг 4- 30 CNi 4- 11 СМо +

+ 60 См + 39 ССи + 690 Ср + 3 Су + 82 CTi, МПа;

Дод — составляющая напряжения за счет упрочнения дислокациями, оцениваемая по плотности дислокаций р, где Дад = 5 Gbp1/Z, МПа; для горячекатаных и нормализованных сталей допускается принимать Дод = 30 МПа; d - средний условный диаметр зерна феррита, определяемый по ГОСТ 5639-82 [41]; Ку = 20 МПа ¦ мм1/а.

Предел текучести сталей с карбонитридным упрочнением рассчитывается по формуле:

о о,2 = (°0 +°п )1/2 + (Лот2р+ДОд+Лlt;у )1/2 + Kyd1/2,              (3.2)

где Дад у - напряжение за счет упрочнения стали дисперсными частицами, определяемое по выражению: 46Gb Д-1gt;

Да =              1п(              ),

ду X-D 2 Ъ

где G = 8,4х104 МПа - модуль сдвига; b = 2,5x10 7 мм - вектор Бюр- герса; D - размер (диаметр) дисперсных упрочняющих частиц, мм; X - межчастичное расстояние, мм; Дад - напряжение за счет упрочнения дислокациями, Дад = 5 Gbpl/2, рассчитываемое [4] по плотности дислокаций р.

В последние годы получает распространение кинетический ме mod определения механических характеристик. Безобразцовое определение механических свойств методом кинетической твердости регламентируется инструкцией РД ЭО 0027-94 (согласована с Госатомнадзором РФ, утверждена Росэнергоатомом и введена в эксплуатацию на АЭС РФ) и европейским стандартом VDI/VDE 2616. Использование этого метода возможно как в лабораториях, так и в промышленных условиях для контроля оборудования и трубопроводов. Особенности использования кинетического метода измерения твердости см. в п. 3.1. Схема получения диаграммы деформирования с использованием минитвердомера «Computest» показана на рис. 3.7.

Процесс испытаний включает ручное вдавливание индентора с параллельной автоматической записью диаграммы, которая подвергается обработке по специальной программе на IBM PC и затем на персональном компьютере в соответствии с методикой РД ЭО 0027-94 [38]. Специализированный приборный компьютеризованный комплекс для неразрушающего контроля механических свойств металла «ТЕСТ-5У» конструкции ВНИИАЭС позволяет наряду с измерением кинетической и статической (НВ, HV, HRC) твердости оценить механические свойства материалов непосредственно на трубопроводах и конструкциях [34]. Принципиальная схема прибора аналогична схеме прибора «Computest», однако верхняя граница диапазона нагрузок увеличена до 5 кН.

<< | >>
Источник: Горицкий В.М. Диагностика металлов. 2004

Еще по теме 3.3. Косвенные методы оценки прочностных характеристик материала:

  1. Методы оценки характеристик трещиностойкости
  2. Отбор и оценка фактического материала
  3. Методы устного изложения знаний учителем и активизации учебнопознавательной деятельности учащихся: рассказ, объяснение, школьная лекция, беседа; метод иллюстрации и демонстрации при устном изложении изучаемого материала
  4. Методы закрепления изучаемого материала: беседа, работа с учебником
  5. Формы и методы контроля усвоения материала в соответствии с целями и задачами учебной дисциплины
  6. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ
  7. Занятие 13.4 ЭКСПЕРТНАЯ ОЦЕНКА ПСИХОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛИЧНОСТИ РУКОВОДИТЕЛЯ
  8. Методы оценки экологических факторов
  9. Методы самостоятельной работы учащихся по осмыслению и усвоению нового материала: работа с учебником, лабораторные занятия
  10. Методы оценки имплицитных индивидуальных различий
  11. 6.3.Методы оценки финансового левериджа
  12. Методы оценки эффективности информационной кампании
  13. РАЗДЕЛ 1. Количественные методы оценки структуры рынка