<<
>>

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. 6.3.Методы оценки финансового левериджа
  2. РАЗДЕЛ 1. Количественные методы оценки структуры рынка
  3. Метод экспертных оценок
  4. Методы оценки эффективности информационной кампании
  5. 3.2. МАТЕРИЯ 3.2.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРИИ
  6. Занятие 13.4 ЭКСПЕРТНАЯ ОЦЕНКА ПСИХОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛИЧНОСТИ РУКОВОДИТЕЛЯ
  7. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ
  8. 3.3. Пути совершенствования методов оценки финансового состояния.
  9. понемногу вытесняется более общим понятием странового риска. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ РИСКОВ
  10. Основные характеристики механических свойств и методы их определения
  11. 3.3. Косвенные методы оценки прочностных характеристик материала
  12. Методы оценки характеристик трещиностойкости
  13. Методы оценки склонности к хрупкому разрушению с использованием микропроб