Испытания на малоцикловую усталость сварных соединений теплоустойчивой стали в лабораторных условиях

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Tests on low-cycle fatigue of welded joints of heat-resistant steel in laboratory conditions
Petrov Valery Ivanovich, Novokuznetsk branch Kuzbass state technical University, candidate of technical Sciences, associate Professor, Department of vehicles and road transport
E-mail: valerij. petroff@yandex. ru Zykov Peter Anatolievich, Novokuznetsk branch Kuzbass state technical University, candidate of technical Sciences, associate Professor, head of Department vehicles and road transport
E-mail: ZykovPetr@yandex. ru Petrova Valentina Aleksandrovna, Siberian state industrial University, candidate of technical Sciences, associate Professor, Department of technical mechanics and graphics E-mail: valyaa. Petrova@mail. ru Klimashin Sergei Ivanovich, Novokuznetsk branch Kuzbass state technical University, candidate of technical Sciences, associate Professor, Director of the branch E-mail: director@kuzstu-nf. ru Patanin Andrey Vladimirovich, Technical management of JSC & quot-EVRAZ ZSMK", chief specialist for development of rolling manufacture E-mail: patanin. andrey@yandex. ru
Tests on low-cycle fatigue of welded joints of heat-resistant steel in laboratory conditions
Abstract: the results of laboratory testing of welded joints of heat-resistant steel with asked in the process of welding defects. To determine their degree of hazard the experiment was conducted with the registration of acoustic emission signals.
Keywords: low-cycle fatigue, acoustic emission, the severity of the defect, the welded seam, the seam reinforcement.
Петров Валерий Иванович, к. т.н., доцент, Новокузнецкий филиал Кузбасского государственного
технического университета, кафедра автомобили и автомобильные перевозки E-mail: valerij. petroff@yandex. ru Зыков Петр Анатольевич, доцент, к. т.н., Новокузнецкий филиал Кузбасского государственного технического университета, заведующий кафедрой автомобили и автомобильные перевозки E-mail: ZykovPetr@yandex. ru Петрова Валентина Александровна, к. т.н., доцент, Сибирский государственный индустриальный университет, кафедра технической механики и графики E-mail: valyaa. Petrova@mail. ru Климашин Сергей Иванович, к. т.н., доцент, Новокузнецкий филиал Кузбасского государственного технического университета, директор филиала E-mail: director@kuzstu-nf. ru
119
Section 11. Technical sciences
Патанин Андрей Владимирович, Техническое управление ОАО & quot-ЕВРАЗ ЗСМК", главный специалист по развитию прокатного производства
E-mail: patanin. andrey@yandex. ru
Испытания на малоцикловую усталость сварных соединений теплоустойчивой стали в лабораторных условиях
Аннотация: приведены результаты лабораторных испытаний сварных соединений теплоустойчивых сталей с задаваемыми в процессе сварки дефектами. С целью определения их степени опасности эксперимент проводился с регистрацией сигналов акустической эмиссии.
Ключевые слова: малоцикловая усталость, акустическая эмиссия, степень опасности дефекта, сварной шов, усиление шва.
При эксплуатации теплоэнергетического оборудования, работающего в тяжелонагруженных условиях, одним из основных элементов конструкций, которым уделяется повышенное внимание, является сварное соединение. В работах [1−3] описаны наиболее часто встречающиеся дефекты и причины их образования. Необходимо отметить, что большинство возникающих дефектов значительно влияют на работоспособность сварных соединений, в ряде случаев приводя к разрушению конструкции или изделия.
При проведении технической диагностики паропроводов из углеродистых сталей (сталь 42. 11 и сталь 20) в большинстве сварных соединений был обнаружен ряд дефектов, являющихся следствием изготовления и монтажа паропроводов. Отсутствие входного неразрушающего контроля качества этих сварных соединений обусловлено отсутствием требований научно-технической документации (НТД) на момент проведения работ, что привело к эксплуатации
паропроводов с заведомо заложенными дефектами. Поэтому актуальным является определение уровня напряжений разрушения сварных соединений и факторов, влияющих на данный параметр.
Вырезались образцы сварных соединений трубопроводов как с дефектами, так и без дефектов после различных сроков эксплуатации, при этом распределение дефектов имело стохастический характер, что связано, в первую очередь, с условиями выполнения сварочных работ.
Нагружение растяжением проводили на универсальной испытательной машине с максимальной нагрузкой 500 кН (ГМС-50). Образцы были изготовлены с учетом установки на них датчиков ПАЭ (преобразователь акустической эмиссии) системы контроля методом акустической эмиссии (АЭ) — «Digital Spartan» — DiSP-16 (изготовитель — фирма PAC — Physical Acoustics Corporation). Общий вид образца и его размеры приведен на рисунке 1.
Рис. 1. Образец для испытаний и расположение пьезопреобразователей (1,2)
Проводили испытания образцов трех серий: в первой серии использовались образцы без дефектов в сварных соединениях- во второй — образцы с дефектами в виде непроваров в корне шва и пор и без удаления усиления шва. В третьей серии образцы
также имели дефекты в корне шва, но при этом было снято усиление шва.
При испытании первых двух серий образцов характерным являлось то, что разрыв происходил по основному металлу. При этом с помощью системы
120
Tests on low-cycle fatigue of welded joints of heat-resistant steel in laboratory conditions
неразрушающего контроля установлено, что в начале процесса деформации сигналы АЭ регистрировались как от перехода усиление шва — основной металл (для первой группы образцов), так и от дефектов сварки (для второй группы образцов).
При испытании третьей серии образцов решались следующие задачи: зарождение трещины в металле шва- изучение развития трещины методом регистрации сигналов АЭ- определение уровня напряжений, необходимых для зарождения трещины и ее роста.
С этой целью на исследуемых образцах снималось усиление шва. Испытания проводились с малой цикличностью и поэтапным увеличением нагрузки для определения методом АЭ временного начала зарождения трещины и ее месторасположения.
На рисунке 2 представлена схема нагружения образцов и типичная зависимость суммарного счета XN сигналов АЭ при испытании образцов с дефектами в процессе деформации и разрушения. Время нагружения составляло 1200 с.
Рис. 2. Схема нагружения образца и суммарная акустическая эмиссия при малоцикловых испытаниях
На участке 0 А приводили циклическую нагрузку образца от 0 до 153 МПа, при этом основным источником сигналов АЭ являлись зажимы разрывной машины. Таким способом нагружали образец до тех пор, пока сигналы от зажимов не снизились и не были доминирующими.
На участке АБ проводили циклическую нагрузку образца от 153 МПа до 306 МПа (что на ~30% меньше нижней границы предела прочности стали 20). В результате чего, на образце в сварном соединении в местах концентраторов напряжений происходило накопление пластической деформации металла.
На участке БГ увеличили верхний предел циклической нагрузки до 380 МПа (что на ~8% меньше нижней границы предела прочности стали 20). Та-
кой шаг привел к ускоренному накоплению пластической деформации вплоть до разрушения образца, которое произошло в два этапа (участок ВГ на рисунке 2).
В результате испытания образцов были выявлены несколько основных активных источников сигналов АЭ, расположенных в сварном соединении, что зафиксировано на рисунках 3, 4.
Таким образом, 1) предлагаемая методика малоцикловых испытаний растяжением образцов с дефектами показала эффективность применения метода неразрушающего контроля- 2) регистрация сигналов акустической эмиссии при данных испытаниях позволила достаточно точно определять местоположение развивающихся дефектов.
121
Section 11. Technical sciences
Рис. 3. Локализация импульсов АЭ по длине рабочей части дефектного образца с усилением шва между преобразователями
Рис. 4. Локализация импульсов АЭ по длине рабочей части дефектного образца без усиления шва между преобразователями
Список литературы:
1. Хромченко Ф. А. Типичные повреждения и ремонт сварных соединений паропроводов из хромомолибденованадиевых сталей/Ф. А. Хромченко, В. А. Лапа, В. Г. Гриненко//Теплоэнергетика. — 1993. — № 11. -С. 18−21.
2. Хромченко Ф. А. Ресурс сварных соединений паропроводов/Ф. А. Хромченко. — М.: Машиностроение, 2002. — 352 с.
3. Гофман Ю. М. Оценка работоспособности металла энергооборудования ТЭС/Ю. М. Гофман. — М.: Энер-гоатомиздат. — 1990. -245 с.
Chaban Inna Victorivna Kyiv National University of Construction and Architecture postgraduate student Department of engineering systems and ecology
E-mail: shadyra. inna@gmail. com
Numerical simulation of processes in combined shock-foam-type air-handling unit with a block of thermoelectric modules
Abstract: Article present an analysis performed with the FLUENT code, aimed at improving the understanding of hydrodynamics, heat and mass transfer mechanisms that occur in shock-foam-type air-handling unit.
Keywords: numerical simulation, combined shock-foam-type air-handling unit, mass transfer, heat transfer, Euler-Euler model.
122

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой