Образец для испытания сварного соединения на термическую усталость

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3 К 28/00, С 01 левский, Л.И.Стол кая устаэнергомашиоение, 1967,дания в сварном со стесненности дефор исследуемому свари стостенной детали. ненни условии идентичныхоединению лГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-производственное объединение по технологии машиностроения ЦНИИТмаш(53) 621,791,75,011(088,8) (56) Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением. Под ред, Б.Е.Патона,-М.:Машиностроение, 1974, с.768.Баландин Ю,ф, Термичес лость металлов в судовомностроении. - Л.: Судостр с.272.(54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ НА ТЕРМИЧЕСКУЮ УСТАЛОСТЬ (57) Изобретение относится к сварке, в частности к конструкциям образцов для испытания сварного соединения на термическую усталость, и может найти широкое применение при исследовании сопротивления термической усталости сварных соединений толстостенных крупногабаритных конструкций, Цель изобретения - повышение достоверности реИзобретение относится к .области спытаний сварных соединений, а имено к образцам для испытания сварных оединений на усталость, и может найи применение при исследовании сопроивления термической усталости сварных соединений толстостенных крупноабаритных конструкций 3509209 А 1 2 зуль 1 атов испытания сварного соединения на термическую усталость. Образец имеет форму цилиндра, на поверхности которого выполнены один или несколько продольных сварных швов и продольных цилиндрических. канавок. Наибольший размер шва в поперечном сечении составляет 1/20-1/8 диаметра образца, длина цилиндра превосходит размер околошовной зоны в 8 - 20 раэ, радиус округления канавки превосходит размер околошовной зоны в 1,5 - 2 раза и составляет 1/20-1/8 длины цилиндра, а расстояние между канавками в 8 - 20 раз больше, чем глубина канавки, При испытании такого образца выполняются условия стесненности деформаций в сварном соединении на образце, идентичных тем, в которых находится сварное соедине- ( ние толстостенной конструкции, соблюдаются условия равномерного рас- Р пределения напряжений в околошовной . зоне при сохранении объемного напряженного состояния, достоверно определяется слабое место сварного соединения и исключается взаимное влия- Ф ние канавок. 2 з.п. ф-лы, 7 ил, ЮЮ Целью изобретения является повыше ние достоверности результатов испыания сварного соединения за счет соз45 50 55 3 150На фиг.1 показан образец для испытания сварного соединения; на фиг.2 -то же, вид сверху; на фиг.З - зависимость остаточных напряжений в диске от отношения размеров заплавленной эоны; на фиг.4 .- график распре"деления упругих напряжений вдолькромки концентратора; на фиг.5 и 6 -образец, содержащий несколько сварныхшвов; на фиг,7 - схема испытания образца со сварными соединениями на термическую усталость.Наибольший размер поперечного сечения шва обозначен й , толщина околошовной эоны - Ь. Величина б составля"ет не более 1/201/8 диаметра цилиндра Э, длина 1 не менее чем 820 Ь. Выход за пределы указанной области геометрических соотношений состороны значений 8 и 1/8 вызываетнарушение требования стесненности деформаций. Выход за пределы этой области со стороны значений 20 и 1/20приводит к неоправданному увеличениюразмеров образца. Указанные областигеометрических соотношений 8,1/8,20и 1/20 подтверждены расчетами остаточных напряжений в сердечнике, вваренном в диск (фиг.2), Эти напряжения являются мерой стеснения деформации в зоне вварки, и их уменьшениезаметно, если отношение Ь/а меньшевосьмиРадиус канавки К должен быть неболее 1/20 - 1/8 и превосходить толщину околошовной зоны не менее чемв 1,5..2 раза.Достоверность последнего условияиллюстрируется расчетами упругих на-,пряжений на кромке канавки (фиг.З),которые сохраняют постоянную величину с точностью до 47. вдоль всейтолщины околошовной зоны. Если радиус канавки В менее 1 52,0 толщины околошовной зоны, то распределение напряжений по толщине этойзоны, неравномерно, а следователь"но, околошовная зона находится вразличных. условиях нагружения. Результаты эксперимента (фиг.4) подтверждают равномерность распределения напряжений множественностью образования трещин вдоль кромки канавки,В случае выполнения в образце нескольких сварных швов и канавок(фиг.5), равномерно распределенныхпо окружности,.расстояние между ними С должно быть в 8-20 раз больше глубины канавок. Если расстояние С будет менее нижнего предела, то не будут выполнены условия стесненной деформации, если С будет более верхнего предела, то размеры образца примут неоправданные размеры. Одна из поверхностей сплавления каждого шва совпадает с радиально-осевой плоскостью образца, которая является плоскостью симметрии продольных канавок.В частности, образец испытывали на термическую усталость. Во время испытаний образец 1 помещается в устройство (фиг,б), Нагрев ободной части образца осуществляется токами высокой частоты с помощью кольцевых индукторов 2, а охлаждение - сжатым 20 воздухом, поступающим через сопла 3коллектора. Цикл нагружения включаетбыстрый нагрев периферии образца, стабилизацию температуры и последующееохлаждение,При испытании образца в нем возникают тепловые напряжения, которые всилу осевой симметрии температурногополя практически постоянны в окружномнаправлении (поперек шва), что позволяет более достоверно выявить слабоеместо в сварном соединении и определить сопротивление термической усталости сварного соединения в целом.Испытания позволяют определить ха рактеристики сопротивления сварногосоединения возникновению и росту термоусталостных трещин в условияххарактерных для работы толстостенныхсварных деталей энергооборудования.40Формула изобретения 1, Образец для испытания сварного соединения на термическую усталость, выполненный в виде цилиндра с по крайней мере одним продольным сварным швом и одной продольной цилиндрической канавкой на поверхности, о т - л и ч а ю щ и й с я тем,.что, с целью повышения достоверности результатов испытаний эа счет создания в сварном соединении условий стесненности деформации, идентичных исследуемому сварному соединению толстостенной детали, одна из границ сплавления сварного шва расположена в радиальной плоскости, наибольший размер шва в поперечном сечении составляет 1/201/8 диаметра образца, а длина5 1509209 ецилиндра превышает размер околошов- ус скругления канавки превышает.разной зоны в 820 раз. мероколошовной зоны в 1,52,0 раза2. Образец по п.1, о т л и ч а ю- и составляет 1(201/8 длины цилиндщ и Й с я тем, что, с целью соблюде ра.ния условия равномерного распределения напряжений в околошовной зоне при 3. Образец по п.1, о т л.;и ч а юсохранении обЪемного напряженного со- щ и й с я тем, что, с целью исключестояния, ось симметрии канавки рас- ния взаимного влияния канавок, расположена на границе сплавления свар стояние между ними в 820 раз больного шва и основного металла, а ради- ше глубины канавки.Ми- Сгпадили,оед ЮФ Подписно изобретениям и отк Рауюская наб д