Способ изготовления контрольного образца для дефектоскопии

реальных эксплуатационных трещин дляпроведения дефектоскопического обследования.Способ осуществляют следующим образом.Образец с концентратором в виде надреза нагружают в присутствии рабочей среды или среды, ее имитирующей, причемрежим нагружения выбирается и поддерживается в таком интервале, чтобы контролируемый параметр - величина ксэффициентаинтенсивности напряжений в вершине растущей искусственной трещины находился впределах среднего участка диаграммы усталостного разрушения, либо соответствуетусловиям роста трещин в эксплуатируемыхконструкциях (при их известности), например, в случае целенаправленного созданияконтрольного образца для решения конкретной задачи в условиях реального производства.Идентификация искусственных трещинконтрольного образца и эксплуатационныхтрещин .по значению коэффициента интенсивности напряжений, обеспечивает соответственно геометрии искусственных и .реальных эксплуатационных трещин, а выращивание трещин в контрольных образцахв присутствии рабочей среды обеспечиваетсопоставимость сравниваемых дефектов посостоянию среды, заполняющей внутрен . нюю полость трещин,Способ заключается в следующем,Применяя положения теории механикиразрушения, описывающие поведение мате. риала с трещиной при механическом нагру. жении, используем понятие коэффициентаинтенсивности напряжений в вершине.трещины (К)= )" /2 (1)где 21 - дйина.(глубина) трещины;а- приложенная нагрузка.В.случае использования понятия коэффициента интенсивности напряжений (К)наиболее важный геометрический параметртрещины, определяющий "притупление"или остроту вершины трещины и, следовательно, ее раскрытие (что влияет на досто.верность результатов дефектоскопии),может быть выражен через размер пластической зоны в вершине трещины (г) и пределтекучести материала (Оу):-" (ка,) (21Таким образом,.используя понятие коэффициента интенсивности напряжений вкачестве параметра, по которому контролируют и управляют динамикой процесса выращивания искусственных трещин, а также:идентифицируют их соответствие зксплуатационным трещинам, можно получить вконтрольных образцах для дефектоскопииискусственные трещины необходимых геометрических размеров.Использование рабочей среды при выращивании искусственных дефектов позволяет воспроизвести как влияние среды нагеометрические параметры искусственныхдефектов, так и состояние внутренней поло 10 сти трещин,П р и м е р. Для осуществления предлагаемого способа приводится совокупностьопераций по изготовлению контрольных образцов для дефектоскопии магистральных15 трубопроводов диаметром 1420 мм с толщиной стенки 16,3 мм из трубной стали классаХ; трубопроводы эксплуатируются привнутреннем давлении 7,5 МПа, Разрушениетрубопроводов является следствием обра 20 зования и развития на наружной поверхности продольных трещин, рост которыхинициируется циклическими колебаниямивнутреннего давления (чаще всего - вследствие пусков-остановок), Стабильное разви 25 тие образующихся трещин, как показалинаши исследования, происходит до относительной глубины " 0,6 толщины стенки, после чего наступает быстрое сквозноеразрушение стенки, Для изготовления кон 30 трольного образца был использован участокстанки реального трубопровода размером50 х 120 мм., на наружной стороне которогобыл найесен продольный электроискровойнадрез с глубиной 0,8 мм, после чего обра 35 зец располагался на опорах испытательноймашины и через ролик подвергался циклическому нагружению на воздухе и в присут, ствии воды, подаваемой на дно надреза,усилием Р до образования трещины.40 Нагружение образцов проводили наэлектрогидравлической машине УРС 20/600в режиме постоянной деформации при непрерывном фиксировании. длины растущей. трещины на боковой поверхности образца с45 помощью стереомикроскопа МБСс точ. ностью 0,05 мм для получения набора контрольных образцов с длиной трещин от 3до 8 мм.При этом необходимо отметить, что об 50 разование усталостной трещины осуществлялось при амплитудном значениикоэффициента интенсивности напряжений23-25 МПа Л 7(это значение лежит в пределах линейного участка кинетической диаг 55 раммы усталостного разрушения стали. данной марки Х) и коэффициента асимметрии цикла 0,1, т.е, режимы нагружениясоответствуют предлагаемому способу, Кроме того. оценивалась идентичность искусственных трещин и эксплуатационных1820311 Таблица 1 Глубина трещины, прямое измеение, мм Глубина трещины магнитныймето, мм Среднее отклонение о, Но- Режим создания трещины: мер, максим. напр, цикла/ условн. и е ел и очности 5,01 О,1 3,72+0,96 3,17+0,63 0,54+0.13 26 2 3 4 0,07 5,5 42 0,23 41 87 0,2НОВ дефектов методами магнитной дефектоско- нения образовавшихся изломов было устапии и электропотенциальным методом нераз- новлено совпадение топографии излома исрушающего контроля. С этой целью кусственной и эксплуатационной трещин, посредством датчиков Холла были измерены что дополнительно подтверждает сделан- топографии нормальной и тангенциальной 5 ный выше вывод об идентичности искусстсоставляющих магнитного поля рассеяния венных и эксплуатационных трещин, т,е, о надтрещиной, Измерения проводилисьвна- достижении цели предлагаемого иэобретемагничивающем поле Но =250 А/см. В качестве ния. Способ поясняется табл,1 и 2.намагничивающего устройства использовался Таким образом предлагаемый способ приставной П-образный электромагнит посто обеспечивает возможность получения контянноготока. Образец накладывался на полюсарольных образцов для дефектоскопии, треэлектромагнита и сканирования датчиком Хол- щиноподобный дефект в которых обладает ла, и одновременно топография магнитного высокой степенью идентичности в отношеполя рассеяния над датчиком регистрирова- нии реальных эксплуатационных дефектов, лась на двухкоординатный самописец типа 15 и, кроме того, позволяет, используя различ- ЛКД. Примерное совпадение топографии ные комбинации марок сталей, .нагрузок и и амплитуды тангенциальной составляющей сред, создавать самые разнообразные этамагнитного поля рассеяния над образцами с донные контрольные образцы. Все это в коэксплуатационнойи искусственнойтрещина- нечном итоге способствует повышению ми говорят о близости их геометрических па достоверности и надежностидефектоскопираметров. Измерение глубины трещины ческого контроля реальных объектов.электропотенциальным методом проводилось Ф о р мул а изобретен ия с помощью дефектоскопа ЗПДс выносным Способ изготовления контрольного обзондом. Разница в показаниях составила при- разца для дефектоскопии, заключающийся мерно 10%. 25 в том, что образец с концентратором в видеТаким образом, данные дефектоскопии . поверхностного надреза нагружают до пол-подтверждают вышеприведенные выводы об учения в нем трещин, о т л и ч а ю щ и й с я идентичности искусственных и эксплуатаци- тем, что, с целью повышения точности изгоонных дефектов. Сравнение геометрии пол- . товления за счет увеличения степени идентич-ученных искусственных трец,ин контрольных 30 ности получаемых трещин эксплуатационным, образцов и эксплуатационных трещинопо- предварительно определяют величинкоэфдобных дефектов показало идентичность их фициента интенсивности напряжений эксплугеометрических признаков. Для дополни- атационной трещины, а нагружение образца тельной проверки контрольный образец сис- осуществляют при подаче рабочей среды вкусственной трещиной с относительной 35 трещину, поддерживая значение коэффициглубиной 0,5, а также аналогичный образец с ента интенсивности напряжений в вершине эксплуатационной трещиной были доведены этой трещины в пределах значений средне- путем статического нагружения до полного . го участка кинетической диаграммы разруразрушения, В результате изучения и срав- шения для материала образца,401820311Таблица 2Составитель С, Ваулин Редактор Л. Волкова Техред М.Моргентал Корректор С. Лисина каз 2027 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Рауаская наб., 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10