Способ определения температуры хрупкого разрушения изделия

1809362 А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК яз 0 01 7 з1 Р ялРл м ю;,щ"ц,щдАР,.ЩТгНД ОП Н К АВТОРСКО ВИ ЕТЕЛЬСТВ О ос копр уппы ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Научно-производственное обьединение по исследованию и проектированию энергетическогооборудования им. И.И. Ползунова (72) В.И. Горынин, А.А, Ланин. Л.А, Прус, В, М. Сахаров, З,А,Твардовская и А.А, Чижик (56) Заводская лаборатория. 1983, М 9, с, 74-77.Гросс Дж. Влияние прочности и толщины надрезанных образцов на ударную вязкость, В кн, Ударные испытания металлов, М.: Мир, 1973, с. 30 - 63.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ (57) Использование: оценка ресурса работоспособности изделий с дефектами. Сущность; группы образцов из материала изделия, различающиеся глубиной и надреИзобретение относится к области испытаний материалов и может быть использовано для оценки ресурса работоспособности изделий общего машиностроения с дефектами конструктивного и эксплуатационного происхождения,Цела изобретения - повышение точности,Наффг. 1 изображены образцы с различным отфшением глубины надреза к площади брг.то-сечения; на фиг. 2 дана зависимость изменения критической температуры;хрупкости материала с различной степеньф хрупкости от отношения глубины й надрб 1 Ъ к площади 8 брутто-сечения образца:"Р фиг. 3 представлены зависимостиУ.,за при одинаковои высоте сечения под надрезом, испытывают на ударный изгиб с регистрацией температурной зависимости коэффициента интенсивности напряжений К 1(т) при разрушении, По КС(с) определяют температуру хрупкости (ТХ) материала образцов данной группы и зависимость Л с(Ь/з) изменения ТХ относительно ТХ материала стандартного образца от отношения и к площади э брутто-сечения образца. За температуру хрупкого разрушения изделия с трещиной принимают температуру, соответствующую Кс при разрушении стандартного образца, равному допускае- а мому коэффициенту интенсивности напряжений, измененную на величину, равную Лт при и/з, соответствующем отношению глубины трещины в изделии к высоте его сечения под трещиной. 4 ил,ааЪ коэффициента интенсивности напряжений от приведенной температуры для различного отношения глубины Ь надреза к площади з брутто-сечения; на фиг, 4 изображена схема геометрии резьбы шпильки, поясняющая способ определения температуры хрупкости.Способ осуществляется следующим об. разом,Из материала изделия изготавливают группы образцов с надрезом, различающиеся отношением глубины надреза к площади брутто-сечения при одинаковой высоте сечения под надрезом, Ударному иэ ибу на стандартном маятниковом е подверга ют, по крайней мере, две гр образцов снадрезами большими и меньшими нормированного (стандартного).Для каждой группы образцов с различными надрезами определяют температурную зависимость коэффициента интенсивности напряжений Кс. По зависимости Кс-тдля заданного величины коэффициента интенсивности напряжения К определяют температуру хрупкости материала образцов данной группы и зависимости Лт(Ь/з) изменения температуры Лс хрупкости относительно температуры хрупкости материала стандартного образца от отношения глубины Ь надреза к площади з брутто-сечения образца при одинаковой высоте сечения под надрезом.За температуру хрупкого разрушения изделия принимают температуру, соответствующую коэффициенту интенсивности напряжений при разрушении стандартного образца, равному допускаемому коэффициенту интенсивности напряжений, измененную на величину, равную значению Л 1 при Ь/з, соответствующем отношению глубины трещины в изделии к высоте его сечения под трещиной.Способ был апробирован в лабораторных условиях. Скорость движения маятника при испытаниях образцов на ударный изгиб соответствовала 5+0,5 м/с, Энергия удара определялась по шкале маятникового копра,П р и м е р. Шпилька с метрической резьбой диаметром М 170 Х 6,0 (фиг. 4) (сомножитель - шаг резьбы) в соединении с гайкой сжатия эксплуатируемой под нагрузкой С 1=-1577 тонн при температуре 20 С.Шпилька изготовлена из стали 389 ХНЗМФА (ГОСТ 4543-71) и термически обработана на предел текучести 1050 МПа (ГОСТ 23304-78).Определим номинальное напряжение (гч в нетто-сечении площадью Гчдм=д,-2 ср, где р- глубина профиля резьбы; сч=170 - 2 4=162 мм;Р - 0,785 бч = 20612 мм 2;0 1 577 10Р ч 2061276,5 кгс/мм -750 МПа Определим относительную глубину трещины и коэффициент формы, учитывающий конфигурацию тела с трещиной и характер распределения напряжений5б=бо - 21 с=170 - 2 8=154 ммб Но=154/170=0,90;10(б/бо)=0,24 - определяем из таблицыВычислим коэффициент интенсивностинапряжений и минимальную вязкость разрушения стали в шпильке с трещиной в резьбе глубиной 8 мм, включая высоту профиля резьбы, для случая и=1,5(п - коэффициент запаса прочности, назначаемый в зависимости от условий эксплуатации, в данном случае - гидравлических испытаний и нарушения нормальных условий эксплуатации):К =стч ювао(б 1 о) =25=131,5 МПа 1/м30 Кс =К пк=131,5 1,5 =197 МПа 1/мВ качестве образцов использованыударные призматические образцы из сталис тремя значениями дефекта 1,1, 2,0 и 3,435 мм,Определим критические температурыхрупкости стали 38 ХНЗМФА в зависимостиот уровня дефектности ударного образца,относительно БРУТТО-сечения (см. фиг. 2). По40 данным испытаний в интервале температур- 196 - 40 С получена зависимость критической температуры хрупкости по критериюударной вязкости 588 кДж/м (6,0 кгс м/см )от уровня дефектности образца.Аналогичные испытания проводилисьдля образцов с различнойдефектностью изстали 38 ХНЗМФА в различных состоянияхдля получения зависимости К.- Л 1, связанной с величиной дефекта (фиг. 3), При этомбыли усановлены температурные запасыдля различных уровней дефекта: 0,95, 0,90 и0,70 относительно 0,80 (соответственно 5,10и 30 относительно 20 из расчета по брут 55 то-сечению ударного образца),Определим допускаемую критическуютемпературу хрупкости стальной детали - шпильки с дефектом типа трещины, состав.ляющим 10 брутто-сечения. При температуре эксплуатации 20 С с учетом приведенной температуры по типу ударного образца с дефектом, составляющим 10; брутто-сечения, При этом сначала оценивается необходимая приведенная температура 5 й=+35 С; а затем допускаемая критическая температура хрупкостиЬ) ==15 С (фиг. 3, уровень 1, отмеченный пунктиром). Нетрудйо видеть, что в случае нормированной приведенной температуры, полученной на основе данных по типу ударного образца с дефектом, составляющим 20 оф брутто-сечения, допускаемая критическая температура хрупкостистали при =+95 С составит Ь)= -75 С (фиг. 3, уровень 2, отмеченный пунктиром), что требует по этим данным для обеспечения надежности эксплуатации снижения уровня рабочих напряжений или применения материалов с повышенным 20 сопротивлением хрупкому разрушению.Использование предложенного способа определения температуры хрупкого разрушения изделия обеспечивает повышение точности определения допускаемой критй ческой температуры хрупкости материала изделия путем введения температурного запаса в зависимости от величины отношения глубины надреза к площади брутто-сечения изделия. 30Формула изобретенияСпособ определения температуры хрупкого разрушения изделия, по которому из материала изделия изготавливают группы образцов с надрезом, различающиеся отно шением глубины надреза к площади поперечного брутто-сечения образца, для каждой группы образцов регистрируют температурную зависимость характеристики трещиностойкости при разрушении их ударным изгибом, определяют по ней температуру хрупкости материала образцов данной группы и зависимость Л 3(И/з) изменения температуры Л ф хрупкости относительно температуры хрупкости материала стандартного образца от отношения глубины Ь надреза к площади з брутто-сечения; образца, с учетом которой определяют температуру хрупкого разрушения изделия, о т л и ч а ю- щ и й с я тем, что, с целью повышения. точности, группы образцов изготавливают с различной глубиной надреза при одинаковой высоте сечения под надрезом, в качестве характеристики трещиностойкости используют коэффициент интенсивности напряжений при разрушении, а при определении температуры хрупкого разрушения изделия с трещиной по допускаемому коэффициенту интенсивно- сти напряжений за температуру хрупкого разрушения изделия принимают температуру, соответствующую коэффициенту интенсивности напряжений при,разрушении стандартного образца, равному допускаемому коэффициенту интенсивности напря-, жений, измененную на величину, равную значению Л 1 при ь/з, соответствующем отношению глубины трещины в изделии к вы-; соте его сечения под трещиной.1809362 И 8,еда оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина аказ 1282 ВНИИПИ Госуд Составитель Л.ТарасоваТехред М.Моргентал Корректор О,Кравцов Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5