Спосіб визначення рівня опору тріщиноутворенню штабового металу

1. Спосіб визначення рівня опору тріщиноутворенню (РОТ) штабового металу, що включає стандартні випробування зразка на розтягування до його розриву під дією миттєвих навантажень, який відрізняється тим, що рівень опору тріщиноутворенню визначають за стандартною діаграмою розтягування зразка до його розриву шляхом оцінки величини відносної зміни потенціальної роботи пружного розвантаження перед початком утворення шийки на зразку і потенціальної роботи пружного розвантаження безпосередньо перед розривом зразка і розраховують за формулою: 2 (19) 1 3 26013 вальною кліттю відбувається пружна розрядка напруги за вельми короткий час, що обчислюється частками секунди. Це рівнозначно прикладанню до профілю за кліттю миттєви х навантажень зворотнього знака в порівнянні зі знаком профілюючих навантажень. Слід зазначити, що стандартні випробування штабового металу не передбачають випробувань на дію миттєвих навантажень, які при однаковості інших умов, є однією з головних причин утворення тріщин у вн утрішні х кутах профілю. Найбільш близьким до заявленого технічного рішення є спосіб розрахунку питомої роботи деформації руйнування зразка при його розтягуванні [див. Гастев В.А. Краткий курс сопротивления материалов. Москва, 1977р., стор. 60-61], обраний авторами за найближчий аналог. Спосіб характеризує опір металу тріщиноутворенню під дією миттєвих навантажень. При цьому, чим більше питома робота деформації розтягування зразка до його руйнування, тим більше опір металу до тріщиноутворення при миттєвих навантаженнях, що на нього діють, при однаковості інших умов. Розрахунок питомої роботи деформації руйнування зразка, відповідно до найближчого аналогу, передбачає наступні операції: 1. Одержання стандартної діаграми розтягування зразка до його руйнування (розриву) у координатах: сила розтягування Р - абсолютне видовження DL (див. дод.1, крива 0авсd). 2. Розрахунок часового опору sв . 3. Перерахування та побудова умовної діаграми у координатах: напруга s - відносне видов' ження e . 4. Визначення за умовною діаграмою віднос' ного видовження e c зразка в момент початку утворення на ньому шийки (див. фіг. 1, відрізок cd), тобто відносного видовження, отриманого на ділянці від точки "0" до точки "с". 5. Розрахунок відносного поперечного звуження j, точне визначення якого має певні труднощі. 6. Розрахунок дійсної напруги sp в точці "d" при руйнуванні зразка. 7. Розрахунок питомої роботи Апит.1 р уйнування зразка. 8. Виконання зазначених ви ще пунктів 1-7 для іншої марки сталі, яка, наприклад, на практиці показала явно інший рівень тріщиноутворення, з метою розрахунку для цієї сталі питомої роботи Апит.2 руйнування. 9. Порівняння питомої роботи Апит.1 і Апит.2 р уйнування. Зазначений спосіб розрахунку питомої роботи руйнування зразків при їх розтягуванні (пункти 1-9) та визначення таким чином критеріїв, які характеризують рівень небезпечності тріщиноутворення штабового металу, може бути використаний тільки під час наукових досліджень. Для промислових випробувань наведений спосіб є складним та громіздким. Крім цього, в найближчому аналогу не визначено які зразки - поздовжні або поперечні (тобто, 4 вздовж чи поперек прокату) - надходять на випробування, що є надзвичайно важливим фактором. Випробування, здійснені авторами на ВАТ "Дніпропетровський трубний завод" показали, що величини питомої роботи руйнування поздовжніх та поперечних зразків, при однаковості інших умов, суттєво відрізняються, що значно утр уднює визначення мінімального (безпечного) рівня питомої роботи руйнування з точки зору тріщиноутворення. Виходячи з вищезгаданого, задача корисної моделі - підвищення інформативності в поведінці металу шляхом створення простого та, відповідно, більш прийнятного для умов виробництва способу визначення рівня опору тріщиноутворенню (РОТ) штабового металу під час дії на нього або на виріб, виготовлений з цього металу, миттєвих навантажень. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в способі визначення рівня опору тріщиноутворенню (РОТ) штабового металу, що включає стандартні випробування зразка на розтягування до його розриву під дією миттєвих навантажень, відповідно до корисної моделі, рівень опору тріщиноутворенню визначають за стандартною діаграмою розтягування зразка до його розриву шляхом оцінки величини відносної зміни потенційної роботи пружного розвантаження перед початком утворення шийки на зразку і потенціальної роботи пружного розвантаження безпосередньо перед розривом зразка і розраховують за формулою: æ Pp A1 - A 2 =1- ç çP A1 è max 2 æ Pp A1 - A 2 = 1- ç çP A1 è max 2 ö ÷ , ÷ ø де: А1 - величина ; потенційної роботи пружного розвантаження перед початком утворення шийки на зразку; А2 – величина потенційної роботи пружного розвантаження безпосередньо перед розривом зразка; Рр - зусилля розриву зразка; Рmах - максимальне зусилля розтягування зразка перед початком утворення шийки на зразку. Причому, для тріщини, площина якої лежить в поздовжньому напрямку (вздовж прокату), використовують поперечні зразки, а для тріщини, площина якої лежить в поперечному напрямку (поперек прокату), використовують поздовжні зразки. Основною відмінністю даного технічного рішення від відомих і найближчого аналогу, зокрема, є визначення рівня опору тріщиноутворенню (РОТ) безпосередньо із стандартної діаграми розтягування зразка у координатах: сила розтягування Р - абсолютне видовження DL. Це стало можливим після того, коли авторами було встановлено, що відносна зміна величини питомої роботи руйнування, при однаковості інших умов, адекватна відносній зміні потенційної роботи пружного розвантаження зразка перед початком утворення шийки (на дод.1 точка "с") в порівнянні з потенційною роботою пружного розвантаження безпосередньо перед розривом зразка (на Дод.1 точка "d"). В результаті була отримана залежність: POT = ö ÷ - для визначення ÷ ø рівня опору тріщиноутворенню (РОТ) штабового металу, що дає змогу одержати значення РОТ POT = 5 26013 безпосередньо із стандартної діаграми розтягування зразка до його руйнування. При вирізанні зразків необхідно обов'язково враховувати напрямок площини, в якій лежить тріщина. Якщо площина тріщини лежить в поздовжньому напрямку, тобто вздовж прокату, то випробування здійснюють на поперечних зразках. Коли площина тріщини лежить поперек прокату, то випробування здійснюють на поздовжніх зразках. На даний час запропонований спосіб використовують при аналізі якості всього штабового металу, що надходить на ВАТ "Дніпропетровський трубний завод" . Приклад конкретного виконання способу визначення рівня опору тріщиноутворенню (РОТ) штабового металу наведено в таблиці 1. Значення РОТ визначені для штабової сталі 09Г2, яка на практиці показала високу вірогідність утворення тріщин у внутрішніх кута х профілю, та для сталі S355, що показує повну відсутність трі щин у вн утрішніх кута х профілю. Комп’ютерна в ерстка Г. Паяльніков 6 Таблиця 1 № зразка штаби 1 Марка сталі S355 РОТ Тип зразка 0,33 поперечний поперечний поперечний поперечний 2 S355 0,34 3 09Г2 0,19 4 09Г2 0,10 Як видно з таблиці, РОТ для сталі S355 в 1,8 3,4 рази вище, чим для сталі 09Г2, що підтверджено випробуванням готового профілю сплющуванням за патентом №15727 U. Запропонований підхід до визначення рівня опору тріщиноутворенню в подальшому може бути використаним не тільки для штабового металу. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601