Спосіб прискорених випробувань виробів на старіння

1. Спосіб прискорених випробувань виробів на старіння, що включає витримку виробів протягом заданого часу при температурі вище експлуатаційної і визначення властивостей матеріалів виробів, за якими оцінюють їхній стан у процесі експлуатації, який відрізняється тим, що вироби попередньо групують по роках їхнього виготовлен C2 2 (19) 1 3 чають довільно і вони можуть бути безпідставно знижені або завищені. Це приводить до більш тривалого часу проведення випробувань та до зміни механізму прискореного старіння матеріалів порівняно з умовами природної експлуатації матеріалів виробів. Найбільш близьким по технічній сутності до запропонованого винаходу і вибраним у зв'язку з цим, як його прототип, є спосіб прискорених випробувань полімерних матеріалів [SU, 1133507, A, 07.01.1985]. Цей спосіб випробувань з достатньою точністю при одночасному скороченні часу випробувань дозволяє в діапазоні температур від максимальної температури експлуатації до температур початку фазового, структурного чи хімічного перетворення матеріалу визначити зміни властивостей полімерного матеріалу, по яким може бути зроблений висновок про поводження матеріалу при умовах тривалої експлуатації. Однак, при реалізації зазначеного способу випробувань для виробів з такими полімерними матеріалами, що конструктивно зв'язані з іншими матеріалами виробів (наприклад, з металом), не забезпечується достатня вірогідність результатів оцінки властивостей матеріалів у природних умовах експлуатації. Це обумовлено тим, що в конструкції виробу полімерні матеріали можуть знаходитися у напружено-деформованому стані, а не у вихідному стані. Прикладом таких виробів є трубчасті вироби з композиційними матеріалами, ємності з теплоізоляційними покриттями та інші вироби. При тривалих термінах експлуатації в матеріалах виробу можуть відбутися зміни, внаслідок яких термін експлуатації виробів (ресурс по терміну служби, гарантійний термін) може бути обмежений. Це потребує виготовлення нових виробів, що зв'язано з певними матеріальними витратами. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу прискорених випробувань виробів на старіння, у якому підвищення точності і вірогідності результатів випробувань при визначенні додаткового ресурсу виробів по терміну служби забезпечується групуванням виробів по рокам їхнього виготовлення і проведення випробовувань за певними режимами. Це дозволяє розширити експлуатаційні можливості використання запропонованого способу випробувань. Поставлена задача вирішується тим, що відповідно до відомого способу прискорених випробувань на старіння, який включає витримку виробів протягом заданого часу при температурі вище експлуатаційної і визначення властивостей матеріалів виробу, по яким оцінюють їхній стан у процесі експлуатації, згідно з запропонованим винаходом вироби попередньо групують по рокам їхнього виготовлення, а потім не менше як один з виробів від групи виробів з більш раннім роком виготовлення витримують при заданій температурі старіння протягом часу, еквівалентному додатковому продовженню терміну служби до мінімального встановленого значення, а також не менше як один інший виріб від групи виробів з більш пізнім роком виготовлення витримують при температурі старіння протягом часу, еквівалентному максима 65830 4 льному значенню терміну служби виробів, що продовжується, при цьому перед випробуваннями, у процесі і після випробувань визначають властивості матеріалів виробу і по ним оцінюють можливість установлення додаткового терміну служби виробів. Іншими відмінними рисами винаходу є те, що: - температуру старіння для виробів з більш раннім роком виготовлення встановлюють на (510)°С нижче температури старіння виробів з більш пізнім роком виготовлення; - випробування виробів від груп виробів з різними роками виготовлення проводять на максимальне значення терміну служби виробів, що продовжується; - спочатку проводять випробування виробів з більш пізнім роком виготовлення, а потім випробують вироби з більш раннім роком виготовлення. Для доказу причинно-наслідкового зв'язку між сукупністю суттєвих ознак заявляємого винаходу та технічним результатом наводяться наступні дані. Попередні групування виробів по рокам виготовлення, а потім витримка виробів при заданій температурі старіння (випробувань) протягом часу, еквівалентному додатковому продовженню терміну служби до мінімального і максимального значень терміну служби виробів, що продовжується, дозволяє по результатам випробувань зробити висновок щодо можливості подальшої експлуатації виробів за межами раніше установленого гарантійного терміну служби. Даний висновок ґрунтується на визначенні властивостей матеріалів виробів перед початком випробувань, у процесі і після випробувань, які порівнюють з вихідним станом матеріалів перед випробуванням виробів. Встановлення температури старіння для виробів з більш раннім роком виготовлення на (510)°С нижче температури старіння виробів з більш пізнім роком виготовлення дозволяє випробовування цих виробів проводити при режимах, які будуть наближені до умов природної експлуатації виробів. Це сприяє зменшенню температурного навантаження найбільш "старих" виробів при прискорених випробуваннях, що також підвищує точність і вірогідність отримання результатів випробувань. Проведення прискорених випробувань виробів від груп виробів з різними роками виготовлення на максимальне значення терміну служби виробів, що продовжується, дозволяє по визначеним властивостям матеріалів виробів з більш раннім роком виготовлення зробити прогноз з оцінкою можливості подальшого продовження терміну служби виробів з більш пізнім роком виготовлення за межі потрібного терміну служби виробів. Випробування виробів від груп виробів з різними роками виготовлення можуть проводитися як одночасно, так і у визначеній послідовності. Так, наприклад, спочатку проведення випробувань групи виробів з більш пізнім роком виготовлення дозволить оцінити стан матеріалів при імітації температурно-тимчасової еквівалентності максимального значення терміну служби, що продовжується. Наступне проведення випробувань від групи виро 5 бів з більш раннім роком виготовлення дозволить оцінити стан для мінімального значення необхідного терміну служби виробів, що продовжується. Такий порядок випробувань різних груп виробів дозволить оцінити стан матеріалів як при крайніх значеннях додаткових термінів служби виробів, так і в інтервалі часу між можливими термінами експлуатації виробів у періоді, що продовжується. Для доказу можливості промислового використання винаходу наводиться наступний приклад його використання. Приклад Необхідно оцінити можливість додаткового продовження терміну служби виготовлених, наприклад, у 1997-1998p. партії виробів з терміном служби (гарантійним терміном експлуатації) протягом 6 років. Виріб являє собою герметичну ємність, на внутрішній поверхні якої встановлене теплоізоляційне покриття з полімерного матеріалу. Виріб передбачається використовувати після встановленого гарантійного терміну протягом наступних 4-6 років. Еквівалентна (середня) температура збереження (експлуатації) виробів дорівнює 20°С, а максимальна температура 50°С. Спосіб реалізують таким чином. Виготовлену партію виробів попередньо групують по рокам виготовлення. У даному прикладі 1997р. і 1998р. Від кожної партії відбирають для випробувань по одному, по два чи більше виробів (для одержання більш повної інформації зі стану виробів при продовженні терміну служби). Визначають стан полімерного матеріалу (теплоізоляційного покриття) у вихідному стані, наприклад, твердість, міцність з'єднання з корпусом виробу, зовнішній вигляд (колір матеріалу, відсутність тріщин та ін.) чи властивості, установлені вимогами документації для даного матеріалу і виробу в цілому. При цьому, у процесі (наприклад, після імітації кожного року експлуатації) і по завершенню прискорених випробувань також визначають властивості матеріалів виробів, порівнюють їх з вихідним станом перед випробуваннями і по ним оцінюють можливість установлення (продовження) додаткового терміну служби виробів. Вибирають температуру прискорених випробувань виробів вище максимальної температури експлуатації. Температуру випробувань призначають таку, щоб у процесі старіння в матеріалах виробу не проходили процеси, що не властиві процесам при реальній експлуатації виробів. Для розглянутого матеріалу виробів така температура може бути рівної, наприклад, 70°С (343К). 65830 6 Розрахунок тривалості прискорених випробувань на старіння при температурі випробувань, еквівалентній для імітації додаткових 4-6 років експлуатації виробів, проводять по формулі: пр е exp E(Tпр Те ) RTпр Te , де: пр , Тпр - тривалість (доба) і температура (К) при прискорених випробуваннях відповідно; е , Т е - тривалість (доба) і температура (К) експлуатації (збереження) у природних умовах експлуатації відповідно; exp - основа натуральних логарифмів; R - універсальна газова постійна; E - енергія активації випробовуваного матеріалу виробу (у даному прикладі дорівнює 16000кал/моль). Зазначена формула приведена до виду, зручному для проведення розрахунків тривалості теплового старіння, і яка була використана при розрахунку часу прискорених випробувань полімерних матеріалів по зазначеному в [SU, 1133507, A, 07.01.1985] способу випробувань. Тривалість прискорених випробувань для групи виробів з більш раннім роком виготовлення (1997p.), еквівалентна 4 рокам додаткової експлуатації (1460 доби), складає 26,6 доби. Час випробувань для групи виробів з більш пізнім роком виготовлення (1998p.), еквівалентним 6 рокам експлуатації (2190 доби), складає 39,9 доби. Температура випробувань прийнята рівною 70°С (343К). У випадку випробувань виробів з більш раннім роком виготовлення (1997р.) при температурі на (5-10)°С нижче температури випробувань 70°С виробів з більш пізнім роком виготовлення (1998р.) тривалість прискорених випробувань, наприклад, при температурі 65°С складе 37,6 доби для імітації 4 років експлуатації або 56,4 доби - для імітації додаткових 6 років експлуатації. Проведення випробувань виробів при різних температурах дозволяє наблизити процес прискореного старіння матеріалів виробу до температур експлуатації виробів у природних умовах. Для ілюстрації способу випробувань приведена схема, на якій умовно показані групи виробів по рокам їхнього виготовлення (група 1 - 1997р., група 2 -1998p.), установлені ( ) і що продовжуються ( ) терміни служби виробів. Початок випробувань - 2003р. 7 65830 Описаний вище технологічний процес проведення випробувань і представлена сукупність відмінних ознак даного винаходу дозволяє: - підвищити точність і вірогідність результатів випробувань виробів на старіння при визначенні додаткового ресурсу виробів по терміну служби; - забезпечити раціональне використовування виробів за межами раніше установленого гарантійного терміну служби; Комп’ютерна верстка В. Сердюк 8 - заощадити матеріальні та фінансові кошти на необхідність виготовлення нових виробів, тому що у експлуатації будуть знаходитися вироби з продовженим терміном служби; - спрогнозувати можливість подальшої експлуатації виробів з більш пізнім роком виготовлення за межами потрібного і установленого терміну служби виробів. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601