Спосіб випробування на ударну в’язкість металу труб з надрізом

Реферат: Спосіб випробування на ударну в'язкість металу труб з надрізом полягає в тому, що заготовку, вирізану в радіальному напрямі стінки труби, із закріпленими на її кінцях стальними пристосуваннями, встановлюють на опорах випробувального пристрою, навантажують ударом за схемою триточкового згину, визначають ударну в'язкість металу стінки труби вздовж волокон прокатування, а закріплення пристосувань до кінців заготовки здійснюють електродуговим зварюванням. UA 122223 U (12) UA 122223 U UA 122223 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області механічних випробувань зразків з надрізом для визначення ударної в'язкості металу труб на зразках, вирізаних в радіальному напрямі з метою дослідження опору металу стінки труб розшаруванню вздовж волокон вальцювання, зокрема для оцінювання схильності металу відповідальних конструкцій тривалої експлуатації до деградації його механічних властивостей, і може бути використаний у трубопровідному транспорті, машинобудуванні, науково-дослідних установах та заводських лабораторіях. Відомий спосіб випробування матеріалів на ударну в'язкість [1], за яким призматичний зразок із поперечним надрізом навантажують ударом за схемою триточкового згину, визначають роботу, витрачену на руйнування зразка, і по відношенню роботи руйнування до площі поверхні руйнування знаходять ударну в'язкість матеріалу. Недоліком цього відомого способу є те, що він надає можливість визначати ударну в'язкість металу труб тільки на зразках, довжиною не менше 55 мм. Такі зразки можна вирізати тільки вздовж і, за відповідного діаметру труби, поперек вальцювання. Однак відомо багато випадків [2], коли впродовж тривалої експлуатації магістральних і, особливо, промислових труб нафтогазогонів та абсорберів очисного обладнання відбувається розшарування вздовж стінки труб чи ємностей. Таке розшарування зумовлене сумісним впливом високих експлуатаційних навантажень і корозійно-наводнювального впливу технологічних середовищ, зокрема нафти і газу, особливо за вмісту сірководню. Це вказує на те, що їх роботоздатність визначається опором крихкому руйнуванню, тобто ударною в'язкістю, металу вздовж волокон вальцювання. Водночас довжина призматичного зразка із металу стінки труб, вирізаного в радіальному напрямі, обмежена товщиною стінки труби чи ємностей, яка, за правило, є у 3-4 рази менша від довжини зразка для відомого способу [1]. Найбільш близьким до запропонованого по технічній суті є спосіб дослідження на ударну в'язкість тонколистових зразків з надрізом [3], за яким обидва кінці зразка закріплюють у пристосуваннях, що, з одного боку, надають йому жорсткість у напрямку, перпендикулярному площині згину зразка, а з іншого - дають можливість збільшити його довжину. Такий комбінований зразок встановлюють на опорах випробувального пристрою, навантажують ударом за схемою триточкового згину, визначають енергію, витрачену на руйнування зразка, і по ній судять про ударну в'язкість матеріалу тонколистового зразка, в якості згаданих пристосувань використовують планки, між якими за допомогою роз'ємного (різьбового) з'єднання закріплюють кінці зразка. Недоліком відомого способу є те, що він також не надає можливість визначати ударну в'язкість металу труб на зразках, вирізаного в радіальному напрямі, довжина яких обмежена товщиною стінки труби чи ємності і є недостатня для того, щоб використати планки, між якими за допомогою роз'ємного (різьбового) з'єднання закріплювалися би кінці такого зразка. Задача корисної моделі - створити спосіб визначення ударної в'язкості металу труб, в якому введення нових операцій дозволило б визначати ударну в'язкість металу труб вздовж волокон їх вальцювання на зразках, вирізаних в радіальному напрямі. Вказана задача досягається тим, що згідно способу, який включає закріплення кінців зразка у пристосуваннях, встановлення на опорах випробувального пристрою, навантаження ударом за схемою триточкового згину, визначення ударної в'язкості металу стінки труби, як закріплення пристосувань до кінців зразка, вирізаного в радіальному напрямі, використовують електродугове аргонове зварювання, а для фіксування співвісності зразка і пристроїв в момент зварювання та підвищення жорсткості комбінованого зразка додатково укріплюють його штифтами. На фіг. 1 зображено схему вирізки зразка із труби товщиною та його розміри у поперечному перерізі; на фіг. 2 комбінований зразок із закріпленими на його кінцях пристосуваннями, встановлений на опорах випробувального пристрою; на фіг. 3 - поздовжній переріз комбінованого зразка із закріпленими на його кінцях пристосуваннями. Спосіб здійснюється наступним чином. Із стінки труби вирізають у радіальному напрямі заготовку з концентратором такої робочої довжини, яку дозволяє товщина стінки труби. А також виготовляють пристосування та штифти із сталі, яку можна зварювати. У верхній частині заготовки та пристосувань виготовляють отвір. Для забезпечення співвісності заготовки і пристроїв в момент їх зварювання, спочатку їх фіксують електродуговим аргоновим зварюванням штифтів 3 у отворах до заготовки та пристосувань. Після чого обидва кінці заготовки 1 закріплюють до пристосувань 2 за допомогою зварного з'єднання. Зварювання проводять тільки у верхній частині заготовки з метою усунення впливу високої температури в процесі зварювання. Для цього також додатково охолоджують робочий переріз заготовки зволоженою тканиною, якою заготовку обмотують в місці надрізу. 1 UA 122223 U 5 10 15 20 25 30 Зразок з закріпленими пристосуваннями вільно встановлюють на опорах випробувального пристрою; навантажують ударом у перерізі надрізу. Штифти у отворах до заготовки та пристосувань також підвищують жорсткість звареного комбінованого зразка в момент удару. Визначають енергію, витрачену на руйнування зразка. Оскільки пристосуваннями знаходяться за робочою зоною зразка, то вся енергія витрачається тільки на його руйнування, при цьому довжина зразка на результати випробувань не впливає. Приклад Випробування проводили на зразках з V-подібним вирізом із сталі Х52 виготовлених із труби запасу з товщиною стінки 16 мм. Попередніми випробуваннями було встановлено, що за випробувань стандартних зразків (відомий спосіб 1) були отримані наступні значення KCV: 2 Зразки вирізані вздовж осі труби 257 Дж/см , 2 Зразки вирізані впоперек осі труби 194 Дж/см . На зразках, виготовлених згідно за пропонованого способу, отримано значення KCV-89 2 Дж/см . Відомо, що механічним властивостям вальцьованим сталям властива суттєва анізотропія. Зокрема, опір сталі крихкому руйнуванню за значеннями ударної в'язкості може відрізнятися до 30 % залежно від орієнтації вирізання зразків. При порівнянні представлених результатів видно, що значення KCV сталі Х52 труби запасу, отримані на зразках вирізаних впоперек осі труби, істотно менші від значень, отриманих на зразках вирізаних вздовж осі труби. їх відношення становить 0,75. Однак ще більша анізотропія спостерігається при порівнянні результатів, отриманих на зразках, вирізаних вздовж осі труби та у радіальному напрямі. Опір сталі Х52 магістральних газопроводів крихкому руйнуванню вздовж волокон (зразки у радіальному напрямі) становить тільки 35 % від KCV поперек волокон вальцювання (зразки вздовж осі труби). Запропонований спосіб є також важливий для оцінювання ступеня експлуатаційної деградації сталей при експертизі аварійних відмов на трубопроводах та обладнанні очищення і підготовки природного газу, стальних вузлів мостів, будівельних та портових кранів та іншого обладнання, що експлуатується за кліматичних умов і зазнає сумісного впливу високих експлуатаційних навантажень і корозійно-наводнювального впливу зовнішніх чи технологічних середовищ. Це також необхідно для моніторингу зміни механічних властивостей відповідального обладнання впродовж терміну їх експлуатації і прогнозування залишкового ресурсу їх роботи, а також ранжування нових матеріалів стосовно їх схильності до експлуатаційної деградації. 35 40 45 50 55 Список використаної літератури 1. ГОСТ 7268-82. Сталь. Метод определения склонности к механическому старению по испытанию на ударный изгиб. - М: Издательство стандартов, 2002. - 4 с. 2. Старение труб нефтепроводов / Гумеров А.Г., Зайнуллин Р.С, Ямалеев К.М., Росляков А.В. - М.: Недра, 1995. - 218 с. 3. Авторское свидетельство №1786392, МПК G01N 3/30 Способ испытаний на ударную вязкость тонколистовых образцов с надрезом /Б.А. Ковалев/ опубл. 07.01.1993. Бюл. изобретений СССР № 1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб випробування на ударну в'язкість металу труб з надрізом, що полягає в тому, що заготовку, вирізану в радіальному напрямі стінки труби, із закріпленими на її кінцях стальними пристосуваннями, встановлюють на опорах випробувального пристрою, навантажують ударом за схемою триточкового згину, визначають ударну в'язкість металу стінки труби вздовж волокон прокатування, який відрізняється тим, що закріплення пристосувань до кінців заготовки здійснюють електродуговим зварюванням. 2. Спосіб за п. 1, при якому для усунення структурних перетворень у заготовці внаслідок температурного впливу зварювання додатково охолоджують робочий переріз заготовки зволоженою тканиною, якою заготовку обмотують в місці надрізу. 3. Спосіб за п. 1, при якому для фіксування співвісності заготовки і пристроїв в момент зварювання, а також для підвищення жорсткості комбінованого зразка в момент удару додатково укріплюють його у верхній частині штифтами. 2 UA 122223 U 3 UA 122223 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4