Испытаний крупногабаритных

Данные по коррозионной стойкости котельных сталей в продуктах сгорания энергетических топлив, водяном паре и воздухе необходимы для создания нормативных материалов, регламентирующих расчеты коррозионных утонений труб поверхностей нагрева, для установления научно обоснованных предельных температур применения различных марок стали и в ряде других случаев. В то же время единой общепризнанной методики коррозионных испытаний котельных сталей до последнего времени не существовало. Такая методика была создана в результате многолетних комплексных исследований, в которых принимали участие ЦНИИТмаш, ЦК.ТИ, МО ЦК.ТИ, ТПИ и ВТИ. Этими организациями выпущен общесоюзный стандарт «Котлы паровые. Методика коррозионных испытаний» ОСТ 108.030.01-75.

Расчетные нормы качества пара, котловой и питательной воды предназначаются для проектных расчетов. Эти нормы базируются на данных большого числа тепло-химических испытаний котельных агрегатов, а также длительных эксплуатационных наблюдений. Эксплуатационные нормы соле- и кремнесодержания котловой воды устанавливаются на основе результатов теплохимическо-го испытания данного котла или аналогичного котла такой же паропроизводительности и с такими же по схеме и конструкции внутрикотловыми устройствами. Водный режим барабанных котлов нормируется при этом не только по соображениям получения чистого пара, но и по требованиям предупреждения накипеобразования и развития коррозии. Основными нормируемыми показателями качества пара на входе в турбину являются допустимые значения его соле- и кремнесодержания. Нормируются также допустимые концентрации в паре СО2 и NH3 с целью предотвращения коррозии обратных кон-денсатопроводов, а также оборудования, имеющего детали, изготовленные из латуни или других медных сплавов, подверженных аммиачной коррозии. Расчетные нормы качества пара на входе в турбину для давления пара от

!11-8. Финг ер Е. Д. и др. Методика испытаний котельных установок, изд-во «Энергия», 1964.

11-9. Ослопов О. И., Иванов А. Г., П о п о в А. А., О методике режимно-наладочных испытаний котельных установок по экспресс-методу, «Электрические станции», 1965, № 3.

Эта операция по своему существу является наиболее совершенным методом тарировки сечений рекомендуемыми методиками испытаний котельных установок [Л. 3, 24, 25].

3. Ф и н г е р Е. Д., Б о и к о Г. Г., А в д е е в а А. А., Т р е м б о в-л я В. И., Методика испытаний котельных установок, изд-во «Энергия», 1964. 1

14. Ослопов О. И., Иванов А. Г., Попов А. А., О методике режимно-наладочных испытаний котельных агрегатов по экспресс-методу, «Электрические станции», 1965, № 3.

15. Методика испытаний котельных установок, ОРГРЭС. М., «Энергия», 1964.

В книге рассматриваются вопросы проведения испытаний котельных установок, а также дано описание измерительных приборов, применяемых при теплотехнических испытаниях, указаны способы и правила их установки. Приводится справочный материал, необходимый при обработке результатов опытов и составлении тепловых балансов. При составлении книги использованы нормативные материалы ВТИ, ОРГРЭС, ЦКТИ, Центроэнергоцветмета (ныне Промэнерео), Центроэнергочермета и других организаций.

Установленные таким порядком трубки при измерениях должны передвигаться по сечению трубопровода одновременно и через одинаковые промежутки времени. Контрольная пневмометричеокая трубка устанавливается в любой точке рассматриваемого сечения. При тарировках сечений во время эксплуатационных испытаний котельных установок обычно пользуются двумя пневмометрическими трубками, одна из которых устанавливается как контрольная.

Оптический пирометр типа ОППИР-55 конструктивно отличается от ОП. В ОППИР-55 телескоп пирометра представляет одно целое с показывающим прибором, и тем самым обеспечивается известное удобство при пользовании этим прибором во время испытаний котельных установок.

Получаемый массив экспериментальных данных позволяет аттестовать материалы по сопротивлению разрушению при статическом, циклическом и ударном нагружении с определением предела усталости ст.ь статической (Kic) и циклической (Kifc, K^) трещиностойкости на основе испытаний крупногабаритных образцов линейной механики разрушения с построением (при циклическом нагружении) кинетической диаграммы усталостного разрушения (КДУР), а также показателей сопротивления разрушению при ударном нагружении -критические температуры хрупкости КТХ, ударная вязкость.

Пример 'Л. Приведем результаты испытаний крупногабаритных модельных образцов, имеющих форму диска со срезанными сегментами. Если такой диск нагружать центробежными силами, вращая его в своей плоскости, то в центральной части диска (где располагалась заранее созданная трещина) возникает двухосное растяжение с отношением главных напряжений один к двум, как ато имеет место в стенке цилиндрического сосуда давления. Диски толщиной 150 мм были изготовлены из стали 24X211МФА, (а„-~ = 800 Н/мм2, от =-(>(>() (1/Mvr) и имели трещину -в одном случае прямоугольную, а в другом — полузллиптическую (//(2с) принимает значения в диапазоне от 1/3 до 1/4). Результаты так называемых разгонных испытаний приведены па рис. 35.8. Критические напряжения вычислялись через разрушающее число оборотов диска по известным формулам сопротивления материалов, а предел трещиностойкостп—но (33.3). Пз уравнения (33.5) находим зависимость разрушающих напряжении от длины трещины для разных показателей степени г/. Па рис. 35.8 даны критические диаграммы и пределы трещппостопкости для разных значений q. Видно, что наилучшее совпадение с опытом дает <\ ~ 4 (здесь Кг — 7800 Н/мм1''2). Отметим, что значения пределов трещнностой-кости, подсчитанные но разрушающим напряжениям для трещин разной формы совпали между собой [27J.

С целью экономии материала при проведении испытаний крупногабаритных образцов разработана [175] конструкция сборного образца для испытания на усталость (рис. 10). Образец состоит из двух

Вибровозбудители имеют широкую номенклатуру и развивают усилия от единиц до сотен тысяч ньютон. Однако во многих случаях применение мощных вибровозбудителей нецелесообразно с технической точки зрения, так как с ростом размеров испытуемого объекта растут габариты и вес приспособления, применяемого для его крепления к столу возбудителя. Ряд объектов нельзя установить на вибровозбудитель. Поэтому для испытаний крупногабаритных объектов применяют вибростенды, содержащие несколько вибровозбудителей сравнительно небольшой мощности, возбуждающих механические колебания в различных точках в соответствии с программой. Управление вибровозбудителями осуществляют как от одного источника сигнала, так и с помощью нескольких взаимосвязанных задающих генераторов. В зависимости от цели испытания, в цепи каждого вибровозбудителя могут быть установлены регулируемые фазовращатели, наборы фильтров или другая аппаратура для формирования сигнала заданных параметров. Анализ вибраций испытуемого объекта ведется, как правило, по показаниям большого числа датчиков — датчиков ускорения, скорости, перемещения, датчиков силы, импендансных головок и т. д. [2, 10].

Рис.6.5.2. Схема установки для испытаний крупногабаритных дисковых образцов в условиях двухосного изгиба, в том числе при наличии коррозионной среды

Наглядное представление о влиянии подобного линейного инициатора на сопротивляемость разрушению дают результаты испытаний крупногабаритных цилиндрических панелей, которые были вырезаны

Возможности метода имитационного моделирования можно показать на примере анализа кинетики разрушения сварных штуцерных соединений оболочковых конструкций, работающих в условиях малоциклового нагружения при двухосном поле растягивающих напряжений. Экспериментальной основой для создания банка исходной статистической информации послужили результаты испытаний крупногабаритных образцов со сварными штуцерными соединениями [155, 157].

163. Лукьянов В.Ф,, Сигаев А.А. Установка для испытаний крупногабаритных образцов при двухосном растяжении и изгибе // Заводская лаборатория. 1971. № 6. С. 730-732.

Пример 3. Приведем результаты испытаний крупногабаритных модельных образцов, имеющих форму диска со срезанными сегментами. Если такой диск нагружать центробежными силами, вращая его в своей плоскости, то в центральной части диска (где располагалась заранее созданная трещина) возникает двухосное растяжение с отношением главных напряжений один к двум, как это имеет место в стенке цилиндрического сосуда давления. Диски толщиной 150 мм были изготовлены из стали 24Х2НМФА, (ав = •= 800 Н/мм2, ат = 660 Н/мм?) и имели трещину — в одном случае прямоугольную, а в другом — полуэллиптическую (//(2с) принимает значения в диапазоне от 1/3 до 1/4). Результаты так называемых разгонных испытаний приведены па рис. 35.8. Критические напряжения вычислялпсь через разрушающее число оборотов диска по известным формулам сопротивления материалов, а предел трещшгостойкости —- по (33.3). Пз уравнения (33.5) находим зависимость разрушающих напряжений от длины трещины для разных показателей степени q. Па рис. 35.8 даны критические диаграммы и пределы трещиностойкости для разных значений q. Видно, что наилучшее совпадение с опытом дает q — 4 (здесь Кг = 7800 Н/мм3'2). Отметим, что значения пределов трещиностойкости, подсчитанные по разрушающим напряжениям для трещин разной формы совпали между собой [27].

Приращение длины трещины Д/ на различных стадиях статического нагружения в процессе испытаний крупногабаритных образцов фиксировалось методом красок, что позволяло с достаточной точностью измерять А/ на поверхности излома образца. Удлинение AL6 образца с кольцевой трещиной измеряли индикатором часового типа с ценой деления 0,01 мм и датчиками консольного типа [1, 2]. База измерений L6 составляла 30...60 мм для крупногабаритных (серии ОЦР-90; ОЦР-70, ОЦР-35, ОЦР-30) и 20...25 мм для малогабаритных (серии ОЦР-17, ОЦР-15) образцов.

Расчетные методы анализа ползучести элементов машин применяются в настоящее время в основном для деталей достаточно простой конфигурации. Определение характеристик ползучести для конструкций сложной формы, как правило, сопряжено со схематизацией геометрии и с использованием упрощающих допущений, снижающих степень достоверности расчета. В то же время проведение испытаний крупногабаритных изделий на длительную прочность при высоких температурах связано с созданием специальных экспериментальных установок и требует больших материальных затрат. Зачастую такие испытания практически неосуществимы, ввиду чрезвычайно большой длительности процессов ползучести в реальной эксплуатации.