Испытания вырезаемых

Показатели надежности определяют расчетами, проведением испытаний и обработкой результатов статистических данных эксплуатации, моделированием на ЭВМ. Расчеты производят главным образом при проектировании изделий в целях прогнозирования ожидаемой надежности для данного варианта изделия. Испытания выполняют на этапе опытного образца и серийного производства изделия. Испытания подразделяются на определительные, в результате которых определяют показатели надежности; контрольные, имеющие целью контроль качества технологического процесса, обеспечивающего надежность не ниже заданной; ускорение, в ходе которого используют факторы, ускоряющие процесс возникновения отказов; неразрушающие, основанные на применении методов дефектоскопии, а также на изучении косвен-

Индекс расплава определяют по специальной методике на приборе для измерения индекса расплава термопластов в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора. Испытания проводят на материале, стаблетированном при 100 кГ/см2. Для таблетирования берется навеска 4 — 5 мг. Испытания выполняют при температуре потери прочности под нагрузкой 12,5 кГ.

Для оценки износа и коэффициента трения металлических и неметаллических материалов используют машину И-47-К-54. Образцы на этой машине закрепляют в специальных головках, смонтированных на концах валов. С целью обеспечения самоустановки образца головка на приводимом во вращение валу имеет шаровую опору. Испытания выполняют на двух кольцевых образцах (внешний диаметр 28 мм, внутренний 20 мм, высота 10—15 мм), трущихся торцами. Число оборотов образцов можно изменять в пределах от 100 до 5000 в минуту. Для

Лабораторные испытания выполняют на моделях [39, 40, 43, 47, 48, 49, 51, 53] на специальных машинах трения. Простота испытательного оборудования, экспрессность методов, сравнительно небольшая стоимость испытаний делают их наиболее рациональным видом испытаний при заводском контроле качества серийно выпускаемых изделий и при отработке отдельных этапов технологического режима разрабатываемых изделий. Ввиду сложности явлений, сопровождающих процессы трения и изнашивания при проведении лабораторных испытаний по определению фрикцион-но-износных характеристик значительное внимание должно быть уделено применению методов подобия и моделирования [7, 15, 17, 18, 20, 32, 40, 43, 48, 51, 52, 53].

Испытание проводят по отдельным ступеням в порядке увеличения скорости скольжения от 0,125 до 7,5 м/с. Продолжительность испытания на каждой ступени составляет 15 мин; на 10-й и 15-й минутах испытания выполняют замеры момента трения и температуры. Давление при испытании постоянное и такое, при котором работает пара трения в исследуемом натурном узле. При увеличении скорости трения от 0,125 до 7,5 м/с частота вращения вала ступенчато увеличивается в последовательности: 1,67; 3,33; 8,33; 11,7; 16,7; 25; 33,3; 50; 66,7; 83,3; 100 с"1. По мере увеличения частоты вращения (скорости скольжения) температура в зоне трения возрастает и может достигать 1200— 1400 °С. Используя результаты замер а момента трения (по ним рассчитывают коэффициент трения) и температуры по отдельным ступеням испытания, строят зависимость коэффициента трения от температуры.

Испытания выполняют деформацией образца под прессом сжимающей нагрузкой с расположением кольцевых швов по оси приложения нагрузки (см. рис. 5.18,6). Для образцов с продольным сварным швом шов располагают в диаметральной плоскости, перпендикулярной действию сжимающей нагрузки (см. рис. 5.18, а).

Лабораторные испытания выполняют на плоских, цилиндрических или трубчатых образцах в печах при определенных температурах, которые поддерживаются с точностью ±5°С и фиксируются, в газовых средах, имитирующих состав продуктов сгорания энергетических топлив, или в водяном паре. Размеры плоских и цилиндрических образцов должны соответствовать требованиям ГОСТ 6130-71. Грани образцов должны быть скруглены радиусом 1,5 мм, чтобы избежать скалывания по ним окисных пленок. При лабораторных испытаниях, имитирующих воздействие продуктов сгорания, на поверхности образцов периодически наносят золовые отложения. Эти отложения могут быть реальными, взятыми с парогенератора, или синтетическими, но близкими по составу к натуральным. При испытании в водяном паре необходимо во избежание подсоса воздуха поддерживать избыточное давление не менее 0,005 МПа (0,05 кгс/см2). Установки для проведения лабораторных испытаний разработаны ЦНИИТмаш и ЦКТИ. Продолжительность лабораторных испытаний должна составлять 5—10 тыс. ч с периодическим отбором образцов через определенные промежутки времени.

Промышленные и эксплуатационные испытания выполняются непосредственно на парогенераторах. Эти два вида испытаний друг от друга отличаются разными требованиями к комплексу сведений о контрольных участках труб в исходном состоянии и полноте информации об условиях их эксплуатации.

Для обеспечения нормальной работы конструкции сварное соединение должно обладать достаточной прочностью и пластичностью, коррозионной стойкостью и другими свойствами. С этой целью проводят комплекс испытаний, в том числе при статических и ударных нагрузках, регламентируемых ГОСТ 6996—66. Образцы для испытаний отбирают из реальных конструкций или специальных узлов и макетов, сваренных в условиях, идентичных условиям изготовления реальной конструкции. Обычно испытания выполняют при комнатной температуре, однако в соответствии с техническими условиями на данный вид продукции их могут проводить как при пониженных, так и при повышенных температурах.

Гидравлические испытания выполняют с целью проверки отливок -на прочность и плотность. Перед испытаниями отливку герметизируют водонепроницаемыми заглушками, крепление которых рассчитано на определенное давление. Изделие заполняют водой или керосином.

применяют круглые образцы (рис. 2.1). В таком образце наиболее важны два размера: диаметр d испытуемой части и расчетная длина IQ. Испытания выполняют на разрывных машинах различных конструкций. По результатам испытаний машина записывает диаграмму растяжения (рис. 2.2). По оси абсцисс в определенном масштабе указывается удлинение образца (в миллиметрах), по оси ординат — приложенная к нему нагрузка.

Для определения механических характеристик сварных соединений оболочек давления по результатам испытания вырезаемых поперек сварного шва образцов необходимо иметь в виду следующие моменты. Во-первых, тип оболочки (цилиндрическая, коническая, сферическая и т.п.) задает определенный характер нагружения их сварных соединений. Если в одних случаях (сферические, цилиндрические оболочки) для конструкций характерно постоянное значение двухосности нагружения в стенке п (см. рис. 2.1), то ятя других типов оболочковых конструкций (например, тороидатьные, каплевидные) схема нагружения сварных соединений определяется их месторасположением в конструкции. В связи с этим образцы должны иметь размеры поперечного сечения, обеспечивающие конструктивное значение параметра нагружения стенки п в месте вырезки образца (последнее возможно при /7 = 0 — 0,5). Во-вторых, относительные параметры мягких прослоек в вырезаемых образцах и конструкции должны иметь одинаковые значения с целью обеспечения одинакового уровня контактного упрочнения прослоек при их на-гружснии в составе оболочек давления и при эксперименальном определении характеристик О^/о) и ^ к(о\ ПРИ испытании образцов на статическое растяжение. В тех случаях, когда одно из приведенных условий не может быть выполнено при вырезке образцов (например, не представляется возможным моделировать двухосность нагружения стенки конструкций в пределах ее изменения [0,5; 1,0] путем вариации геометрической формы поперечного сечения образцов), на практике прибегают к пересчету результатов, полученных при испытании образцов, на реальные конструкции /104, 107/. При этом для данной операции весьма полезными могут быть полученные в настоящей работе соотношения (3.62) — (3.65), которые позволяют путем их подстановки в (3. 1 0) оценить влияние геометрических параметров соединений и их поперечного сечения на механические характеристики стг и <тв. Например, для соединений оболочковых конструкций, ослабленных прямолинейной мягкой прослойкой, можно записать:

Для определения механических характеристик сварных соединений оболочковых конструкций необходимо прежде всего замерить геометрические размеры соединений, вырезаемых образцов и в конструкции, после чего подсчитываются относительные параметры к^о), \о)> к(к) и п (на основании данных о месторасположении сварного шва в оболочке, см. рис. 2.1). Затем по зависимостям (3.62) — (3.65) подсчитывается соответствующее поперечному- сечению образца значение Кк^ (отвечающее конкретной геометрии мягкой прослойки). И, наконец, по (3.68) определяется величина А"* с учетом экспериментальных значений °тв(оъ полученных в результате испытания вырезаемых образцов.

В работе /108/ нами была рассмотрена методика оценки механических характеристик сварных соединений труб большого диаметра, ослабленных разупрочненными участками (прослойками), по результатам испытания вырезаемых образцов поперек сварного шва.

значений механических характеристик сварных соединений при их оценке на основании результатов испытания вырезаемых образцов.

Второй подход, позволяющий повысить достоверность получаемых значений механических характеристик сварных соединений оболочковых конструкций по данным испытания вырезаемых из них образцов, заключается в создании условий нагружения сварных соединений образцов, близких к реальным, реализуемым в конструкциях. Например, для кольцевых стыков толстостенных труб или оболочковых конструкций, ослабленных наклонными прослойками, характерным является отсутствие поперечных смещений соединяемых мягкой прослойкой элементов в силу большой поперечной жесткости конструкции. При испытании образцов, вырезаемых из данной конструкции, подобные условия могут быть реализованы путем их нагружения в контейнере (рис. 3.40,а), стенки которого препятствуют взаимному смещению соединяемых прослойкой элементов, либо конструктивно путем создания необходимой поперечной жесткости испытываемых образцов. Последнее может быть обеспечено за счет испытания образцов, выполненных с двумя наклонными прослойками, противоположно ориентированными для компенсации сдвиговых усилий, возникающих при их нагруже-нии (рис. 3.40,б,в) /109/. В качестве примера на рис. 3.41 приведено со-

Следует отметить, что в ряде случаев в связи с недостаточной кольцевой жесткостью конструкций в последних реализуется схема нагружения, которая является промежуточной между- "мягкой" и "жесткой" схемой нагружения. Это в первую очередь отно-стится к тонкостенным конструкциям протяженных размеров, имеющим недостаточно большую жесткость. Для данного случая достоверная оценка механических характеристик сварных соединений с наклонной мягкой прослойкой может быть получена путем испытания вырезаемых образцов в контейнере с подпружиненными стенками, обеспечивающими поперечные смещения соединяемых элементов в процессе нагружения образцов, соответствующие податливости оболочковой конструкции /110/. Данный контейнер (рис. 3.42) включает в себя накладные пластины 7, плотное прилегание которых к образцу, вырезаемому из оболочки и имеющему определенную кривизну поверхности, осуществляется за счет вкладышей 2, поджимаемых к образцу подпружиненными болтами 3. Форма вкладышей подбирается в зависимости от кривизны поверхности оболочковых конструкций.

Для определения механических характеристик сварных соединений оболочек давления по результатам испытания вырезаемых поперек сварного шва образцов необходимо иметь в виду следующие моменты. Во-первых, тип оболочки (цилиндрическая, коническая, сферическая и т.п.) задает определенный характер нагружения их сварных соединений. Если в одних случаях (сферические, цилиндрические оболочки) для конструкций характерно постоянное значение двухосности нагружения в стенке п (см. рис. 2.1), то для других типов оболочковых конструкций (например, тороидш1ьные, каплевидные) схема нагр\ткения сварных соединений определяется их месторасположением в конструкции. В связи с этим образцы должны иметь размеры поперечного сечения, обеспечивающие конструктивное значение параметра нагружения стенки п в месте вырезки образца (последнее возможно при п = 0 — 0,5). Во-вторых, относительные параметры мягких прослоек в вырезаемых образцах и конструкции должны иметь одинаковые значения с целью обеспечения одинакового уровня контактного упрочнения прослоек при их на-гружении в составе оболочек давления и при эксперименальном определении характеристик <3Т/0\ и <^в(о) ПРИ испытании образцов на статическое растяжение. В тех случаях, когда одно из приведенных условий не может быть выполнено при вырезке образцов (например, не представляется возможным моделировать двухосность нагружения стенки конструкций в пределах ее изменения [0,5; 1,0] путем вариации геометрической формы поперечного сечения образцов), на практике прибегают к пересчету результатов, полученных при испытании образцов, на реальные конструкции /104, 107/. При этом для данной операции весьма полезными могут быть полученные в настоящей работе соотношения (3.62) — (3.65), которые позволяют путем их подстановки в (3.10) оценить влияние геометрических параметров соединений и их поперечного сечения на механические характеристики СГТ и СТВ. Например, для соединений оболочковых конструкций, ослабленных прямолинейной мягкой прослойкой, можно записать:

Для определения механических характеристик сварных соединений оболочковых конструкций необходимо прежде всего замерить геометрические размеры соединений, вырезаемых образцов и в конструкции, после чего подсчитываются относительные параметры к/gv A./Q), К(К) и п (на основании данных о месторасположении сварного шва в оболочке, см. рис. 2.1). Затем по зависимостям (3.62) — (3.65) подсчитывается соответствующее поперечному' сечению образца значение Кк^ (отвечающее конкретной геометрии мягкой прослойки). И, наконец, по (3.68) определяется величина АЛФ с учетом экспериментальных значений °тв(0)> полученных в результате испытания вырезаемых образцов.

В работе /108/ нами была рассмотрена методика оценки механических характеристик сварных соединений труб большого диаметра, ослабленных разупрочненными участками (прослойками), по результатам испытания вырезаемых образцов поперек сварного шва.

значений механических характеристик сварных соединении при их оценке на основании результатов испытания вырезаемых образцов.

Второй подход, позволяющий повысить достоверность получаемых значений механических характеристик сварных соединений оболочковых конструкций по данным испытания вырезаемых из них образцов, заключается в создании условий нагружения сварных соединений образцов, близких к реальным, реализуемым в конструкциях. Например, для кольцевых стыков толстостенных труб или оболочковых конструкций, ослабленных наклонными прослойками, характерным является отсутствие поперечных смещений соединяемых мягкой прослойкой элементов в силу большой поперечной жесткости конструкции. При испытании образцов, вырезаемых из данной конструкции, подобные условия могут быть реализованы путем их нагружения в контейнере (рис. 3.40,я), стенки которого препятствуют взаимному смещению соединяемых прослойкой элементов, либо конструктивно путем создания необходимой поперечной жесткости испытываемых образцов. Последнее может быть обеспечено за счет испытания образцов, выполненных с двумя наклонными прослойками, противоположно ориентированными для компенсации сдвиговых усилий, возникающих при их нагруже-нии (рис. 3.40,б,в) /109/. В качестве примера на рис. 3.41 приведено со-

Следует отметить, что в ряде случаев в связи с недостаточной кольце-вой жесткостью конструкций в последних реализуется схема нагружения, которая является промежуточной между "мягкой" и "жесткой" схемой нагружения. Это в первую очередь отно-стится к тонкостенным конструкциям протяженных размеров, имеющим недостаточно большую жесткость. Для данного случая достоверная оценка механических характеристик сварных соединений с наклонной мягкой прослойкой может быть получена путем испытания вырезаемых образцов в контейнере с подпружиненными стенками, обеспечивающими поперечные смещения соединяемых элементов в процессе нагружения образцов, соответствующие податливости оболочковой конструкции /110/. Данный контейнер (рис. 3.42) включаете себя накладные пластины J, плотное прилегание которых к образцу, вырезаемому из оболочки и имеющему определенную кривизну поверхности, осуществляется за счет вкладышей 2, поджимаемых к образцу подпружиненными болтами 3. Форма вкладышей подбирается в зависимости от кривизны поверхности оболочковых конструкций.