Переменном температурном

В ФМИ АН УССР i[70] создана машина с механическим инерционным вибратором для исследования циклической прочности материалов при переменном растяжении в средах с повышенными температурами и давлениями. Постоянное растягивающее усилие на трубчатый образец создается грузом, подвешенным к пружине. Размер циклической нагрузки до 3000 Н (300 кгс), частота 50 Гц, температура до 300°С.

Машина для испытания микрообраз-цов на выносливость при переменном растяжении в условиях нормальных температур типа ВКН показана на рис. 12. Предварительное статическое растягивающее усилие на образец 1 передается грузом Q, а переменное — двойным уравновешенным вибратором направляемого действия 2. Суммарная нагрузка измеряется кольцевым динамометром 3 с датчиками сопротивления, подключенными в измерительную схему. Для изменения амплитуды знакопеременного усилия, развиваемого вибратором при постоянной скорости вращения его валов, вся неуравновешенная масса каждого вала вибратора разделена на две равные части — подвижную и неподвижную. Различная

переменном растяжении—Схема 170

— Испытания на выносливость при переменном растяжении 170

ременный изгиб, переменное растяжение — сжатие, переменное кручение) к. дающей зависимость между амплитудой напряжения а и числом циклов его повторения N. При нанесении в логарифмических координатах левая ветвь кривой оказывается прямолинейной, наклоненной к оси Л/, а правая обычно горизонтальна и соответствующая ордината является пределом выносливости при переменном. изгибе а—1, при переменном растяжении (
При действии переменных напряжений сопротивление материала усталостному разрушению характеризуется кривой усталости (фиг. 2, а, б), получаемой при различных напряженных состояниях с симметричным циклом (переменный изгиб, переменное растяжение — сжатие, переменное кручение) и дающей зависимость между амплитудой напряжения а и числом циклов его повторения N. При нанесении в логарифмических координатах левая ветвь кривой оказывается прямолинейной, наклоненной к оси N, а правая обычно горизонтальна, и соответствующая ордината является пределом выносливости при переменном изгибе ст г, при переменном растяжении (J_I)P, при

2. Среднее значение допускаемых максимальных напряжений указано с учетом целесообразного запаса прочности по сравнению с пределом выносливости материала при переменном растяжении.

Примечания: 1. Значения сттах и А2 — для f — 20 кгц (наиболее распространенная для УЗ станков) и К ^ 4. 2. Среднее значение допускаемых максимальных напряжений указано с учетом целесообразного запаса прочности по сравнению с пределом выносливости материала при переменном растяжении.

Д. А. Роговин исследовал возможность применения точечной контактной сварки в крановых конструкциях и многочисленными экспериментами при переменном растяжении и изгибе образцов и натурных крановых узлов показал, что этот способ сварки приемлем для приварки отбортованных диафрагм к вертикальным листам главных балок на металле толщиной 5 и 6 мм [147].

Вместе с тем, конструктивный непровар в стыковом соединении существенно влияет на сопротивление усталости не только при переменном растяжении, но и при переменном изгибе. При наличии конструктивного непровара, составляющего 40% толщины элемента, прочность стыкового соединения из стали ОХ12НДЛ толщиной 50 мм при симметричном изгибе на базе 107 циклов понизилась на 70—75% [57].

Испытания на выносливость при переменном растяжении— сжатии проводили на образцах диаметром 5 мм в отожженном и термически упрочненном состояниях с частотой 500 Гц на машине электромагнитного типа. Были испытаны сплавы ВТЗ-1 и ВТ8.

— с практической точки зрения менее целесообразен, так как знание величины аср даже при известном среднем температурном напоре не позволяет рассчитать количество переданной теплоты. Следует обратить внимание на то, что при переменном температурном напоре величины аср и а" численно не одинаковы, т. е. аср =jfe а.

Такие же вопросы возникают в ходе анализа данных промышленных и полупромышленных испытаний на коррозионную стойкость труб котла, работающих при переменном температурном 102

Эквивалентным временем тэ при заданной температуре называется время, при котором суммарное удельное уменьшение корродирующего материала равно той же величине, что и при переменном температурном режиме, т, е. эквивалентное время позволяет привести время работы металла при изменяющемся температурном режиме ко времени (эквивалентному) при свободно выбранной температуре ТР. Если эквивалентная температура является однозначно определенной величиной, то эквивалентное время зависит от выбранной температуры ТР, к которой будет приведено время работы металла на фактических уровнях температуры. Суммарное эквивалентное время при заданной температуре Тр и ступенчатом изменении фактической температуры на основе формулы (3.40) выражается следующим образом:

Кроме того, проведены испытания при переменном температурном режиме в интервале температур 540—650 "С, которые начинались с минимальной тем-

пературы (540 °С) и продолжались на этом уровне в течение 72 ч, затем температура в печи поднималась на новую ступень — 560 °С с выдержкой на этом уровне также 72 ч, и так до максимальной температуры — 650 °С. После этого (общая продолжительность такого цикла со ступенчатым подъемом температуры была 432 ч) образцы охлаждались вместе с печами до комнатной температуры. Новый цикл (с понижением температуры) начинался с максимальной температуры (650 °С) в сторону ее снижения с продолжительностью на отдельных ступенях также 72 ч. Печь затем охлаждалась до комнатной температуры. Общее количество циклов со ступенчатым изменением температуры было 8 с суммарным временем испытания 3456 ч. Результаты таких испытаний, дают возможность оценить коррозионную стойкость металла при работе в условиях переменной температуры. Установленные глубины коррозии при переменном температурном режиме приведены на рис. 4.1.

Средневзвешенная температура при испытании перлитных сталей 12Х1МФ, 12Х2МФСР и 12Х2МФБ при переменном температурном режиме в течение 3456 ч в интервале температур 540— 650 °С составляла 593 °С. Расположение изотермической линии при этой температуре на диаграмме InAs —inr показано и на рис. 4.1. В соответствии-с рис. 3.3 проходящая через полученные при переменном температурном режиме опытная точка изотерма соответствует эквивалентной температуре коррозии. Обе от-" меченные изотермы на рис. 4.1 показаны пунктирными линиями.

Оксидная пленка на испытанных при переменном температурном режиме образцах расположена многослойно, где темные полосы чередуются с более светлыми полосами, которые имеют соответственно микротвердость 6,9—7,2 кН/мм2 (690 —720 кгс/мм2) и 8,3—9,4 кН/мм2 (830—940 кгс/мм2) (сталь 12Х1МФ), а также 9,4—10,2 кН/мм2 (940—1020 кгс/мм2) и 12,8 кН/мм2 (1280 кгс/мм2) (сталь 12Х2МФСР). Оксидные слои с поверхностью стали 12Х2МФБ слабо связаны и их микротвердость не удалось определить. Такой результат хорошо согласуется с представленными на рис. 4.3 данными о характере изменения показателя степени окисления стали 12Х2МФБ в зависимости от температуры, а также указывает на высокую чувствительность этой стали к периодическому нагреванию и охлаждению.

Эквивалентное время при заданных температурах металла и продуктов сгорания равно времени, при котором уменьшение удельной массы (глубина коррозии) металла равно той же величине в процессе коррозии в переменном температурном режиме температур металла и газа. Суммарное эквивалентное время при заданных (расчетных) температурах металла Гр и газа Фр и ступенчатом их изменении за время работы т выражается формулой

На рис. 2.12 приведены результаты отжига алмазного индикатора, облученного при переменном температурном режиме,— вначале при температуре 580° С, а затем при более низкой — 410° С. Оба значения температуры отмечены изломом кривой изохронального отжига облученного алмаза. Таким образом, видно, что алмазный индикатор способен ^«запомнить» не только температуру, соответствующую окончанию облучения, но и предыдущую, если она была более высокой.

Плитки марки К применяют для футеровки аппаратов, работающих без резких температурных перепадов, различных емкостей, а также для настила полов, облицовки стен, желобов и т. д., а марки ТК — для футеровки варочных котлов сульфит-целлюлозной и гидролизной промышленности и некоторых других аппаратов, работающих при переменном температурном режиме.

Одним из наиболее распространенных методов расчета дисков при постоянном и переменном температурном поле является метод, разработанный М. И. Яновским.

Плитки марки К применяют для футеровки аппаратов, работающих без резких температурных перепадов, различных емкостей, а также для настила полов, облицовки стен, желобов и т. д., а марки ТК — для футеровки варочных котлов сульфит-целлюлозной и гидролизной промышленности и некоторых других аппаратов, работающих при переменном температурном режиме.