Е. А. Богданов Основы технической
Способы отбора проб металла и получения информации о его свойствах
жүктеу/скачать 6.94 Mb.
|
| 11.6. Способы отбора проб металла и получения информации о его свойствах
В металловедение информацию о механических свойствах, структуре и строении изломов получают, используя следующие способы отборв проб металла: 1 – вырезка массивной пробы; 2 – без вырезки металла; 3 – отбор малых проб; Каждый из этих способов имеет свои достоинства и недостатки (табл. 11.2) [12]. Первый способ, предусматривающий вырезку проб в виде круга или квадрата определенного размера, дает наиболее представительную информацию, однако требует проведение восстановительных работ с применением сварки. Второй способ имеет принципиальный недостаток, связанный с проведением исследования в тонком поверхностном слое, часто отличающимся по структуре, химическому составу и свойствам от металла в объеме проката. Кроме того, в этом случае невозможно использование методов фрактографии для оценки степени повреждаемости металла. Третий способ, разработанный в ЦНИИПСК им. Мельникова, в определенной степени сочетает достоинства первых двух. Таблица 11.2
Метод малых проб основан на корреляции механических свойств и химсоставом сталей и сплавов. Корреляция описывается регрессионными зависимостями, полученными на основе обработки соответствующих экспериментальных данных. Малая проба имеет размер (1,2...1,5) х (5...10) х (15...25) мм и отбирается обычно с внутренней стороны объекта механическим (скол, спил, срез), электроэрозионным или иным способом, обеспечивающим получение микропробы требуемых размеров без деформации металла. Места микропроб обычно подвергаются механической зачистке до устранения концентраторов напряжений без проведения дополнительного восстановительного ремонта. Выбор способа отбора проб и общий объем исследований зависит от характера решаемой задачи и в каждом конкретном случае определяется организацией, проводящей техническое диагностирование. При отборе малых проб, используя методы регрессионного анализа, в принципе возможно получение того же объема информации о металле, как и при вырезке массивной заготовки, а именно о прочностных характеристиках, о категории стали и степени ее повреждаемости (охрупчивания) в процессе эксплуатации. Это позволяет оценить весь комплекс фактических свойств металла при проведении технического диагностирования или паспортизации оборудования. Основные методические трудности оценки механических свойств стали при использовании малых проб связаны с установлением регрессионных зависимостей, позволяющих оценивать свойства стали по результатам исследования малых проб, а также с необходимостью принятия специальных мер, позволяющих исключить пластическую деформацию металла при отборе проб. Методика оценки механических свойств с использованием микропроб вошла в ряд нормативных документов, в частности, в РД 03-380-00 «Инструкция по обследованию шаровых резервуаров и газгольдеров для хранения сжиженных газов под давлением», РД 03-410-01 «Инструкция по проведению комплексного технического освидетельствования изотермических резервуаров сжиженных газов». Основные прочностные характеристики — предел текучести бт и предел временного сопротивления бв на микропробах определяют по результатам спектрального (химсостав), металлографического и дюрометрического (измерение твердости) анализов по следующим уравнениям регрессии: где - напряжение трения решетки - железа, ; - напряжение – напряжение за счет упрочнения стали перлитом, П, МПа (здесь П – процент перелитной составляющей); - напряжение за счет упрочнения твердого раствора легирующими элементами в зависимости от их концентрации в процентах по массе, МПа: - напряжение за счет упрочнения дислокациями, оценивается по плотности дислокаций , - напряжение за счет упрочнения стали дисперсными частицами: где G – модуль сдвига (8,4·104 МПа); b – вектор Бюргерса (5,5·10-7 мм); - межчастичное расстояние, мм; D – размер (диаметр) дисперсных упрочняющих частиц, мм; Ky – коэффициент, Ky = 20 МПа·мм1/2; d – средний (условный) эффективный размер зерна феррита, мм. Степень охрупчивания металла в процессе эксплуатации при отборе микропроб оценивается по результатам дюрометрических и электроннофрактографических анализов. Определение степени охрупчивания Tк в результате пластической деформации (наклепа) в зонах изменения формы элемента конструкции или выявленных зонах концентрации напряжений (например, с помощью ММП) осуществляется по соотношению где Ки = 0,16 0С/МПа; - твердость металла по шкале Виккерса после эксплуатации (на момент измерения твердости) и в исходном состоянии (до эксплуатации) соответственно. При отсутствии сведений о твердости стали в исходном состоянии в качестве исходного принимают среднее значение трех измерений твердости вне зоны развития пластической деформации (концентрации напряжений) соответствующего элемента конструкции. В этом случае твердость как в исходном состоянии, так и после эксплуатации измеряют с помощью переносных твердомеров. Степень межзеренного охрупчивания металла, вызванную ослаблением границ зерен из-за наводороживания, сульфидного и хлоридного растрескивания и иных неблагоприятных процессов, определяют по величине межзеренного разрушения FМ в хрупком изломе по сравнению с хрупким изломом исходного состояния. Изломы для электрон но-фрактографического анализа получают при разрушении микропроб, предварительно охлажденных в жидком азоте для получения хрупкого излома, обеспечивающего наличие на поверхности «хрупкого квадрата». Определение доли межзеренной составляющей Fм, указывающей на повреждение границ зерен, осуществляют в соответствии с методическими указаниями МР5-81 «Расчеты на прочность в машиностроении. Фрактографический метод определения критической температуры хрупкости металлических материалов» (М: ВНИИНМАШ, 1981). Суммарную степень охрупчивания стали TК, включающую внутризеренное охрупчивание, вызванное наклепом внутренних объемов зерен, и межзеренное, обусловленное ослаблением границ зерен, определяют по уравнению где А=10 0С для основного металла с ферритно – перлитной структурой и А=20 0С для металла сварного шва и околошовной зоны со структурой мартенсита и бейнита; - приведенная доля межзеренной составляющей после эксплуатации (на момент проведения анализа) и в исходном состоянии (до эксплуатации), %. жүктеу/скачать 6.94 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|