Е. А. Богданов Основы технической
Оценка ресурса по коэрцитивной силе
жүктеу/скачать 6.94 Mb.
|
| 12.5. Оценка ресурса по коэрцитивной силе
Согласно представлениям энергетической теории прочности, каждый материал характеризуется своим значением удельной энергии разрушения. При этом считается, что удельная энергия разрушения не зависит от способа подвода энергии. Для оценки остаточного ресурса необходимо знать две величины: предельное значение энергии разрушения для данного материала и текущее значение поглощенной энергии. Одним из таких методов, позволяющих оценить величину поглощенной энергии, является метод оценки по величине коэрцитивной силы, относящийся к магнитному виду неразрушающего контроля. Установлено, что для ряда конструкционных сталей, относящихся к классу разупрочняемых, с увеличением энергии, затраченной на накопление дефектов и повреждений, одновременно растет и коэрцитивная сила, являющаяся энергетической характеристикой. Работы последних лет в области магнитного контроля напряженно-деформированного состояния и остаточного ресурса металлоконструкций различных объектов позволили установить тесную корреляционную связь (коэффициент корреляции > 0,9) зависимости изменения коэрцитивной силы Нс с механическими свойствами конструкционных сталей (углеродистых СтЗ, Ст20, Ст65, малолегированных 09Г2С, 10ХСНД, 17ПС и др.), с нагруженностью конструкций и накоплением ими повреждений*. Это объясняется единством природы намагничивания металла, упругопластической деформации, накопления повреждений и роста коэрцитивной силы. Установлено, что запас энергии, затрачиваемой на накопление повреждений и разрушений, и соответствующая величина коэрцитивной силы Нс примерно одинаковы для исследованных марок конструкционных сталей как при статическом, так и при переменном, циклическом (усталостном) нагружении. Этот факт является экспериментальным подтверждением энергетической теории разрушения, позволяющей определить базовые параметры для контроля за состоянием металла магнитным методом по величине коэрцитивной силы. В зависимости от состояния стали различают: Н0c - исходное значение коэрцитивной силы; в отожженном состоянии Н0с - минимальное для каждой марки стали; Нст - значение силы, соответствующее уровню внутренних напряжений, равных пределу текучести стали бт; Нсв - значение силы, соответствующее достижению предела статической прочности стали св; Hсуст - значение силы, соответствующее достижению предела усталостной прочности. Величины коэрцитивной силы для некоторых марок сталей в различных состояниях приведены в табл. 12.1. Порядок измерения коэрцитивной силы и соответствующая аппаратура рассмотрены в 7.7. Таблица 12.1
В первом приближении остаточный ресурс может быть оценен отношением Нс/Нвс. При приближении этого отношения к единице остаточный ресурс уменьшается до нуля. Более точно оценить остаточный ресурс можно по номограммам для соответствующей марки стали, приведенным в РД ИКЦ «КРАН» 009-99 «Магнитный контроль напряженно-деформированного состояния и остаточного ресурса сосудов, работающих под давлением, при проведении экспертизы промышленной безопасности». Так, на рис. 12.4 приведены номограммы для контроля малоцикловой усталости и остаточного ресурса конструкций из сталей ВСтЗсп5, 09Г2С, ДС. По вертикали номограмм откладывается число циклов нагружений N, по горизонтали — максимальное значение коэрцитивной силы металла контролируемого объекта Hсmах, А/см. В качестве примера оценим остаточный ресурс сосудов-воздухосборников I и II, результаты контроля которых приведены на рис. 7.14. В соответствии с номограммой для стали ВСтЗсп5 (см. рис. 12.4) воздухосборник II, максимальное значение коэрцитивной силы в котором составляет Нстах = 5,6 А/см, находится в критическом режиме и его эксплуатация должна быть прекращена. Воздухосборник I с Нсmах = 3,5 А/см может работать и далее без ограничений по рабочим параметрам и остаточному ресурсу. При наличии ретроспективных данных о величине коэрцитивной силы и соответствующей наработке чисел циклов нагружений между измерениями остаточный ресурс рассчитывается аналитически по следующей методике. Рис. 12.4. Номограммы для контроля остаточного ресурса сосудов под давлением по величине коэрцитивной силы Зависимость, связывающая текущее значение коэрцитивной силы Нс с ее исходным значением Нc° и соответствующим числом циклов нагружений N, аппроксимируется уравнением где b - коэффициент, определяющий скорость роста Нс. Выразив из последнего выражения N, получим где С1 и С2 – постоянные, определяемые из решения системы трех уравнений с тремя неизвестными (N0, С1 и С2), получаемые после подстановки результатов трех измерений коэрцитивной силы Hci c интервалами ΔN2 и ΔN3; (N0, Hc1), (N0+ ΔN2, Hc2),(N0+ ΔN3, Hc3); N0 – число циклов нагружений, соответствующее первому измерению коэрцитивной силы Hc1. Предельно допустимое число циклов нагружений получают из уравнения: Остаточный ресурс в числах циклов нагружения определют из выражения • См.: Попов Б.Е. и др. Магнитный контроль напряженно-деформированного состояния и остаточного ресурса сосудов, работающих под давлением // Безопасность труда в промышленности. — М., 2001. — № 3. — С. Результаты измерения коэрцитивной силы могут быть использованы также для проверки соответствия фактического напряженного состояния допускаемым напряжениям по условию прочности или устойчивости, установленным соответствующими нормативными документами. Проверку выполняют по условию где Нскр — критическая величина коэрцитивной силы, соответствующая допускаемому напряжению и определяемая по номограмме (см. рис. 7.11). жүктеу/скачать 6.94 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||