Длительная прочность

Фёдоров · 30.09.2020

Кому не позвоню, никто не сталкивался в плотную!

Вопрос в следующем:

Имеем ряд испытаний с расчётной нагрузкой и температурой.
На основании этих данных построен и проэкстраполирован параметрический полулогарифмический график.

На основании этого графика я могу узнать условный предел длительной прочности по формуле:
Необходимо войти для просмотра

И тут блин НИКТО не знает, что это за коэффициенты а, b, c. С чем их едят и где брать?

Такое чувство, что все эту длительную прочность обходят стороной.

В ПНАЭ Г-7-002-86, СО 153-34.17.471-2003 и другой литературе про них ни слова. Сказано, что это коэффициенты!

Может кто знает?

dist · 02.10.2020

Это формула для определения условных пределов длительной прочности из СО 153-34.17.471-2003. Исходя из методики используется при обработке результатов испытаний, проведенных по плану полных или длительных испытаний (п.2.8 и п.2.9), если у Вас проведены таковые, а не другие. Указанные коэффициенты рассчитываются в программе (см.приложение Б.1.3).

Фёдоров · 02.10.2020

А кто эту программу видел?
Из этих трёх коэффициентов два - это корректирующие коэффициенты получаемые методом наименьших квадратов, вот только какие? И третий коэффициент - это какой?
Одни вопросы.

dist · 02.10.2020

Программа у разработчика, это явно ЦНИИТМАШ.
Вы не указали, какой вид испытаний проведен. Это важно, т.к. при определении длительной прочности металла с наработкой расчет ведется как правило по экспрессному методу, а не по аналитическому как для первых двух.

Фёдоров · 02.10.2020

Проводим по экспресс методу согласно п.2.10 СО 153-34.17.471-2003 . Сталь 15Х5М, змеевик печи.
По этому СО - везде стоит аналитический метод. п 2.10.5.
Выбран экспресс метод согласно РТМ 38.14,006-86

dist · 02.10.2020

Не везде (см.п.3.3.2.7). По параметрической зависимости определяете область и, соответственно, напряжения стадии разрушения. Затем по формуле 49 определяете время до разрушения через приведение испытательных температур к эксплуатационным для напряжений этой стадии. По имеющимся испытательным напряжениям и рассчитанным значениям времени до разрушения строите графики длительной прочности в логарифмических координатах для температуры эксплуатации. По величине приведенного эксплуатационного напряжения находите ресурс эксплуатации до разрушения. На основании полученных данных проводится прогнозирование дополнительного срока эксплуатации.

Фёдоров · 02.10.2020

Попробую, в понедельник.

astrut · 03.10.2020

Давным-давно занимался такими испытаниями.
Из литературы припоминается П. А. Антикайн "Металлы и расчет на прочность котлов и трубопроводов"
Там вроде тема ползучести и длительной прочности неплохо разжевана. И вроде там же показано, что чрезмерное укорочение временнОй базы испытаний (экспресс-метод) может приводить к чересчур оптимистическим результатам. С граничными условиями по температуре/материалу и напряжениям аккуратно надо.

dist · 05.10.2020

Разработка программы испытаний с определением напряжений, температур и временной базы - это отдельный разговор. Изначально речь шла о методе обработки результатов, т.к. коллега Федоров "увяз" в расчетах по аналитическому методу.
Кроме испытаний на длительную прочность должен проводиться еще довольно приличный комплекс других исследований : оценка состояния микроструктуры, фазовый анализ на содержание легирующих элементов в карбидах и т.д.

Фёдоров · 07.10.2020

Итак, начнем разбираться по порядку.
Так как нам надо ускорить испытания, то будем действовать по программе испытаний на повышенных температурах, а именно:
СО 153-34.17.471-2003 говорит, что Т1 больше рабочей, и все, на сколько больше не уточняет.
Полазав по разным источникам выясняю, что больше - это от 30 до 40- гр. С или К, Вот тут пипец расхождения у авторов. Формулы то все в Кельвинах.
Ладно, я взял и всё усреднил, а именно:
Рабочая температура (заявленная заказчиком) 490гр.С
Первые 6ть образцов испытываем на 540 гр. С
Вторые шесть образцов на 590 гр. С.

Напряжения берём по СО 153-34.17.471-2003 и тут пипец загвоздка или ошибка в СТО:
СО 153-34.17.471-2003 говорит, что выбор напряжения следует проводить ориентируясь на 0,6-0,8 предела прочности при заданной температуре. Но тогда Напряжения в основном будут раны или выше предела текучести....
Выбрал напряжения выше предела текучести.
Испытания до сих пор проводятся, осталось 4ре образца, но картина уже складывается и вид её противоречив, а именно:

Как же всетаки правильно рисовать параметрическую зависимость при разных напряжениях и температурах?

СО 153-34.17.471-2003 противоречиво говорит о напряжении, то десятичный логарифм, а на рисунке 2 - просто напряжение, в формулах же десятичный логарифм напряжения.
По координатам Х - тут то же не все однозначно:

СО 153-34.17.471-2003 рекомендует использовать

Необходимо войти для просмотра

Откуда взялась такая формула - я не знаю, она очень похожа на формулу Ларсона-Миллера

Необходимо войти для просмотра

Что же использовать? и что будет правильно?

ЗЫ нигде не могу найти ОСТ 108.901.102-78, может у кого есть?

astrut · 07.10.2020

Фёдоров написал(а):
Рабочая температура (заявленная заказчиком) 490гр.С

Стало быть сталь легированная, возможно, ХМ, без ванадия.

Фёдоров написал(а):
Полазав по разным источникам выясняю, что больше - это от 30 до 40- гр. С или К, Вот тут пипец расхождения у авторов. Формулы то все в Кельвинах.

Т.к. речь здесь не об абсолютном значении а о приращении температуры, то монопенисно, что С, что К, результат один.

Фёдоров написал(а):
Выбрал напряжения выше предела текучести.

Но ведь как только напряжения превышают даже не предел текучести, а предел пропорциональности, возникает деформационное упрочнение материала
Т.е. чистой ползучести уже не получается. А если имеет место упрочнение, то и результаты получатся выше чем на самом деле.

Фёдоров написал(а):
Рабочая температура (заявленная заказчиком) 490гр.С
Первые 6ть образцов испытываем на 540 гр. С
Вторые шесть образцов на 590 гр. С.

Структурные превращения при длительном воздействии температуры - штука тонкая. Для их анализа диаграммы Fe-Fe3C явно недостаточно. Причем, структурные превращения будут происходить и без внешних напряжений, но приложение внешних напряжений изменит кинетику и характер. И не только порообразованием по границам зерен. Да и форма пор будет от напряжений зависеть.

Фёдоров написал(а):
шесть образцов

Цепочкой?

Фёдоров · 08.10.2020

Саша, я попробовал растянуть на пределе текучести - образец рвануло за 15 минут, какая тут длительная прочность, как только он начал течь - все. Щя скачаю график с машины, который получается при испытаниях выше предела прочности.

Образцы рву по одному - нету у меня длинной печки, да и рабочий размах траверсы всего 700мм.

Сталь 15Х5М, просто 490 - это рабочая температура данной установки, на очереди лежит материал на 525гр, но там и без длительной прочности всё ясно, а у этого все на пределе и механика и строчечность и балл зерна и карбиды в цепочке по границам зёрен и обезуглероженность, кароче без длительной прочности картина не ясна....

Фёдоров · 08.10.2020

На время не смотрите - машина живёт в своём непонятном для нас времени.
Общее время испытаний 2,6часа температура 590 С, Напряжение на пределе текучести σ0.2.
Предел текучести при краткосрочных испытаниях - 332,1МПа
Давал 333,3МПа
Из чего следует, что много, надо давать меньше.
Следующий образец стоит на 300МПа, потом поставим на 280МПа.

Необходимо войти для просмотра

Необходимо войти для просмотра

Необходимо войти для просмотра

astrut · 08.10.2020

Фёдоров написал(а):
Сталь 15Х5М, просто 490 - это рабочая температура данной установки

Алексей, я заглянул в справочник, у нее рекомендуемая температура применения до 600 °С. Запас аж 100 градусов. Чтобы провалить ДП на 490 градусах у этой стали, надо сильно постараться. Должно быть что-то сильно не так - химия, структура в состоянии поставки и после эксплуатации, обезуглероживание, неметаллические...
Может, не в ДП причина? Может, посмотреть в сторону циклики или динамики в эксплуатации, напр. скорости нагрева-охлаждения. Ну или Заказчик с температурой наврал

dist · 08.10.2020

Фёдоров написал(а):
СО 153-34.17.471-2003 говорит, что Т1 больше рабочей, и все, на сколько больше не уточняет.

Ответ в п.2.6

Фёдоров написал(а):
Напряжения берём по СО 153-34.17.471-2003 и тут пипец загвоздка или ошибка в СТО:
СО 153-34.17.471-2003 говорит, что выбор напряжения следует проводить ориентируясь на 0,6-0,8 предела прочности при заданной температуре. Но тогда Напряжения в основном будут раны или выше предела текучести....

Если использовать напрямую значения предела прочности, полученные при проведении мехиспытаний, то испытательные напряжения получаются завышенными, что приводит к некорректным результатам. Поэтому применяется коэффициент запаса прочности (n=1,5), а предел прочности берется как средняя величина результатов испытаний.

Фёдоров · 08.10.2020

astrut написал(а):
Алексей, я заглянул в справочник, у нее рекомендуемая температура применения до 600 °С. Запас аж 100 градусов. Чтобы провалить ДП на 490 градусах у этой стали, надо сильно постараться. Должно быть что-то сильно не так - химия, структура в состоянии поставки и после эксплуатации, обезуглероживание, неметаллические...
Может, не в ДП причина? Может, посмотреть в сторону циклики или динамики в эксплуатации, напр. скорости нагрева-охлаждения. Ну или Заказчик с температурой наврал

Я до этого графическим путём все делал, как в ПНАЭ описано, сейчас пробую другой метод, но пока не вьезжаю до конца, короче надо ехать на рыбалку.

Кстати коэффициент запаса прочности 2,5

dist · 09.10.2020

Фёдоров написал(а):
Кстати коэффициент запаса прочности 2,5

Точнее 2,4, когда предел прочности приводится к допускаемым напряжениям. А для длительной прочности и в СО 153-34.17.471-2003, и в РД 10-249-98 используется n=1,5.
Усреднять значения следует для образцов одной партии, что в вашем случае относится к образцам, нарезанным из одной трубы. Объединять в одну партию образцы из разных вырезок можно, если точно известно, что трубы изготовлены из металла одной плавки.

Фёдоров · 19.10.2020

Кароче вопрос подвис, нужно привлекать математика (а я все думал, нахрена нужна такая профессия?) чтобы он разобрался во всех этих примудростях.
Из всей литературы, есть только один специалист, который предложил методику и не постеснялся назвать себя, ну это из современников.
Остальные - либо теоретики, либо "пальцем в небо".
Разбираюсь дальше - самому стало интересно, вопрос профессиональной гордости.
Хочу всётаки добить математическую модель расчёта длительной прочности при краткосрочных испытаниях материала бывшего в эксплуатации.
Документов регламентирующих эти испытания много, но на практике, как я понял, никто этим не занимается.....

dist · 22.10.2020

А что, посчитать по формуле проблема?

Длительная прочность

Профессионал

Вложения

Свой

Профессионал

Свой

Профессионал

Свой

Профессионал

Дефектоскопист всея Руси

Свой

Профессионал

Вложения

Дефектоскопист всея Руси

Профессионал

Профессионал

Вложения

Дефектоскопист всея Руси

Свой

Профессионал

Свой

Профессионал

Свой