Установка для оценки склонности металла труб и сварных соединений к стресс-коррозии

Полезная модель относится к области испытания материалов на прочность, а в частности для оценки склонности металла труб к стресс-коррозионным испытаниям в агрессивной среде при двухосном напряженном состоянии на циклические нагрузки. Технический результат заключается в точности определения процесса зарождения и развития стресс-коррозионных трещин в металле труб в течение всего времени проведения эксперимента. Установка состоит из образца испытуемой трубы и жесткой вставки с проточкой в центральной ее части и силовой рамы, на которой закреплена ячейка с агрессивной средой, при этом она дополнительно снабжена двумя пьезоэлектрическими преобразователями, установленными с двух сторон от ячейки с агрессивной средой и ультрозвуковым дефектоскопом, соединенным с пьезоэлектрическими преобразователями. 2 илл.

Полезная модель относится к области испытания материалов на прочность, а в частности для оценки склонности металла труб к стресс-коррозионным испытаниям в агрессивной среде при двухосном напряженном состоянии на циклические нагрузки.

Известен образец для испытания труб на прочность, состоящий из фрагмента испытуемой трубы и жесткой вставки с проточкой в ее центральной части (см. патент РФ 2174225, МПК⁸ G01N 3/08, опубл. 27.09.2001 г.).

Недостатком аналога является низкая точность испытания при оценке склонности металла труб к стресс-коррозии т.к. по толщине образца невозможно создать однородное поля растягивающих напряжений, подвести агрессивную среду и создать реальные циклические нагрузки.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является установка для оценки склонности металла труб к стресс-коррозии, состоящая из образца испытуемой трубы и жесткой вставки с проточкой в центральной ее части и силовой рамой, на которой закреплена ячейка с агрессивной средой (см. патент РФ на полезную модель 80237, МПК⁸ G01N 3/08, опубл. 27.01.2009 г.)

Недостатком прототипа является отсутствие контроля за процессом зарождения и развития стесс-коррозионных трещин с течением времени.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение точности и контроль процесса зарождения и развития стресс-коррозионных трещин в металле труб и сварных соединениях в течение всего времени проведения эксперимента.

Решение технической задачи достигается тем, что в известной установке для оценки склонности металла труб и сварных соединений к стресс-коррозии, состоящей из образца испытуемой трубы и жесткой вставки с проточкой в центральной ее части и силовой рамой, на которой закреплена ячейка с агрессивной средой, согласно полезной модели, она дополнительно снабжена двумя пьезоэлектрическими преобразователями, установленными с двух сторон от ячейки с агрессивной средой и ультразвуковым дефектоскопом, соединенным с пьезоэлектрическими преобразователями.

Данная конструкция позволит повысить точность определения процесса зарождения и развития стресс-коррозионных трещин в металле труб и сварных соединений при действии на них агрессивной среды и циклических нагрузок в течение всего времени эксперимента.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 - изображен общий вид установки, на фиг.2 - установка в аксонометрии.

Установка для оценки склонности металла труб и сварных соединений к стресс-коррозии состоит из ячейки 1 с агрессивной средой, образца испытуемой трубы 2, с жесткой вставкой 3 и проточкой 4 в ее центральной части, сварных швов 5, соединяющих образец 2 с жесткой вставкой 3, силовой рамы 6 для закрепления на ней ячейки 1 и приложения циклических нагрузок, крышки 7 ячейки 1, пьезоэлектрическими преобразователями 8 и 9 прикрепленных к образцу испытуемой трубы 2 и соединенных с ультрозвуковым дефектоскопом 10.

Установка для оценки склонности металла труб и сварных соединений к стресс-коррозии работает следующим образом.

В процессе испытания на образец 2 устанавливали ячейку 1 с агрессивной средой, и нагружали по схеме изгиба при действии сосредоточенной нагрузки передаваемой на образец 2 через силовую раму 6.

При нагружении определяли по известным формулам сопротивления материалов напряжение по внешней и внутренней поверхностям образца 2. Для выравнивания эпюры напряжений по толщине образца 2, жесткую вставку 3 изготавливали с проточкой 4.

Пьезоэлектрические преобразователи 8 и 9, соединенные с ультрозвуковым дефектоскопом 10 позволили определить зарождение и развитие трещин. На образце 2 установлены два преобразователя 8 и 9 по обе стороны от ячейки 1. Правый преобразователь 8 контролирует зону от правого края до центра, а левый преобразователь 9 в свою очередь контролирует зону от левого края до центра. Ультрозвуковые волны, излучаемые преобразователями 8 и 9, пересекаются в центре. Это необходимо для того, чтобы исключить мертвую зону в центре ячейки 1 (мертвая зона-участок недоступный для контроля).

Ультрозвуковой контроль проводится «эхо-методом», однократно отраженным лучем, наклонным преобразователем П121-4.0-65 с диаметром пьезопластины 12 мм. Преобразователи 8 или 9 излучают пучок ультрозвуковых волн под углом 65^ (с частотой волны 4.0 МГц), которые отражаются от нижней стенки образца 2 и попадают на зону зарождения микротрещин, что позволяет контролировать зарождение и рост микротрещин по поверхности образца в течение всего времени эксперимента.

Использование предлагаемой установки для оценки склонности металла труб и сварных соединений к стресс-коррозии при действии агрессивной среды и циклических нагрузок при двухосном напряженном состоянии позволит по сравнению с прототипом фиксировать процесс зарождения и развития стресс-коррозионных трещин в металле и сварных соединений металла труб и, таким образом, выявить природу их образования.

Установка для оценки склонности металла труб и сварных соединений к стресс-коррозии, состоящая из образца испытуемой трубы и жесткой вставки с проточкой в центральной ее части и силовой рамы, на которой закреплена ячейка с агрессивной средой, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена двумя пьезоэлектрическими преобразователями, установленными с двух сторон от ячейки с агрессивной средой и ультразвуковым дефектоскопом, соединенным с пьезоэлектрическими преобразователями.