1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Условные обозначения:
t - температура, °С;
t - расчетная температура металла, °С;
м
тау - заданный ресурс, ч;
з
тау - время равномерного удлинения, ч;
р
сигма - номинальное напряжение, МПа;
дельта - остаточное удлинение, %;
дельта - равномерное остаточное удлинение при времени тау , %;
р р
дельта - остаточное удлинение после разрушения образца, %;
к
дельта - заданное остаточное удлинение при ресурсе тау , %;
з з
пси - остаточное сужение, %;
пси - равномерное остаточное сужение при времени тау , %;
р р
пси - остаточное сужение после разрушения образца, %;
к
тау
______ 1 i
дельта = ---- интеграл дельта (тау)dтау - средняя деформация в
i тау 0 i текущей точке i кривой
i ползучести;
тау
______ 1 к
дельта = ---- интеграл дельта (тау)dтау - средняя деформация при
к тау 0 к разрушении образца;
к
t
сигма - условный предел длительной прочности
д.п,тау (значение напряжения, вызывающее разрушение
з при температуре t и заданном ресурсе тау ),
з
МПа;
t
сигма - условный предел ползучести (значение
п-дельта ,тау напряжения, при котором остаточное удлинение
з з достигает заданного значения дельта при
з
температуре t и заданном ресурсе тау ), МПа;
з
t
сигма - релаксационная стойкость (значение
рк,тау остаточного напряжения, до которого
з понижается начальное упругое напряжение
сигма за заданный ресурс тау при
з
температуре t), МПа;
t
дельта - условный предел остаточного удлинения
к,тау (значение остаточного удлинения при
з температуре t и заданном ресурсе тау ), %;
з
t
пси - условный предел остаточного сужения
к,тау (значение остаточного сужения при
з температуре t и заданном ресурсе тау ), %;
з
t
дельта - условный предел равномерного остаточного
р,тау удлинения (значение равномерного остаточного
р удлинения при температуре t и времени
равномерной деформации тау ), %;
р
t
пси - условный предел равномерного остаточного
р,тау сужения (значение равномерного остаточного
р сужения при температуре t и времени
равномерной деформации тау ), %;
р
t л t л t л
(сигма ) ; (сигма ) ; (сигма ) ;
д.п,тау п-дельта ,тау рк,тау
з з з з
t л t л t л t л
(дельта ) ; (пси ) ; (дельта ) ; (пси ) -
к,тау к,тау р,тау р,тау
з з р р
лабораторные характеристики жаропрочности,
МПа, %;
t п t п t п
(сигма ) ; (сигма ) ; (сигма ) ;
д.п,тау п-дельта ,тау рк,тау
з з з з
t п t п t п t п
(дельта ) ; (пси ) ; (дельта ) ; (пси ) -
к,тау к,тау р,тау р,тау
з з р р
первичные характеристики жаропрочности,
МПа, %;
t t t
(сигма ); (сигма ); (сигма );
д.п,тау п-дельта ,тау рк,тау
з з з з
t t t t
(дельта ); (пси ); (дельта ); (пси ) -
к,тау к,тау р,тау р,тау
з з р р
предварительные нормативные характеристики
жаропрочности, МПа, %;
t t t t
сигма ; сигма ; сигма ; дельта ;
д.п,тау п-дельта ,тау рк,тау к,тау
з з з з з
t t t
пси ; дельта ; пси - нормативные характеристики
к,тау р,тау р,тау жаропрочности, МПа, %.
з р р
1.2. Определения
1.2.1. Лабораторная партия стали (сплава) - металл одной плавки, изготовленный во внепромышленных условиях, термообработанный по одному режиму, механические свойства которого по пределам прочности и текучести при температуре 20 °С различаются не более чем на +/- 50 МПа. Химический состав и механические свойства металла, а также режимы термообработки должны соответствовать выходным данным стали (сплава).
1.2.2. Опытно-промышленная партия стали (сплава) - металл одной плавки, изготовленный в промышленных условиях в процессе его внедрения в производство, химический состав, механические свойства, а также режим термообработки которого соответствуют требованиям временных технических условий на трубы, отливки, поковки и другие полуфабрикаты для энергомашиностроения.
1.2.3. Промышленная партия стали (сплава) - металл одной плавки, изготовленный в промышленных условиях, химический состав и механические свойства, а также режим термообработки которого соответствуют требованиям технических условий на трубы, отливки, поковки и другие полуфабрикаты для энергомашиностроения.
1.2.4. Марка стали (сплава) - металл промышленных партий, взятых от разных плавок:
- для крупногабаритных изделий единичного производства (корпуса, ротора турбины и пр.) - не менее 6 партий;
- для крупносерийного производства - не менее 10 партий.
Рекомендуется в число этих партий включать партии с содержанием углерода и легирующих элементов на верхнем и нижнем пределах, оговоренных в технических условиях, а также металл изделий после окончательных технологических операций.
1.2.5. Изделие - деталь котла, турбины или трубопровода, изготовленная из металла, химический состав и механические свойства которого отвечают требованиям действующих нормативных документов (НД) или технических условий. Металл изделия должен соответствовать марке стали (сплава), разрешенной Правилами Госгортехнадзора России для данных условий эксплуатации.
1.2.6. Заданный ресурс - время, для которого определяются характеристики жаропрочности стали (сплава) или расчетный срок эксплуатации изделия.
1.2.7. Дополнительный ресурс - дополнительное время к заданному ресурсу, для которого можно определить характеристики жаропрочности стали (сплава) на основании проведенных испытаний при определении характеристик на заданный ресурс или срок дополнительной безаварийной эксплуатации детали котла, турбины или трубопровода.
1.2.8. Характеристики жаропрочности - характеристики прочности
стали (сплава) при повышенных температурах, к которым относятся:
t
условный предел длительной прочности сигма ; условный
д.п,тау
з
t
предел ползучести сигма ; релаксационная стойкость
п-дельта ,тау
з з
t
сигма и параметры длительной пластичности: условный предел
рк,тау
з
t
остаточного удлинения дельта , условный предел остаточного
к,тау
з
t
сужения пси , условный предел равномерного остаточного
к,тау
з
t
удлинения дельта , условный предел равномерного остаточного
р,тау
р
t
сужения пси .
р,тау
р
1.2.9. В комплекс обязательных для определения характеристик
стали (сплава) входят: пределы прочности, текучести, удлинения и
сужения при температуре 20 °С и расчетной температуре; условные
t
пределы длительной прочности сигма , ползучести
д.п,тау
з
t t
сигма , остаточного удлинения дельта ,
п-дельта ,тау к,тау
з з з
t
остаточного сужения пси , равномерного остаточного удлинения
к,тау
з
t t
дельта и равномерного остаточного сужения пси , а для
р,тау р,тау
р р
материалов, предназначенных для крепежных изделий и
t
трубопроводов - релаксационная стойкость сигма .
рк,тау
з
Для каждой определяемой характеристики должны быть приведены значения дисперсии.
1.2.10. К категории лабораторных характеристик жаропрочности стали (сплава) относятся характеристики, определенные на металле лабораторных партий.
1.2.11. К категории первичных характеристик жаропрочности стали (сплава) относятся характеристики, определенные на металле опытно-промышленных партий.
1.2.12. К категории предварительных нормативных характеристик стали (сплава) относятся характеристики, определенные на металле первых промышленных партий.
1.2.13. К категории нормативных характеристик относятся характеристики, определенные на количестве промышленных партий, представляющих марку стали (сплава).
1.2.14. Планируемые испытания - испытания стали (сплава) на жаропрочность, проведенные по планам, предусмотренным настоящими Методическими указаниями.
1.2.15. Произвольные испытания - испытания партии стали (сплава) на жаропрочность, проведенные по планам испытаний, отличных от предусмотренных настоящими Методическими указаниями.
1.2.16. Аналитический метод обработки данных планируемых испытаний на жаропрочность основан на использовании компьютера и позволяет определить все характеристики жаропрочности.
1.2.17. Аналитический метод обработки данных произвольных испытаний на жаропрочность основан на использовании компьютера и позволяет с помощью базовых диаграмм определить условные пределы длительной прочности, ползучести, остаточного удлинения и остаточного сужения для марки стали или сплава.
1.2.18. При использовании аналитических методов обработки данных испытаний на жаропрочность точность определения условных пределов длительной прочности, указанная в пунктах 3.3.3; 5.3; 10.4 и 10.5 настоящих Методических указаний, обеспечена отсутствием экстраполяции по напряжениям.
Точность определения нормативных или предварительных нормативных характеристик для марки стали (сплава), кроме ошибки собственно методов определения жаропрочных и механических свойств, зависит от величины доверительного интервала, определенного объемом выборки и дисперсией оцениваемой характеристики.
1.2.19. Оценка жаропрочности стали (сплава) в исходном состоянии, после окончательных технологических операций и при эксплуатации основана на сопоставлении данных испытаний на длительную прочность отдельных партий металла или металла изделий с нормативными характеристиками марки стали (сплава).
1.2.20. Ускоренный метод оценки жаропрочных свойств стали (сплава) или металла изделий основан на качественном сопоставлении данных испытаний на жаропрочность с нормативными характеристиками марки стали (сплава).
1.3. Область применения
1.3.1. Комплекс лабораторных характеристик жаропрочности стали (сплава) используется в качестве заявочного для характеристики свойств новой марки стали (сплава) и применяется для предварительных прочностных расчетов при ее опытном эксплуатационном опробовании.
Допустимо использование комплекса лабораторных характеристик во временных технических условиях на изготовление как самой марки стали (сплава), так и изделий из нее.
1.3.2. Комплекс первичных характеристик жаропрочности стали (сплава) используется при отработке технологии изготовления металла в промышленных условиях, составлении временных технических условий и для предварительных прочностных расчетов при опытном эксплуатационном опробовании металла или изделий из него.
1.3.3. Комплекс предварительных нормативных характеристик
стали (сплава) используется при составлении технических условий на
изготовление как самой марки стали (сплава), так и изделий из нее,
а также при прочностных расчетах промышленных изделий. Значения
t t
(сигма ) и (сигма ) должны быть уменьшены при
д.п,тау п-дельта ,тау
з з з
этом на 10%. Для крупногабаритных изделий (корпуса, ротора турбины
и пр.) единичного производства допустимо помещать комплекс
предварительных нормативных характеристик стали (сплава) в НД и
справочники с соответствующим указанием их категории и уменьшением
t t
значений (сигма ) и (сигма ) на 20%.
д.п,тау п-дельта ,тау
з з з
1.3.4. Комплекс нормативных характеристик определяет прочностные свойства марки стали (сплава), используется в технических условиях в качестве гарантированных значений жаропрочности, помещается в НД и справочники, по нему проводятся массовые прочностные расчеты промышленных изделий.
1.3.5. Оценка жаропрочных свойств стали (сплава) производится с целью отбраковки партий металла в исходном состоянии, а также металла отдельных изделий после окончательных технологических операций при их изготовлении. Объем проверяемых партий металла и количество изделий регламентируются специальными документами.
1.3.6. Оценка жаропрочности металла изделий при эксплуатации производится с целью определения дополнительного ресурса (времени дальнейшей безаварийной эксплуатации).
1.4. Характеристики релаксационной стойкости стали (сплава) определяются согласно действующим НД. Рекомендуется использовать расчетный метод, изложенный в настоящих Методических указаниях.
1.5. Предварительные нормативные и нормативные характеристики жаропрочности стали (сплава) в объеме, предусмотренном пунктом 1.2.9 настоящих Методических указаний, определяются организацией - разработчиком металла.
1.6. Все первичные данные по результатам испытаний стали (сплава) на жаропрочность, а также все материалы по их обработке хранятся у организации - разработчика материала.
1.7. Лабораторные и нормативные характеристики стали (сплава) для энергомашиностроения, а также предварительные характеристики для крупногабаритных изделий единичного производства согласовываются в установленном порядке.
1.8. Для каждой категории характеристик стали или сплава
(лабораторных, первичных, предварительных нормативных,
нормативных) рекомендуется определять температурные зависимости
механических свойств металла (предел прочности, предел текучести,
относительное удлинение, относительное сужение) в интервале
температур 20 °С - t .
м
1.9. Рекомендуется для всех сталей (сплавов) строить изохронные кривые ползучести.
1.10. Для ответственных изделий производится расчет на прочность с учетом реального сложнонапряженного состояния.
1.11. При научно-исследовательских работах, связанных с изучением металла и выбором композиций сталей (сплавов), могут проводиться испытания по другим планам, отличным от указанных в настоящих Методических указаниях.
1.12. Программы для расчетов характеристик жаропрочности находятся в ЦНИИТМАШ.
Перечень программ представлен в Приложении Б.
1.13. Все данные испытаний, результаты их обработки и значения характеристик жаропрочности рекомендуется представлять в унифицированном виде. Формы таблиц и диаграмм даны в Приложении В.