7. ЭКСПРЕССНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ДЛИТЕЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ МЕТАЛЛА (СТАЛЕЙ 12Х1МФ, 15Х1М1Ф И 25Х1М1Ф) В ЭКСПЛУАТАЦИИ
7. ЭКСПРЕССНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ДЛИТЕЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ
МЕТАЛЛА (СТАЛЕЙ 12Х1МФ, 15Х1М1Ф И 25Х1М1Ф) В ЭКСПЛУАТАЦИИ 
7.1. Метод заключается в определении предела длительной прочности металла, находящегося в эксплуатации, по результатам испытаний не менее четырех образцов при одном и том же температурно-силовом режиме. Если время до разрушения хотя бы одного образца отличается от среднего более чем в два раза, проводятся испытания еще двух образцов в том же температурно-силовом режиме.
7.2. Для энергетических перлитных сталей хромомолибденованадиевого класса для предварительного анализа и прогнозирования жаропрочных характеристик возможно использование зависимости:
2
-2 W + с сигма
В = А сигма ехр(------------ + альфа сигма), (48)
К Т
где:
В - исследуемый параметр металла (в частности, время до
разрушения тау);
А, с - постоянные коэффициенты;
сигма - напряжение, МПа;
W - энергия активации ползучести (разрушения), равная
-19
6,4 х 10 Дж (4 эВ);
К - постоянная Больцмана;
Т - температура, К;
-8
альфа = 2 х 10 Па.
Найти А и с можно, если прологарифмировать уравнение и применить программу Б.4.1 Приложения Б.
7.3. На формуле (48) основывается ускоренный метод оценки долговечности энергетических материалов. Последовательность действий приведена ниже.
7.4. Согласно действующим НД рассчитывается эксплуатационное
напряжение сигма в элементе.
э
7.5. Рассчитывается эксплуатационный параметр нагружения:
2
сигма
э
П = ------,
э Т
э
где Т - температура эксплуатации паропровода.
э
7.6. Выбирается такой повышенный режим испытания образца
(напряжение сигма , температура Т ), при котором параметр режима
и и
испытания (П ) будет равным эксплуатационному (П ):
и э
2
сигма
и
П = ------ = П ,
и Т э
и
однако механизм разрушения образца не меняется. Для паропроводов
температура Т не должна превышать 600 - 620 °С.
и
7.6.1. Испытываются образцы в едином температурно-силовом
режиме (под напряжением сигма и при температуре Т ) до
и и
разрушения. Время до разрушения металла в условиях эксплуатации
рассчитывается (программа Б.4.2 Приложения Б) по формуле:
2
сигма
и W 1 1
тау = тау ------ ехр[- х (-- - --)] х ехр[альфа (сигма - сигма )], (49)
э и 2 К Т Т э и
сигма э и
э
где:
тау - среднее время до разрушения образцов:
и
М
SUM тау
i=1 иi
тау = --------- (здесь М - число образцов);
и М
альфа, W, К - определены в пункте 7.2.
7.6.2. Коэффициент запаса по долговечности равен:
t
э
К = ---.
t 5
10
7.6.3. Требуемому полуторакратному коэффициенту запаса
0,263
длительной прочности К = К соответствует коэффициент
д.п t
запаса по долговечности К = 5,7.
t
7.6.4. Если К меньше 5,7, необходимо провести исследование
t
структуры и степени поврежденности и внести необходимые уточнения,
а при необходимости провести испытания на длительную прочность по
программе сокращенных испытаний.
7.6.5. Условный предел длительной прочности металла при
рабочей температуре равен сигма = К сигма .
д.п д.п э
7.6.6. Анализ всех полученных данных, в том числе по прочности и пластичности при длительном разрыве, позволяет решить вопрос о возможности снижения запаса длительной прочности.
