Разрушающие методы контроля на ползучесть

Испытания на ползучесть проводятся в соответствии с требованиями ГОСТ 3248-81. Сущность метода состоит в том, что образец подвергается постоянной растягивающей нагрузке при постоянной температуре, причем фиксируется удлинение образца во времени.

Возникающие в образце деформации измеряют при помощи экзотензометров и по результатам строят диаграммы ползучести в координатах деформация e – время t. (рис.2.1).

Кривая ползучести состоит из 4-х участков. Участок ОА соответствует упругой деформации, возникшей в момент приложения нагрузки.

Рис.2.1. Схема диаграммы ползучести

Участок АВ характеризует неустановившуюся ползучесть, где металл деформируется с неустановившейся скоростью, участок ВС – установившуюся ползучесть и участок СD – ускоренное разрушение, связанное с образованием шейки.

Испытания на длительную прочность выполняются на тех же машинах, что и испытания на ползучесть, но с доведением образцов до разрушения. Обычно испытывают не менее 10 образцов из одного материала при одной и той же температуре, но при разных напряжениях: s₁ > s₂ > s₂,..., > s_n. Методы испытаний на длительную прочность регламентированы ГОСТ 10145-81.

В результате таких испытаний получают диаграмму длительной прочности в координатах напряжение s – время до разрушения t (рис.2.2). При уменьшении s время до разрушения t увеличивается.

Чаще всего диаграмму длительной прочности представляют в виде степенного уравнения

,

где A ₁, и b ₁ – постоянные коэффициенты для испытуемого материала при заданной температуре.

Рис.2.2. Кривая длительной прочности

Диаграммы длительной прочности дают возможность оценить предел длительной прочности.

Метод длительной горячей твердости используется для приближенной оценки длительной прочности. Обоснованием этого метода является сходство зависимостей длительной прочности и длительной твердости металла от времени при одинаковой температуре испытания. В логарифмических координатах эти зависимости прямолинейны и параллельны, что дает возможность экстраполяции.

При одинаковых температуре и времени испытания предел длительной прочности s_д.п и длительная горячая твердость НВ_г.т связаны соотношением

где k – коэффициент пропорциональности, зависящий от марки стали и температуры.

На рис.2.3 показано изменение коэффициента к для стали 12Х1МФ в зависимости от температуры.

Рис.2.3. Зависимость коэффициента к от температуры для стали 12Х1МФ

В производственных условиях метод длительной горячей твердости используется для приближенной оценки длительной прочности трубопроводов из сталей 12Х1МФ и 15Х1М1Ф.