Способ испытания образцов на механическую прочность при высоких температурах

 

Изобретение относится к способам испытаний образцов на механическую прочность при высоких температурах и позволяет повысить точность испытаний путем учета температурного удлинения образца. В полости образца 11 размещают тяги, выполненные в виде трубных отрезков 15, 16, закрепленных на торцовых захватах 13, 14 образца 39 с (/) 2 Фи. 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 (01 N 3/18

;(21) 4096177/25-28 (22) 14.07.86 (46) 30.04.88. Бюл. Я 16 (71) Уральский филиал Всесоюзного теплотехнического научно-исследовательского института им. Ф.Э.Дзержинского (72) И.А.Пермитин, А.И.Корман, Л.В.Пяткова и Н.Г.Добрыдина (53) 620.175(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1241093, кл. G 01 N 3/18, 1984.

„„SU„„1392437 А1 (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ (57) Изобретение относится к способам испытаний образцов на механическую прочность при высоких температурах и позволяет повысить точность испытаний путем учета температурного удлинения образца. В полости образца 11 размещают тяги, выполненные в виде трубных отрезков 15, 16, закрепленных на торцовых захватах 13, 14 образца

1392437

11 и имеющих коэффициент линейного расширения, отличный от. коэффициента линейного расширения образца 11. В камере 7 размещают образец 11, включают секции 3, 4 нагревательного устройства 1 и нагревают одновременно образец 11, трубные отрезки 15, 16 и парогенератор 8. Подают нагретый пар из парогенератора 8 в образец 11. В результате разности величин удлинения образца 11 и трубных отрезков 15, 16

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытаниях образцов на механическую прочность при высоких температурах. 5

Целью изобретения является повышение точности эа счет того, что перед началом испытаний можно заранее расчетным путем определить величину механической нагрузки на образец, так 10 как известны величины коэффициентов линейного расширения испытуемого образца и трубного отрезка, а также расширение технологических возможностей путем создания напряжений изгиба на образец за счет подачи в один из трубных отрезков среды с температурой отличной от температуры нагрева образца и другого трубного отрезка, На фиг.1 изображена установка для 20 реализации предлагаемого способа; на фиг.2 — сечение А-А на фиг.1.

Установка содержит нагревательное устройство 1 в виде трехсекционной вертикал ной печи 2, Первая и вторая 25 нагревательные секции 3 и 4 выполнены в виде кольцевых тепловыделяющих элементов, установленных горизонтально на торцовых поверхностях 5 и 6 печи

2. Третья секция выполнена в виде ци- 30 линдрической камеры 7 и установлена вертикально между первой и второй нагревательными секциями 3 и 4. Основной 8 и дополнительный 9 парогенераторы выполнены в виде плоских сосудов кольцевой формы. Нагревательное устройство 1 и парогенераторы 8 и 9, представляющие собой тепловые агрегапоявляется эффект нагружения образца

11 путем создания осевых усилий на захватах 13, 14 и через них на образце 11. Дпя создания изгибающих нагрузок нагрев трубных отрезков 15, 16 осуществляют путем подачи в один из них среды с температурой, отличной от температуры нагрева образца 11 и другого трубного отрезка, используя при этом систему охлаждения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. ты, сведены в однокорпусный агрегатный блок, в котором парогенераторы 8 и 9 закреплены на корпусе 10 нагревательного устройства над секциями 3 и 4, Испытуемый трубчатый образец 11, например, иэ стали 12Х1МФ размещен в печи 2 и установлен вертикально на кольцевой державке 12. Образец 11 соединен с торцовыми захватами 13 и 14.

Тяги выполнены в виде трубных отрезков 15 и 16, например, из стали

12Х18Н10Т, размещены в нагревательном устройстве 1 параллельно и закреплены в захватах 13 и 14 в полости образца 11 в одной плоскости. Трубные отрезки 15 и 16 по отношению к образцу 11 выполнены из материала с неодинаковыми температурными коэффициентами линейного расширения. В полости образца 11 размещен вкладыш 17.

Запорный орган 18 установлен на трубопроводе 19, соединяющем парогенератор 8 с образцом 11. Запорный орган 20 установлен на трубопроводе 21, соединяющем парогенератор 9 с образцом 11.

Установка содержит также систему охлаждения, выполненную в виде водяного бака 22, водяного насоса 23, подающих трубопроводов 24-27, дренажных трубопроводов 28-31, многоходового распределительного канала 32, регулирующих клапанов 33 и 34, линии 35 рециркуляции с редукционным клапаном, поверхностные пароохладители 36 и 37, установленные в парогенераторах 8 и

9. Полости поверхностных пароохладителей 36 и 37 соединены подающими тру1392437 бопроводами 24 и 26 соответственно через клапан 32 с насосом 23, установленным в воде бака 22.

Установка закреплена на раме 38.

Печь 2 и парогенераторы 8 и 9 снаружи имеют тепловую изоляцию 39, в нижней и верхней торцовых частях которой закреплены крышки 40 и 41. На концах подающих трубопроводов 26 и 27 уста- 10 новлены перфорированные насадки 42 и 43.

Способ испытания образцов на механическую прочность при высоких температурах реализуют следующим образом. 15

В нагревательной камере 7 размещают образец 11 с торцовыми захвата.ми 13 и 14 и связывающими их тягами.

Включают секции 3 и 4 нагревательного устройства 1. Секцией 3 нагревают па- 20 рогенератор 8 и одновременно в камере 7 нагревают образец 11 и трубные отрезки 15 и 16. Находящийся в парогенераторе 8 конденсат нагревается и превращается в пар. По достижении заданных параметров пара — температуры и давления в парогенераторе 8 и заданной температуры в камере 7 — открывают запорный орган 18 на трубопроводе 19, и пар из парогенератора 30

8 по трубопроводу 19 через запорный орган 18 поступает в полость образца 11. Масса пара, поступающего в образец 11, ограничена вкладышем 17, заполняющим большую часть объема полости образца 11, а также трубными отрезками 15 и 16. В результате поступления пара образец 11 оказывается под внутренним давлением. Под действием температуры пара и температуры камеры 7 одновременно с образцом

11 нагревают два идентичных трубных отрезка 15 и 16, закрепленных в торцовых захватах 13 и 14 образца 11.

При нагреве происходит температурное 45 удлинение образца 11 и отрезков 15 и 16.

Так как, например, материал образца 11 — сталь 12Х1МФ с температурным коэффициентом линейного расширения aG в интервале температур 0-+600 С 13,8х х 10, а материал трубных отрезков

15 и 16 — сталь 12Х18Н10Т с температурным коэффициентом линейного расшио рения в интервале температур 0-+600 С

-6 55

18,2-10, величина удлинения образца 11 будет меньше величины удлинения отрезков 15 и 16. В результате разности их величин удлинения появляется эффект нагружения образца 11 трубными отрезками 15 16, которые создают осевые усилия на захваты 13 и 14 и через них на образец 11, вызывая в нем растягивающие напряжения.

Для создания изгибающих нагрузок включают водяной насос 23, и холодный конденсат иэ бака 22 через клапан 32 поступает к трубопроводам 26 и 27, клапаны 33 и 34 которых закрыты. Открывают клапан 33 и конденсат под давлением движется по трубопроводу

26, закрепленному в полости трубного отрезка 16, выходгт из трубопровода

26 через насадок 42, поступает в полость трубного отрезка 16, охлаждает ее и по трубопроводу 30 стекает в бак 22. Длина охлаждаемого отрезка 16 уменьшается, а длина нагреваемого трубного отрезка 15 увели гвваттс.

Б результате разности величин удлинения отрезков 15 и 16 изменяется эффект силового воздействия на захваты

13 и 14. Так как трубные отрезки 15 и 16 закреплены в захватах 13 и 14 параллельно в одной плоскости, в этой плоскости в результате неодинаковой нагрузки на захваты 13 и 14 происходит увеличение растягивающего усилия с одной стороны и уменьшение растягивающего усилия с другой стороны на образец 11, который оказывается под действием изгибающего момента.

Таким образом, образец 11 одновременно подвергают как изгибающим, так и разрывным усилиям, создаваемым трубными отрезками 15 и 16, которые в результате нагрева и охлаждения изменяют величину удлинения и служат в качестве регуляторов механической нагрузки.

При включенном парогенераторе 8 парогенератор 9, секция 4 которого отключена от источника напряжения, содержит холодный конденсат и служит в качестве пароприемника.

Испытания образца 11 заканчивают на стадии предраэрушен.rs, после чего установку отключают от источника напряжения.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Способ испытания образцов на механическую прочность при высоких температурах, заключающийся в том, что в нагревател. пой камере размещают испытуемый образец с торцовыми за1392437 цовые захваты, используют сам образец.

Составитель О.Ланко

Техред И.Верес

Редактор А,Лежнина

Корректор А.Зимокосов

Заказ 1885/47

Тираж 847 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 хватами и связывающей их тягой, прикладывают механическую нагрузку к образцу путем нагрева тяги и элемента, связывающего торцовые захваты, имеющих различные коэффициенты линейного расширения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения технологических возможностей путем обеспечения испытаний трубчатых образцов, используют тягу, размещенную в полости образца, а в качестве элемента, связывающего тор2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью обеспечения испытаний на изгиб, в качестве тяги используют два идентичных трубных отрезка, нагрев которых осуществляют путем подачи в один из них среды с температурой, отличной от температуры нагрева образца и другого трубного отрезка.