Способ определения температуры хладноломкости стали

Авторы патента:

G01N3/54 - при высоких или низких температурах

Владельцы патента RU 2535642:

Открытое акционерное общество "Гипрогазцентр" (RU)

Изобретение относится к области испытания физико-механических свойств металлов и может применяться для определения температуры хладноломкости конструкционных низколегированных сталей трубопроводов. Сущность: определяют механические характеристики стали при различных температурах, строят график зависимости механических характеристик от температуры, определяют температуру хладноломкости с помощью графика. Испытания выполняют непосредственно на контролируемой конструкции. В качестве механической характеристики измеряют твердость поверхности конструкции и рассчитывают дисперсию твердости. Определяют температуру, соответствующую полуторакратному приращению дисперсии твердости относительно дисперсии, определенной для значений твердости, измеренных при комнатной температуре. Технический результат: определение температуры хладноломкости стали без разрушения конструкции. 1 ил.

Известен способ определения температуры хладноломкости [Гуляев А.П. Металловедение. - М.: Металлургия, 1986. - С.67-68]. Согласно известному способу изготавливают образцы металла, подвергают их разрушению при различных температурах. Путем визуального исследования изломов образцов определяют долю волокон. По результатам исследования строят график зависимости доли волокон на изломе от температуры испытаний. В качестве температуры хладноломкости используют температуру испытания образца, при которой наблюдается 50% волокна в изломе.

Недостатком способа является низкая достоверность вследствие значительной субъективной погрешности.

Известен способ определения температуры хладноломкости, принятый в качестве прототипа, заключающийся в изготовлении образцов металла, проведении ударных испытаний при разных температурах в порядке, установленном ГОСТ 9454-78, построении графика зависимости работы разрушения образца от температуры испытания. Температуру хладноломкости определяют, анализируя данные построенного графика [Гуляев А.П. Металловедение. - М.: Металлургия, 1986. - С.67-68].

Общим недостатком существующих способов является разрушающий характер испытаний, не позволяющий определять температуру хладноломкости металла находящихся в эксплуатации объектах промышленности без нарушения их целостности и необходимость изготовления большого количества образцов.

Задачей изобретения является создание способа, позволяющего определять температуру хладноломкости стали без разрушения конструкции.

Задача решается тем, что в способе определения температуры хладноломкости, включающем определение механических характеристик стали при различных температурах, построение графика зависимости механических характеристик от температуры, определение температуры хладноломкости с помощью графика, испытания выполняют непосредственно на контролируемой конструкции, в качестве механической характеристики измеряют твердость, рассчитывают дисперсию твердости, строят график зависимости изменения дисперсии твердости от температуры испытания, определяют температуру, соответствующую полуторакратному приращению дисперсии твердости относительно дисперсии, определенной для значений твердости, измеренных при комнатной температуре.

Способ реализуют следующим образом. Измерения выполняют непосредственно на конструкции. В качестве механической характеристики определяют твердость. Подготавливают часть поверхности конструкции к измерению твердости в соответствии с требованиями к условиям эксплуатации твердомера. Многократно измеряют твердость поверхности конструкции при текущей температуре. Пошагово изменяют температуру контролируемой поверхности конструкции. Измеряют твердость и рассчитывают дисперсию значений твердости при каждой температуре испытаний. Строят график зависимости дисперсии твердости от температуры испытаний (см. чертеж). Определяют температуру хладноломкости как значение температуры, соответствующее полуторакратному приращению дисперсии твердости относительно дисперсии, определенной для значений твердости, измеренных при комнатной температуре.

Пример. Необходимо определить температуру хладноломкости металла для находящегося в эксплуатации в течение 15 лет участка магистрального газопровода, выведенного из работы для проведения комплекса диагностических мероприятий. Трубы изготовлены из низколегированной конструкционной стали марки 17Г1С.

Фрагмент поверхности трубопровода размером 10×10 см освобождают от изоляции, выполняют подготовку поверхности: удаляют грязь и продукты коррозии с помощью абразивного материала, выполняют шлифовку поверхности до шероховатости R_a не более 2,5 мкм, в соответствии с требованиями по эксплуатации ультразвукового твердомера МЕТ-У1А. Выполняют 100 измерений твердости при начальной температуре, равной 21,3°C. С помощью циркуляционного жидкостного криостата Julabo FPW91-SL Hightech ступенчато снижают температуру контролируемой поверхности трубы с шагом около 5°C. Температуру металла в зоне измерения контролируют пирометром Fluke 568. Проводят 100 измерений твердости поверхности трубы на контролируемом фрагменте поверхности при каждой температуре испытаний. Рассчитывают дисперсию твердости, строят и анализируют график зависимости дисперсии твердости от температуры испытаний (см. чертеж). Устанавливают, что значение дисперсии, определенное для измерений, выполненных при начальной температуре S², равно 370 HB². За температуру хладноломкости принимают значение температуры, соответствующее полуторакратному приращению дисперсии твердости (S²=1,5S²=550 HB²) - минус 22,5°C.

Способ определения температуры хладноломкости стали, включающий определение механических характеристик стали при различных температурах, построение графика зависимости механических характеристик от температуры, определение температуры хладноломкости с помощью графика, отличающийся тем, что испытания выполняют непосредственно на контролируемой конструкции, в качестве механической характеристики измеряют твердость поверхности конструкции, рассчитывают дисперсию твердости, определяют температуру, соответствующую полуторакратному приращению дисперсии твердости относительно дисперсии, определенной для значений твердости, измеренных при комнатной температуре.

Изобретение относится к контролю твердости металла на стационарном твердомере и может быть использовано для многократного контроля твердости образцов металла при заданной установившейся отрицательной температуре, например, для косвенной оценки критической температуры хрупкости (КТХ) с использованием температурных зависимостей твердости, полученных на образце металла, достаточном для измерения твердости, в случаях, когда невозможно определить КТХ по результатам испытаний на ударный изгиб из-за отсутствия достаточного количества металла для изготовления образцов.

Устройство для измерения термомеханических характеристик термопластичных материалов // 2363940

Установка для высокотемпературных испытаний материалов // 2210756

Изобретение относится к испытательной технике. .

Устройство для измерения твердости // 2052795

Высокотемпературный твердомер // 1758503

Способ определения твердости материала при высокой температуре // 1629818

Изобретение относится к определению механических свойств материалов, а именно к определению твердости металлов в условиях зоны резания. .

Способ определения критической температуры хрупкости металлических конструкционных материалов // 1545143

Изобретение относится к исследованию механических свойств материалов, а именно к способам определения критической температуры хрупкости. .

Способ определения степени наклепа поверхностных слоев металлов и сплавов // 1462160

Изобретение относится к измерениям механических свойств материалов , а именно к измерениям твердости поверхностных слоев. .

Установка для определения твердости при высоких температурах // 1446534

Изобретение относится к механическим испытаниям материалов, а именно к устройствам для измерения твердости при высоких температурах. .

Высокотемпературный твердомер // 1392445

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к измерениям микротвердости при повышенных температурах . .

Способ определения профиля прочности материалов и устройство для его осуществления // 2548929

Изобретение относится к области исследования механических свойств материалов. Сущность: осуществляют нагрев поверхности образца и наносят резцом царапину на нагретую поверхность образца. В процессе царапания измеряют горизонтальную и вертикальную составляющие силы сопротивления разрушению нагретого образца резцом. При этом в процессе нагрева осуществляют измерения температуры образца в зоне нагрева и контакта резца с поверхностью образца и при необходимости регулируют температуру нагрева. Устройство для определения профиля прочности материалов содержит платформу для размещения по меньшей мере одного образца и измерительный блок, содержащий резец для нанесения царапины на поверхность образца, источник тепла для нагрева образца и средство для измерения температуры образца в зоне нагрева и контакта резца с поверхностью образца. Платформа для размещения образцов и измерительный блок выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга. Технический результат: повышение точности и эффективности определения механических свойств материалов за счет обеспечения возможности определения профиля прочности материала методом царапания при повышенных температурах исследуемого материала. 2 н. и 35 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.