Способ термомеханической обработки нагруженных деталей

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()956894 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 01.09.80 (21) 2978412/29-08 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл. з

F 16 1. 23/02//

С 21 D 6/04

Гасударственный квмнтет

Опубликовано 07.09.82. Бюллетень № 33

Дата опубликования описания 17.09.82 (53) УДК 621.643 (088.8) пв делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

В. Г. Данченко (71) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

НАГРУЖЕННЫХ ДЕТАЛЕЛ

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено для снижения релаксаций напряжений в нагруженных деталях, работающих в криогенных средах, например в элементах фланцевых соединений трубопроводов.

Известен способ снижения релаксации напряжений в нагруженных деталях, по которому нагружение деталей — крепежных болтов проводят в несколько этапов, повышая нагрузку на каждом последующем этапе (1) .

Такое ступенчатое нагружение позволяет несколько снизить релаксацию напряжений, однако при длительной эксплуатации этого бывает недостаточно для обеспечения нормальной работы соединения.

Указанные недостатки частично устранены в способах, основанных на периодическом восстановлении снизившихся в результате релаксации напряжений.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ, при котором определяют время, в течение которого будет обеспечиваться нормальная работа соединения, и по его истечении вновь производят нагружение деталей (2).

Недостатками указанного способа являются значительные трудозатраты при проведении периодических нагружений соединения в эксплуатации и необходимость сброса. давления рабочей среды при использовании этого способа для фланцевых соединений трубопроводов. Кроме этого, такой способ нельзя применить для соединений работающих в криогенных средах, вследствие быстрого протекания в них процесса релаксации напряжений.

Цель изобретения — снижение в деталях релаксации напряжений при работе их в криогенных средах.

Указанная цель достигается тем, что детали подвергаются нагружению и в напряженном состоянии охлаждают в криогенной среде, например в жидком азоте, затем нагревают до температуры окружающей среды, после этого вновь нагружают детали до рабочих напряжений и циклично повторяют охлаждение, нагревание и нагружение до тех пор, пока снижение релаксаций не достигнет заданной величины.

Способ термохимической обработки нагруженных деталей фланцевых соединений трубопроводов и последующей сборки из

956894

Формула изобретения

Составитель С. Нежданов

Редактор H. Джуган Техред А. Бойкас Корректор Ю. Макаренко

Заказ 6563/22 Тираж 990 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 них штатных систем осушествляется следующим образом.

Фланцевое соединение с комплектом крепежных болтов, гаек, шайб и прокладок проходит термоциклирование. Затяжка болтов соединения производится до рабочих напряжений затяжки. Далее фланцевое трубопроводное соединение заполняют жидким азотом (или окунают в него) и выдерживают до полного охлаждения его элементов (30 — 40 мин) . Затем криогенную жидкость сливают, а соединение отогревают до температуры окружающей среды. Упавшее напряжение восстанавливают подзатяжкой болтов и затем циклично повторяют охлаждение, нагревание и нагружение до тех пор, пока снижение релаксаций не достигнет заданной величины.

Пример. Испытаниям подвергались штатные соединения, собранные на фланцах трубопровода, по приведенной выше технологии. После проведения первого термоцикла; вследствие релаксации напряжений и структурных превращений в материале

-элементов соединения, первоначальное направление затяжки снизилось на ЗΠ— 40% от первоначального. Снизившееся напряженйе восстанавливалось до первоначального подзатяжкой болтов и затем повторялся термоцикл. После второго термоцикла падение напряжения уже составляло

20 — 25%. С продолжением термоциклирования с восстанавливающейся подзатяжкой с каждым последующим циклом падение напряжения происходило на все меньшую величину и после 5 — 6 циклов составило всего 3 — 5% от первоначального, что удовлетворяло требованию сохранения высокой длительной герметичности.

Достижение стабильного состояния затяжки при рабочих нагружениях связано с перестройкой кристаллической структуры металла и ее приспособлением к внешним условиям нагружения (т. е. к условиям термоциклирования, которые соответствуют работе соединения).

После 5 — 6-разового термоциклирования происходит почти полное исчерпание необратимой (пластической) деформации при данной величине нагружения и ее замена упругой деформацией при восстанавливающих подзатяжках.

З0

Подвергнутая такой термомеханической обработке структура металла становится устойчивой и сохраняет неизменными полученные характеристики и после снятия нагрузки.

После проведения обработки и достижения стабильного состояния напряжения при рабочих нагрузках фланцы, имитирующие систему, от фланцев на трубопроводе отстыковывают, а трубопровод устанавливают в системы, где его состыковывают с подвергнутыми такой же обработке фланцами смежных трубопроводов. Сборка между собой фланцев осуществляется посредством комплекта болтов, гаек, прокладок и шайб, прошедших термоциклирование в составе такого же соединения.

Положительный эффект от применения предлагаемого способа в том, что при многоразовом заполнении системы криогенной средой соединения этой системы более не будут подвержены разгерметизации за счет снижения напряжения, так как они прошли термоциклическую обработку при рабочих нагрузках, и в них при этих нагрузках было достигнуто стабильное состояние напряжения.

Способ термомеханической обработки нагруженных деталей, например фланцевых соединений трубопроводов, отличающийся тем, что, с целью снижения в деталях релаксаций напряжений при работе их в криогенных средах, детали подвергают нагружению и в напряженном состоянии охлаждают в криогенной среде, например в жидком азоте, затем нагревают до температуры окружающей среды, после этого вновь нагружают деталь до рабочих напряжений и циклично повторяют охлаждение, нагревание и нагружение до тех пор, пока снижение релаксаций напряжений не достигнет заданной величины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Косилова А. Г. Справочник технолога машиностроителя. М., «Машгиз», 1957, том 1, с. 519.

2. Беляев Н. М. Сопротивление материалов. М., Изд-во физико-математической литературы, 1959, с. 798 (прототип).