ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Изменения состава и свойств сплавов в процессе эксплуатации из "Сплавы для нагревателей " Общепринятый метод оценки жаростойкости по изменению массы образцов или по глубине окисления приемлем для аттестации конструкционных жаростойких материалов. Однако зтот метод ненадежен для оценки стойкости сплавов для нагревателей. Срок службы нагревателя зависит не только от жаростойкости, но и от степени неоднородности электрических свойств по длине проволоки или ленты как в исходном состоянии, так и в процессе службы, когда возможны неравномерное отслаивание окалины, изменение химического состава подокисного слоя, граничная диффузия кислорода или азота, образование окислов, нитридов или других включений в металле и т.д. [c.26] При внешнем нагреве образцов неравномерность электрических свойств не активизирует окисление участков с повышенным электрическим сопротивлением. При электронагреве это имеет место, поэтому для сплавов сопротивления разработаны специальные методы испытания проволочных образцов — с нагревом их электрическим током метод стендовых испытаний нагревателей на срок службы и метод ускоренного испытания на живучесть. [c.26] Методы испытаний в различных странах имеют свои особенности (это касается, например, геометрии образцов и температуры нагрева), но сущность метода везде одинакова. С целью ускорения испытания образцы из проволоки подвергают циклическому нагреву до перегорания. В соответствии с методом В76 ASTM (США), разработанным для нихромов и ферронихромов, испытанию подвергают проволочные образцы диаметром 0,65 мм (в аналогичных стандартах других стран диаметр колеблется в пределах 0,65 - 0,80 мм), длиной 300 мм. Образец испытывают в вертикальном положении. Верхний конец его зажимают в неподвижной клемме, а на нижнем конце закрепляют металлический груз массой 10 г, соединенный гибким проводом с другим контактом. Образцы испыты-,вают в циклическом режиме в течение 2 мин они нагреваются электри-I ческим током, а затем на 2 мин отключаются. [c.26] Метод предусматривает циклический нагрев проволочных образцов длиной 254 - 300 мм, закрепляемых в виде провисающей дуги в контактах, расположенных на одном уровне (рис. 3). Для защиты образцов от сквозняка используют футляры, конструкция которых описана выше. [c.27] В процессе проведения испытания производится подрегулировка температуры до заданной через 5, 24 ч и далее через каждые 24 ч (рис. 4). Одновременно регистрируются напряжение, сила тока и удаление образца. Согласно стандарту США (578 ASTM), в соответствии с которым проводят испытания ряд зарубежных фирм, образць Fe- r-Al сплавов характеризуются не только временем до перегорания (живучестью), но и величиной изменения длины образца и электросопротивления за 72 ч. [c.27] Имеющиеся экспериментальные данные показывают, что для каждого сплава имеется своя зависимость между диаметром образца и живучестью. При изменении диаметра проволоки от 0,2 до 1,0 мм для одних сплавов зависимость близка к линейной, для других сплавов рост живучести замедляется с увеличением диаметра. [c.28] К выбору температуры испытания подходят аналогичным образом. С повышением температуры уменьшается живучесть и увеличивается разброс результатов. Исходя из этого, температуру выбирают так, чтобы ускорить испытания и обеспечить удовлетворительную повторяемость результатов. Обычно это достигается при продолжительности испытания порядка 100 ч. Для Fe- r-Al сплавов необходимо учитывать изменение структуры и свойств металла в процессе высокотемпературного испытания [ 24]. [c.29] Отечественный стандарт предназначен для испытания как ферритных, так и аустенитных сплавов с одинаковой формой образца. ГОСТ 2419-78 предусматривает два варианта измерения температуры на нижней части дуги, где не образуется горячих пятен или на одной из вертикальных ветвей образца, но не близко от контактов, где температура значительно снижена из-за отвода тепла. Стандарт регламентирует применение массивных контактов из латуни или меди, чтобы предотвратить их нагрев и окисление. [c.29] Испытание проводится до перегорания образца или до достижения заданной длительности испытания. Перегорание образца фиксируется с помощью электрических часов. За результат испытания принимают среднее арифметическое результатов испытаний трех образцов. Разброс результатов при этом не должен превышать 12 % от среднего арифметического. При большем разбросе испытание необходимо повторить на удвоенном числе образцов. Температура испытания и нормы по живучести приводятся в стандарте на продукцию из электронагревательных сплавов (ГОСТ 12766 - 77). Эти данные представлены в гл. 5. [c.29] Для получения воспроизводимых результатов необходимо соблюдение стандартных условий испытания, которые регламентированы ГОСТ 2419 - 78. Электрическая схема стандартной установки обеспечивает стабилизацию напряжения и индивидуальное электрическое питание образцов. Результаты исследований показали, что не следует применять реостаты для регулирования напряжения на образцах, так как в этом случае подвижные контакты длительное время работают при относи тельно больших токах. Чтобы избежать применения реостатов предусмот рено питание установки переменным током. Особая тщательность тре буется при измерении температуры образца оптическим пирометром Чтобы исключить влияние субъективных особенностей эксперимента тора, предпочтительнее применять фотоэлектрический пирометр. [c.29] В связи с затронутой проблемой уместно сказать о методике, принятой в ФРГ, которая отличается от рассмотренных. Образец изготовляется из проволоки диаметром 0,4 мм в виде спирали с регламентированными размерами. Спиральные образцы закрепляются горизонтально путем зажима выводных концов спирали в клеммах. В основу метода положено постоянство температуры образца. Вначале температура устанавливается с помощью оптического пирометра, а затем непрерывно контролируется фотоэлементом (допускается и периодический контроль температуры пирометром). Фотоэлемент пирометра измеряет интегральный световой поток, излучаемый не отдельным участком образца, а всей спиралью в целом. С точки зрения контроля температурного режима образца этот метод следует признать оптимальным. К сожалению, он имеет другой серьезный недостаток, состоящий в том, что геометрия спирали сильно изменяется в процессе испытания, отчего отдельные витки сближаются друг с другом и появляются значительные локальные перегревы. [c.30] Общепринятый режим циклирования 2 мин/2 мин является условным. В стандартах В16 и 678 дается информация о том, что были изучены различные режимы циклирования от 10 мин (нагрев)/5 мин (охлаждение) до 30 с/30 с,в результате чего установлено, что цикл 2/2 приводит к минимальной длительности испытания. Результаты работы [23] не согласуются с этим выводом. Нам представляется, что не может быть в принципе единого режима циклирования, обеспечивающего минимальную живучесть для всех сплавов и различных температур испытания. [c.30] Добавим к этому, что не обязательно иметь одинаковую длительность включенного и отключенного состояния образца. Если ставить цель сократить общее время испытания, то имеется возможность достичь этого, например, путем режима циклирования 2 мин/1 мин 2 мин/0,5 мин и т.п. [c.31] Метод ускоренного испытания тонкого образца в определенной степени имитирует жизнь электронагревателя от начала эксплуатации до перегорания. Испытание позволяет выявить неоднородность электрического сопротивления по длине проводника, сцепляемость окалины с металлом, действие собственной массы образца, что имеет место при эксплуатации нагревателей. [c.31] Накоплен большой экспериментальный материал по сопоставлению срока службы нагревателей и живучести образца. Между результатами стендовых испытаний нагревателей и результатами испытаний на живучесть образцов соответствие наблюдается редко. Основной причиной этого являются частые охлаждения образцов при испытании на живучесть. Однако корреляция значительно улучшается при сокращении числа охлаждений, и в ближайшем будущем возможна стандартизация новых испытаний для отдельных групп сплавов. В настоящее время испытание на живучесть стандартных образцов используется как быстрый способ контроля технологии выплавки сплавов. Для оценки срока службы нагревателей проводят стендовые испытания. [c.31] Стендовые испытания нагревателей являются одной из форм натурных испытаний, поэтому они позволяют получать достаточно надежные результаты. Разработчикам промышленных сплавов стендовые испытания необходимы для оптимизащ1и состава, отработки технологии производства сплава, исследования влияния состояния поверхности на срок службы. Эти испытания нужны также для определения связи между сроком службы и результатами ускоренных испытаний. В основу методики положены два противоречащих друг другу принципа надежность результатов и максимально возможная производительность установок. [c.31] Вторая методика предназначена только для испытаний. Стенд представляет горизонтальную цилиндрическую муфельную печь, в которой испытывается один нагреватель. Нагреватели изготовляются из проволоки диаметром 5,0 — 5,5 мм в виде спирали диаметром 52 — 54 мм. Нагрева-, тели размещают на алундовых трубках, которые закрепляются по краям и в центре на керамических опорах. Развернутая длина спиралей составляет 6,2 м. Заданная температура поддерживается автоматически с помощью термопары и электронного потенциометра. Средний срок службы определяют по результатам испытаний четырех, пяти нагревателей. В стендах можно проводить испытак я при 1000 - 1400°С. [c.33] Вернуться к основной статье