Сосуд иод высоким давлением Испытания до разрушения

Когда изделие, которое можно представить в виде компактного образца для изучения ударной вязкости, подвергается действию растягивающих напряжений, может произойти хрупкое разрушение его в случае, если интенсивность напряжений достигает определенной величины, характерной для данного материала, а поверхность разрушения будет достаточно плоской. Интенсивность напряжений, при которой происходит разрущение образца, определяется напряжением а, приходящимся на единицу площади, и длиной трещины а, выражается в единицах fMH/M /2] и известна под названием вязкости разрушения К с)- Если уменьшить размеры образца или увеличить температуру его, материал образца будет переходить в состояние текучести, начиная от конца трещины, до того как произойдет его хрупкое разрушение, и на другой стороне появятся резко выраженные полосы сдвига. Для изучения вязкости разрушения ударно-вязких высококачественных сталей используют очень крупные образцы, но их довольно трудно получить и создать в них напряжения, достаточные для того, чтобы перенести полученные результаты на узлы реальных размеров, например, роторы турбин, сосуды высокого давления или паровой цилиндр. Некоторое приближение может быть сделано при нагружении образцов, маленьких для хрупкого разрушения, но достаточных для измерения скорости распространения трещины. Поэтому во многих случаях результаты испытаний на вязкость разрушения могут быть экстраполированы, но так как для большинства рассчитанных размеров трещин разрушение будет носить хрупкий характер, они могут быть использованы для оценки с достаточной степенью точности. [c.44]

Рис. 9. Зависимость минимально допустимой температуры от толщины стенки сосудов высокого давления без снятия напряжения по результатам испытания широкого листа по Уэллсу (разрушение происходит при деформации 0,5%, переходная температура по Шарпи для энергии разрушения 2,8 кгс м —20 1) и —50° С 2) (Коттон, 1976 г.)

Кроме испытания колец, сегментов и трубчатых образцов для изучения свойств намоточных материалов, механики намотки и оптимизации технологии широко распространены испытания натурных изделий — труб, сосудов высокого давления — и вырезаемых из их технологического припуска образцов-свидетелей. При этом намоточные изделия, работающие при наружном или внутреннем давлении, испытываются главным образом для оценки несущей способности проверяется работоспособность оболочки при заданной нагрузке. Если конструкция доводится до разрушения, то замеряется только разрушающее усилие и оценивается с той или иной точностью прочность материала. Получаемую информацию можно расширить. Так, испытания труб и сосудов под давлением при применении самых простых методов легко могут дать дополнительные сведения об упругих свойствах намоточных материалов. Рассмотрение методов статических испытаний намоточных конструкций выходит за рамки книги. В данной главе рассматривается техника и методика обработки результатов испытаний кольцевых образцов, являющихся основными нри изучении намоточных армированных пластиков. Естественно начать рассмотрение этого вопроса с изучения схем нагружения. [c.208]

Следовательно, ясно, что, хотя сосуды под давлением и трубопроводы могут быть изготовлены фактически без дефектов благодаря тщательному осмотру и пробному испытанию под высоким давлением, дефекты могут возникать при последующей эксплуатации и становиться достаточно большими, чтобы вызвать инициирование разрушения. [c.190]

Испытания до разрушения на сосудах под давлением использовали для демонстрации сопротивления хрупкому разрушению новых сталей. Например, эксперименты проводили (Армстронг, 1949 г. Центр информации по никелю, 1962 г.) на сосудах под давлением из сталей с 9% Ni при —196° С для получения убедительного доказательства их высокого сопротивления хрупкому [c.228]

Особую сложность представляет собой создание стендовых установок для испытания под внутренним давлением при высоких температурах моделей сосудов, работающих под давлением. Сравнительно большие их размеры, требующиеся для надежного моделирования условий работы реальных изделий, с особой остротой ставят вопрос об обеспечении условий, исключающих катастрофические последствия их разрушения. [c.152]

Единственный параметр испытания, который следует учитывать, это скорость нагружения, которая снова имеет отношение к величине Kq. В работах, проводившихся в MRL, скорость нагружения варьировалась от обычной скорости медленного растяжения до скоростей, при которых образец нагружался до разрушения примерно за 10 м-с. Существующий опыт испытаний сталей для сосудов давления показывает, что испытания при медленном нагружении дают более высокие и менее воспроизводимые значения /С< , чем получаемые при высоких скоростях нагружения [2]. В диапазоне температур выше ТНП статическая трещиностойкость уве ли-чивается более быстро с температурой, чем динамическая, и в этой области использование высоких скоростей нагружения может оказаться необходимым для измерения К а- Основной недостаток испытаний при высоких скоростях нагружения заключается в потере возможности прерывать испытание для измерения длины остановившейся трещины. В остальном испытания при высоких и низких скоростях не различаются omi дают одинаковые диаграммы испытаний, которые обрабатываются аналогичным образом. [c.204]

Звук (шум), генерируемый и во время простого нагружения образцов армированных пластиков, может быть индикатором появления разрывов или трещин. Изменение интенсивности и уровня звуковых импульсов сопровождает развитие трещин в структуре, эти области разрушения могут быть определены с помощью специальной аппаратуры. Такая методика не относится, конечно, к области неразрушающего контроля. Для ее осуществления необходимо приложить нагрузку, которая, в свою очередь, часто приводит к снижению свойств и даже к разрушению исходной структуры материала. Установлено, что во время гидроиспытаний при уровне нагрузки ниже разрушающей может быть получена корреляция между предельной нагрузкой и уровнем шумов. Испытания проводились для сосудов высокого давления и корпусов ракетных двигателей. А. Грин и др. [20] использовали метод акустической эмиссии для комплексной проверки камер ракетных двигателей Поларис АЗ , полученных методом намотки стеклонитью. [c.475]

Поведение конструкции при нагружении зависит от ее геометрии, свойств материала, величины приложенных напряжений. Уменьшение равномерного удлинения в наклепанных материалах не означает, однако, что следует избегать их использования в различных условиях. В трубопроводах, например, преднамеренно создают большие пластические деформации у внутреннего диаметра, чтобы возникала система благоприятных сжимающих остаточных напряжений, снижающих самоизнос труб. Аналогичны этому гидростатические испытания сосудов высокого давления. Взаимодействие между несколькими переменными будет также рассмотрено ниже в связи с выходом из строя путем быстрого разрушения. [c.13]

Вообш,е, материалы с низкими уровнями вязкости более поддаются лабораторному определению Ксг В настояш ее время лабораторные испытания, обеспечиваюш,ие определение Ксг Для пластичных материалов с сравнительно высокими уровнями вязкости, которые часто используются при изготовлении сосудов высокого давления и трубопроводов, являются дорогостояш,ими и трудными для интерпретирования. Стоимость приближается, а иногда превышает стоимость натурных испытаний сосуда или участка трубопровода. Образец с надрезом должен иметь весьма большие размеры, и для его разрушения требуется разрывная машина. [c.186]

ЭТОЙ части кривой сомнительна, и поэтому Николс (1966 г.) предложил более реалистичную диаграмму анализа разрушения (рис. 16). Диаграмма важна для иллюстрирования простым способом основных факторов, касающихся хрупкого разрушения. Сравнение диаграммы с результатами исследований разрушений показало, что по отношению к NDT первоначальный размер тре-ш,ины, влияние остаточных напряжений и концентраторов напряжения в зависимости от предела текучести и предела прочности материала могли быть связаны с вязкостью разрушения стали. Исключение составляет серия испытаний, проведенных на цилиндрических сосудах высокого давления с искусственными треш,и-нами. Если сосуды находятся под давлением воздуха, то они разрушаются при температурах выше точки FTP (участок над кривой AT), даже когда номинальное напряжение меньше половины предела текучести материала. Сосуды, находяш,иеся под гидравлическим давлением, разрушаются при указанных на диаграмме условиях. [c.232]

Для вычисления К с на основании измерений разрушающего напряжения при ударных испытаниях используются образцы Шарпи с надрезами в виде усталостной трещины и боковыми канавками (Разон и Турнер, 1966 г.). Точные значения Кю могут быть получены только при температурах ниже NDT, т. е. ниже эксплуатационной температуры конструкций (рис. 17). Задача состоит в определении и использовании значений показателя вязкости разрушения в условиях плоской деформации, которые могут быть более жесткими, чем в действительности. Ввиду йеоб ходимости учета образца и динамического нагружения задержи вается непосредственное использование метода линейной меха ники разрушения, способствующего определению максимально допустимого размера дефекта в конструкциях. Однако, несмотря на трудности, ученые применяют этот метод для исследования, в частности, толстостенных стальных сосудов высокого давления ядерных реакторов (Ландерман и др., 1967 г.). [c.234]

В 1962—1968 гг. американским исследовательским комитетом по сосудам, работающим под давлением (РУЯС), был проведен комплекс исследований по оценке возможности применения указанных материалов для работы в условиях ползучести, а также для сравнения в этих условиях сталей нормализованного и закаленного состояния 195, 111 ]. Последнее обстоятельство является весьма важным, так как применение сталей в состоянии закалки с последующим отпуском обеспечивает более высокое сопротивление распространению трещин при комнатных температурах н таким образом уменьшает опасность хрупких разрушений сосудов при гидравлических испытаниях. Испытания на длительную прочность проводились на образцах диаметром 8 мм из основного металла и сварных соединений с неполным двусторонним проплавлением. Испытывались гладкие образцы и образцы с надрезом. Проверялась также с помощью жестких проб склонность сварных соединений к трещииообразованию при термической обработке. [c.167]

В этой главе представлены результаты исследования, направленные на изучение явления хрупкого разрушения в сосудах и трубопроводах высокого давления. На основании этих результатов предлагается обшдй подход к расчету надежности конструкций, причем подчеркивается важность его поэтапного изучения. Показано, что если инициирование трепщны описывается посредством концепций механики разрушения, то распространение равру-шения регулируется переходной температурой. Обсуждены полезные аспекты проводимого при высоком давлении пробного испытания как для устранения дефектов, так и для благоприятного воздействия на остающиеся дефекты. [c.146]

На основе результатов большой экспериментальной исследовательской программы в этой главе установлены факторы, счита-юш,иеся важными при расчете надежности сосудов и трубопроводов высокого давления. Не суш,ествует простого унифицированного подхода к изучению проблемы, имеются разнообразные факторы, которые по-разному влияют на отдельные этапы процесса разрушения, и поэтому не представляется возможным выполнить простой расчет. Однако дается обш,ий подход, при котором раздельно рассматриваются различные этапы процесса разрушения, а также проводится контроль и пробное испытание давлением. [c.148]

Большинство материалов труб и сосудов нод давлением имеют два уровня вязкости разрушения, зависяш,их от температуры. С уменьшением температуры наступает момент, когда вязкость разрушения переходит с более высокого уровня на низший уровень. Температура перехода при инициировании дефекта, установленная посредством натурных испытаний находящ егося под давлением цилиндра, ниже температуры перехода, определенной при лабораторных ударных испытаниях, например при испытаниях образцов Шарпи с V-образным надрезом и под действием падающ его груза. Это представляется логичным, так как процесс инициирования является медленным, почти статическим, тогда как лабораторные ударные испытания сопряжены с высокими скоростями деформации. [c.205]

На технологической линии ПО Уралхиммаш была доказана возможность получения из этих полотнищ многослойных обечаек удовлетворяющих требованиям технических условий на изготовление рулонированных сосудов. Из них было изготовлено и испытано три сосуда диаметром 600 и 800 мм. В результате прочностных исследований установлены следующие закономерности в сосуде, опрессован-ном технологическим давлением, межслойные зазоры одинаковы в обечайках из полотнищ и рулонной стали измерением напряженного состояния сосудов после опрессовки технологическим давлением отмечено отсутствие перегрузки внутреннего слоя по всей длине обечаек из полотнищ обычно характерное для сосудов с короткими рулонированными обечайками испытание сосудов до разрушения подтвердило высокую несущую способность рулонированной конструкции из полотнища, находящейся на уровне значений однослойных сосудов. [c.60]

Так как при проведении большинства испытаний сосудов ста-вили целью определить условия инициирования треш ины, некоторые работы выполняли для изучения поведения распространения трещины в газопроводах. В газопроводах значительное количество запасенной энергии мажет привести к распространению инициированной трещины на участке длиной в несколько километров, если скорость распространения трещины будет настолько большой, что вследствие утечки давление не снизится. Этот фактор зависит от вязкости стали и представляет значительный интерес в экономическом отношении. При испытаниях, выполненных Баттелли (Даффи, 1966 г.) на реальном газопроводе длиной —205 м, использовали динамическое инициирование трещины от несквозных дефектов измеряли длину и скорость распространения трещины. При этом был зафиксирован переход материала из вязкого состояния в хрупкое при более высоких температурах наблюдалась большая площадь среза в изломе. Между числом процентов кристалличности в изломе и скоростью разрушения была обнаружена линейная зависимость. Если бы была разработана методика испытания образцов небольших размеров, то можно было бы установить связь с поведением материала при испытаниях большой трубы. В связи с этим были рассмотрены несколько методик, в том числе методика испытаний образцов Шарпи, AT и на разрыв при свободном падении груза, и была найдена некоторая зависимость меркду скоростью разрушения при испытании трубы и поведением материала образца небольших размеров. Однако наиболее приемлемое соотношение было установлено при испытании образцов на разрыв под действием падающего груза (DWTT). [c.229]

За последние десятилетия часто встречались случаи хрупкого разрушения стальных деталей манп1н, конструкций и оборудования при нагрузках, рассматриваемых как статические, и сравнительно высокой пластичности материала при испытании образцов на растяжение. Необходимость исследования причин таких разрушений сделалась особенно настоятельной в связи со случаяли внезапного хрупкого разрушения сварных корпусов судов большого тоннажа, сварных мостов и крупных сосудов, работающих под давлением. [c.26]

Для изготовления сосудов, работающих под давлением, обычно рекомендуется сталь типа 11523, обладающая, по данным стандартных испытаний, высоким пределом текучести и достаточной пластичностью. Тем не менее, можно показать, что этот материал в рассматриваемой области применения уступает по своим свойствам мягкой стали типа 13030. Критический раз мер сосуда, при котором сталь типа 11523 дюжет обнаруживать хрупкое разрушение при напряжении ниже предела текучести, в 100 раз меньше критического размера геометрпчески подобного сосуда из мягкой стали при нормальной температуре, а расчетное значение энергии Кг, необходимой для образования единицы поверхности излома, для стали типа 11523 в 5 раз меньше, чем для мягкой стали. [c.365]

В последние 40 — 50 лет представления о прочности резко меняются, главным образом, в связи с многочисленными случаями внезапного хрупкого разрушения конструкций, вьшолненных из материалов, имеюпщх высокую пластичность при испытаниях гладких образцов и спроектированных с большими коэффициентами запаса прочности, т. е. с соблюдением всех требований прочностного расчета. Так, за последнюю половину века мир был свидетелем ряда непредвиденных катастроф судов (американские Либерти ), самолетов (английские Кометы ), ракет (американские Паларис-4 ). Известны также случаи внезапного хрупкого разрушения мостов, сосудов, работающих под внутренним давлением. Причем речь идет не о единичных разрушениях, а почти о массовых. Так, в период с 1942 по 1945 гг. только случаев хрупкого разрушения судов типа Либерти было зарегистрировано свыше 20. Самое удивительное было то, что случаи подобных разрушений, связанных с катастрофическим распространением трепщн ( разрушения взрывного характера , как их стали называть), происходят при средних напряжениях ниже предела текучести. Такие разрушения (как правило деталей с трещинами) стали встречаться все чаще в связи с использованием новых высокопрочных материалов, увеличением габаритов конструкций, а также потерей материалами пластичности под действием многократного нагружения в эксплуатации. [c.190]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...