Корреляционные зависимости для определения прочностных свойств металла баллонов при диагностировании технического состояния и проведении экспертизы промышленной безопасности Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Correlation dependences for determination of strength properties of metal cylinders with the technical state of diagnosis and examination

of industrial safety

Avilov M.1, Borodaj E.2, Sporyhin N.3, Marfin A.4 (Russian Federation) Корреляционные зависимости для определения прочностных свойств металла баллонов при диагностировании технического состояния и проведении экспертизы промышленной безопасности Авилов М. Ю. , Бородай Е. В. , Спорыхин Н. Д. ,

Марфин А. А.4 (Российская Федерация)

1 .Авилов Михаил Юрьевич / Avilov Mihail - заместитель начальника, управление прочностных исследований и технической диагностики;

2Бородай Евгений Владимирович /Borodaj Evgenij - инженер-испытатель, испытательная лаборатория;

3Спорыхин Николай Дмитриевич /Sporyhin Nikolaj - начальник лаборатории, лаборатория неразрушающего контроля и технической диагностики, Межрегиональное общественное учреждение Институт инженерной физики (МОУ «ИИФ»);

4Марфин Александр Александрович /Marfin Aleksandr - военнослужащий,

Военная академии Ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого (филиал),

г. Серпухов, Московская область

Аннотация: в статье изложены результаты экспериментального исследования прочностных характеристик металла баллонов из стали 38ХА после длительной эксплуатации и построения корреляционных зависимостей для расчета предела прочности и предела текучести по измеренной при диагностировании в процессе эксплуатации методом неразрушающего контроля твердости.

Abstract: the article presents the results of an experimental study of strength characteristics of the metal pressure vessel of steel 38HA after prolonged use, and builds correlation dependences to calculate the tensile strength and yield strength by measured hardness at diagnosis by non-destructive testing method during operation.

Ключевые слова: техническое состояние, образцы, характеристики прочностных свойств, твердость, корреляционные зависимости, испытания.

Keywords: technical condition, samples, characteristics of strength properties, hardness, correlation dependence, testing.

Одной из задач диагностирования технического состояния баллонов при проведении экспертизы промышленной безопасности с целью определения остаточного срока службы является определение прочностных характеристик металла.

Определение прочностных характеристик металла баллонов, находящихся в эксплуатации, производится безобразцовым методом по измеренной твердости переносными, как правило, динамическими твердомерами и последующим пересчетом с использованием корреляционных зависимостей.

В нормативных документах РД ЭО 0027 [1], СТО 22-04-02 [2] предложены широкодиапазонные по твердости корреляционные зависимости для углеродистых и низколегированных сталей, обзор по этому вопросу можно найти в работе [3].

Получение более точных и надёжных корреляционных зависимостей для марок сталей, используемых при изготовлении баллонов, возможно в результате исследования прочностных характеристик и твердости металла на образцах из баллонов, выведенных из эксплуатации после исчерпания ресурса.

39

В настоящей статье приведены результаты таких исследований для стали 38ХА, наиболее часто применяемой для изготовления баллонов большого объема по ГОСТ 9731-79 [4] и ГОСТ 12247-80 [5].

Экспериментальному исследованию прочностных характеристик - временного сопротивления (предела прочности) ов и предела текучести оТ, а также твердости НВ подвергались 66 образцов, изготовленных из металла (сталь 38ХА) 22 баллонов, находившихся в эксплуатации 34 года.

Испытания проводились на пропорциональных цилиндрических образцах типа III по ГОСТ 1497-84 [6], изготовленных из металла фрагментов, вырезанных из баллонов.

Полученные в результате обработки экспериментальных данных корреляционные зависимости имеют вид:

о, = 2,985 HB + 64,378 [МПа], (1)

оТ = 3,681 HB - 292,911 [МПа]. (2)

Коэффициенты корреляционных зависимостей определялись по методу минимизации суммы относительных погрешностей аппроксимации от экспериментальных данных.

Относительные погрешности формул (1) и (2) составляют +10 % и +15 % соответственно при доверительной вероятности 0,99.

Зависимости (1), (2) в виде графиков и экспериментальные данные показаны на рисунках 1 и 2. Там же приведены графики соответствующих зависимостей из РД ЭО 0027 [1].

Отметим, что в РД ЭО 0027 приведена зависимость для предела текучести условного оо,2 с допуском на величину пластической деформации 0,2 %. При проведении испытаний образцов определялся предел текучести физический, величина которого меньшие оо,2, и соответственно для этой величины строилась корреляционная зависимость (2).

Относительные погрешности формул из РД ЭО 0027 для расчета предела прочности и предела текучести по измеренной при испытаниях твердости составляют +15 % и +20 % .

Таким образом, полученные зависимости имеют погрешности значительно ниже зависимостей, представленных в РД ЭО 0027-0025, что позволяет улучшить оценку технического состояния объектов, работающих под давлением, и более точно классифицировать вид технического состояния.

Рис. 1. Графики корреляционных зависимостей ов = f(HB) для стали 38ХА по формуле (1) (сплошная линия), по формуле из РД ЭО 0027 [1], (пунктирная линия) и экспериментальные значения (точки)

40

Рис. 2. Графики корреляционных зависимостей aT = f(HB) для стали 38ХА по формуле (2) (сплошная линия), по формуле из РД ЭО 0027 [1] (пунктирная линия) и экспериментальные значения (точки)

Литература

1. РД ЭО 0027-2005. Руководящий документ. Инструкция по определению механических свойств металла оборудования атомных станций безобразцовыми методами по характеристикам твердости.

2. СТО 22-04-02. Руководство по отбору микропроб, проб и определению механических свойств сталей в металлических конструкциях неразрушающим методом.

3. Горицкий В. М. Диагностика металлов. - М.: Металлургия, 2004. - 408 с.

4. ГОСТ 9731-79. Баллоны стальные бесшовные большого объема для газов на 24,5 МПа (250 кгс/см2). Технические условия.

5. ГОСТ 12247-80. Баллоны стальные бесшовные большого объема для газов на 31,4 и 39,2 МПа (320 и 400 кгс/см2). Технические условия.

6. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытания на растяжение.

Influence dent as defect of the strain of origin for the safe operation of technical devices Skvorcov A. , Martyshkin A. (Russian Federation)

Влияние вмятины, как дефекта деформационного происхождения, на безопасную эксплуатацию технических устройств Скворцов А. А.1, Мартышкин А. Ю.2 (Российская Федерация)

1 Скворцов Алексей Анатольевич /Skvorcov Aleksej - эксперт по промышленной безопасности;

2Мартышкин Александр Юрьевич /Martyshkin Aleksandr - эксперт по промышленной

безопасности,

ООО «Югорское отделение экспертизы», г. Нижневартовск

Аннотация: наличие перераспределения напряжений и деформаций в зонах концентрации напряжений принудило к созданию методики расчета прочности с использованием оригинальных табулированных коэффициентов концентрации напряжений в зоне вмятины.

41