При вдавливании индентора в контактно упрочненное зерно регистрируется повышение значения микротвердости тем большее, чем выше уровень объемного деформирования. Если одностороннее накопление пластической дефорации привело к появлению микротрещин в граничных областях зерна или его разрушению, то при вдавливании индентора в это зерно регистрируется низкое значение микротвердости.
Рост плотности повреждений в диагностируемом объеме металла будет сопровождаться увеличением процентного содержания упрочнившихся и разупрочнившихся зерен в выборке замеров микротвердости. При достаточно большой плотности повреждений создадутся
132
условия к слиянию микротрещин в субмикротрещины и переходу одной из них в магистральную.
Для установления корреляции между степенью поврежденности, зарегистрированной с помощью микротвердости, и циклической тре-щиностойкостью этого металла проводили малоцикловое нагружение крупногабаритных образцов с искусственными поверхностными концентраторами напряжений и заданной степенью поврежденности. По-врежденность вносили как предварительным циклическим нагружением, так и предварительной пластической деформацией. Испытывались образцы из основного металла и со сварным соединением, выполненным ручной дуговой сваркой. Поверхностный концентратор напряжений наносился после задания поврежденности. В образцах со сварным швом перед испытаниями и заданием поврежденности удалялось усиление.
Испытания проводились по следующей схеме: замер микротвердости на поверхности в рабочей части образца - внесение поврежденности - второй замер микротвердости там же - нанесение поверхностного трещиноподобного концентратора напряжений (фрезой толщиной 0,2 мм на глубину 1,0 мм протяженностью 18 мм) -циклическое одноосное растяжение (12 цикл/мин, б*/па* =0,9 вт , R=0,5) до разрушения образца. Совместная обработка полученных результатов позволила вывести коэффициент, оценивающий степень снижения циклической трещиностойкости двухфазных феррито-перлитных сталей по факту изменения наполненности массива замера микротвердости на поверхности диагностируемого объекта.
кц =4^ >
где Ко; Ki=2,22 W5oo...600-K),43W600...700+ 0,22W7oo...8OO+
+O,03W80O...90O+O,016W9O0...10O0-K),02WlOOO...110O-K),04Wll00...12OO+ ■K),15Wl200...130O+0,2Wl300...1400^),33Wl400...1500+2,2Wl500...160e, где Кц - коэффициент снижения циклической долговечности; Ко - показатель в исходном состоянии; Ki - показатель в момент проведения диагностики; W(%) - накопленная часть в интервале микротвердости 500...600, 600...700, ... 15000... 16000 в выборке.
Так как в основу разрабатываемого метода ранней экспресс-диагностики положен принцип "слабого звена" и для сварных конструкций из феррито-перлитных сталей это чаще всего зона сварного шва, то критерием снижения остаточного ресурса объекта предложено считать максимально допустимый уровень теоретического коэффициента концентрации напряжений, при котором на базе в 10"
133
циклов нагружения при с» тах-0,9бт в районе концентратора напряжений зародится магистральная трещина протяженностью-не более 2,0 мм и глубиной-не более 1,0 мм. Допустимый уровень значения теоретического концентратора напряжений для сварных швов, выполненных электродуговой сваркой плавящимся электродом, для сосудов давления-не более 1,2...1,3. Это значение определяется из соотношения величины усиления шва, ширины разделки и толщины свариваемых деталей.
С увеличением плотности повреждений в металле конструкции в процессе эксплуатации падает значение допустимого коэффициета теоретической концентрации напряжений и, если выяснится после проведения замера микротвердости на поверхности объекта и обработки массива замеров, что значение максимально допустимого коэффициента теоретической концентрации напряжений находится на уровне 1,3... 1,4, то эксплуатацию такой конструкции следует остановить, так как металл в зоне концентраторов напряжений выработал свой ресурс и в любой момент возможно зарождение магистральной трещины.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.