Способ определения остаточного ресурса материала металлических или сплавных конструкций или сооружений

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА МАТЕРИАЛА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЛИ СПЛАВНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЛИ СООРУЖЕНИЙ(72) Авторы Машковцев Георгий Денисович Девятовский Олег Анатольевич Шутин Анатолий Филиппович Машковцева Наталья Георгиевна(73) Патентообладатель Частное научнопроизводственное унитарное предприятие РЕНФОРТ(57) 1. Способ определения остаточного ресурса материала металлических или сплавных конструкций или сооружений с пределом текучести в исходном состоянии, равным 260 МПа,отличающийся тем, что определяют твердость материала металлической или сплавной конструкции или сооружения путем воздействия индентором и содержание углерода с в материале, а остаточный ресурсматериала определяют по формуле где 0, 2 - предел текучести материала на момент определения, МПа, равный- постоянный коэффициент, равный 11,25, МПа- постоянный коэффициент, равный 0,02043- усредненное значение твердости материала из наиболее стабильных ее показателей-расчетное напряжение от эксплуатационной нагрузки, МПа 0,2 -предел текучести материала в исходном состоянии, МПа- время эксплуатации конструкции или сооружения, лет Ф - коэффициент, равный- коэффициент, зависящий от раздела фаз. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воздействие индентором осуществляют по меньшей мере 10 раз. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что содержание углерода определяют неразрушающим методом.(56)1626117 1, 1991.1460658 1, 1989.1434318 1, 1988.2108560 1, 1998.2032163 1, 1995.07128328 , 1995. Изобретение относится к области испытания материала металлических или сплавных конструкций или сооружений путем определения их физических и механических свойств,а именно к диагностике материала металлических или сплавных конструкций или сооружений в различных отраслях народного хозяйства. Известным является способ оценки остаточного ресурса паропроводов 1. Способ включает в себя вырезку образцов из участка контролируемого паропровода, определение объемной доли пор в металле, по которой судят о ресурсе паропровода. Недостатком известного способа является то, что для проведения диагностики необходимо осуществлять отбор проб металла механическим путем, т.е. вырезки из элемента участка паропровода. Вследствие чего нарушается целостность конструкции и нарушаются нормальные условия их эксплуатации. Кроме того, выполнение способа осуществимо только в лабораторных условиях, что исключает возможность определения остаточного ресурса в полевых условиях. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения упругих свойств материала 2. По известному способу в поверхность испытуемого материала внедряют усилием шариковый индентор, измеряют глубину контактного внедрения при сближении индентора испытуемого материала, что идентично определению твердости, и с учетом результата измерения определяют упругие свойства материала. На основании механических свойств испытуемого материала можно определить остаточный ресурс конструкций и сооружений. Недостатком этого способа является большое число сложных измерений и вычислений, связанных со снижением усилия внедрения, регистрации контактного внедрения,определения величины упругого восстановления. Кроме того, коэффициент связи временного сопротивления с числом твердости по Бринеллю дает весьма приближенные результаты и снижает тем самым точность определения механических характеристик материала. Задачей изобретения является упрощение определения остаточного ресурса конструкций и сооружений без их разрушения при повышении достоверности получаемых результатов. Поставленная задача достигается тем, что на исследуемый материал воздействуют индентором, определяют твердость материала, определяют содержание углерода и с учетом результатов измерений определяют остаточный ресурс исследуемых конструкций и сооружений. Отличием заявляемого способа является то, что определяют твердость материала металлической или сплавной конструкции или сооружения путем воздействия индентором и содержание углерода С в материале, а остаточный ресурсматериала определяют по формуле Ф, где 2 - предел текучести материала на момент определения, МПа, равный 0, 2 а - постоянный коэффициент, равный 11,25, МПа- постоянный коэффициент, равный 0,02043- усредненное значение твердости материала из наиболее стабильных ее показателей- расчетное напряжение от эксплуатационной нагрузки, МПа 0,2 - предел текучести материала в исходном состоянии, МПа- время эксплуатации конструкции или сооружения, лет Ф - коэффициент, равный- коэффициент, зависящий от раздела фаз. Для повышения точности результатов измерений исследуемого материала металлической или сплавной конструкции или сооружения воздействие индентором осуществляют по меньшей мере 10 раз. Содержание углерода в материале определяют неразрушающим методом. Благодаря установлению зависимости твердости от предела текучести материала по предлагаемой формуле и иного механизма оценки остаточного ресурса удается установить границы допустимых изменений физико-механических характеристик материала до предельных значений, характеризующих несущую способность металлической или сплавной конструкции или сооружения. Кроме того, по величине твердости материала, в установленных границах, можно определить накопление повреждений в материале и их влияние на структурные изменения, что позволит характеризовать эксплуатационные свойства материала металлической или сплавной конструкции или сооружения с большей достоверностью. Простота заявляемого способа, не требующего отбора образцов и их исследования в лабораторных условиях для определения структурных изменений, позволяет использовать его не только в стационарных, но и в полевых условиях. Пример. Проводилась диагностика сосуда с определением его остаточного ресурса. 1. Условия эксплуатации и исходные данные рабочее давление -1,43 МПа диаметр -2,6 м толщина стенки -14 мм предел текучести исходного материала - 0,2260 Па срок эксплуатации - 20 лет коэффициент -5 расчетное напряжение -134 п. 2. Приборы Прибор для измерения микротвердости 2 - малогабаритный (переносной, 2,5 кг, включая батарею), со втроенной памятью данных на 2970 значений, имеет последовательный интерфейс 232 С для подключения компьютера или принтера, представление значений твердости в системах . Портативный экспресс анализатор металлов и сплавов 930, не требующий высокой обработки поверхности, позволяющий качественно и быстро определить химический состав металлов и сплавов. 3. Ход выполнения работы определение твердости по Виккерсув исследуемом участке трубопровода прибором 2 (для определения наиболее опасного сечения производят ультразвуковую толщинометрию исследуемого участка) 6674 1143 определение содержания углерода прибором 930 С 0,180,0018 определение остаточного ресурса сосуда по формулам (1), (2), (3)(260206) По результатам диагностики сосуда определен остаточный ресурс эксплуатации при сохранении действующих нагрузок, равный 18 годам. Таким образом, использование заявляемого способа позволяет упростить определение остаточного ресурса за счет исключения промежуточных процессов и измерений, при сохранении работоспособности конструкций и сооружений. При этом достоверность получаемых результатов высока за счет учета многофакторности характеристик материала исследуемых конструкций и сооружений. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.