книги из ГПНТБ / Неразрушающие методы контроля металлов на тепловых электростанциях

Напряжениях в лунке), для углеродистых и низколегиро­ ванных сталей практически совпадает с Нв. Это обстоя­

тельство позволяет с большой степенью достоверности

находить предел прочности посредством определения Нв. Как установлено многочисленными опытами, между Hb и Qb наблюдается устойчивая зависимость, которая для

углеродистых и легированных сталей может быть выра­

определяется C помощью тарировочного графика и диа­ граммы, прилагаемых к прибо­

Hq,2 при вдавливании в испы­

туемую поверхность шарика диаметром 10 мм до появления отпечатка диаметром 0,9 мм. В этом случае

в отпечатке создается остаточная деформация, равная примерно 0,2%, что является необходимым условием для

установления связи между //о,2 и σo,a∙ Первое вдавливание производится таким образом, чтобы диаметр отпечатка был меньше 0,9 мм, затем в ту же лунку производится', повторное вдавливание с несколько большей нагрузкой и снова измеряется отпечаток. В одну лунку производит­ ся до трех вдавливаний таким образом, чтобы диаметр

отпечатка менялся от величины, меньшей 0,9 мм, до величины 0,9 мм, и замечается показание индикатора,

соответствующее отпечатку диаметром 0,9 мм. По тари-

30

вышеописанного метода также для контроля прочност­

ных свойств сварных соединений углеродистых и леги­

рованных сталей перлитного' класса (последние после высокого отпуска), так как искажения, * вносимые в значения твердости наличием остаточных напряжений

незначительны (при напряжениях растяжения твердость металла падает, при напряжениях сжатия — возрастает).

Установлено также, что зависимости Но,2—Под и Hb—ов справедливы для металлов с наклепом до 2,5 и 4,0%

соответственно.

Определение ов и (іо,2 ударным твердомером КП И по методике, разработанной С. С. Васаускасом. Предел прочности и условный предел текучести определяется с помощью тарировочных графиков по данным измере­

ний диаметров отпечатков, полученных от вдавливания

конусов с углами при вершине l 20o п 160°. ¡Предел проч­ ности Ob определяется по диаметру отпечатка, получен­ ному при вдавливании конуса с углом при вершине 120°,

предел текучести — по диаметру отпечатка, полученному при вдавливании конуса с углом при вершине 160°. При

H

няемых в энергетике, предел прочности предлагается

большинства конструкционных легированных сталей.

Для сталей, имеющих твердость в пределах 93—270 Hb

31

(50—105 HRb, НО—350 Н), между H и Hv установлена

через известные значения Hb m. Hv.

10.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОГО УДЛИНЕНИЯ

ИОТНОСИТЕЛЬНОГО СУЖЕНИЯ

Относительное удлинение Ô5 h относительное суже­ ние ф могут быть определены с помощью эмпирических

формул через известные числа твердости. В работе

[Л. 10] приводятся формулы для определения относи­ тельного удлинения низколегированных и углеродистых сталей через твердость по Бринеллю:

относительного удлинения углеродистых и низколегиро­

ванных сталей предлагается эмпирическая формула

Для определения относительного сужения по извест­

ной пластической твердости Я предлагается эмпири­

32

внедрения наконечника после снятия основной нагруз­ ки Pi при измерении по методу Роквелла. При измерении

твердости по Бринеллю и Виккерсу в сталях расстояние

от центра отпечатка до края изделия должно быть не ме­

нее чем 2,5 d, а расстояние между центрами двух сосед­ них отпечатков не менее 4,0 d.

При измерении твердости по Роквеллу расстояние между центрами двух соседних отпечатков или расстоя­ ние от центра какого-либо отпечатка до края изделия

должно быть не менее 3,0 мм.

Диаметр отпечатка следует измерять с помощью отсчетных микроскопов, погрешность которых не должна

превышать ±0,01 мм на одно наименьшее деление шка­

лы и ±0,02 мм на всю длину шкалы. Диаметр отпечатка

должен измеряться в двух взаимно перпендикулярных

направлениях и определяться как среднее арифметичес­

кое из трех измерений.

Для более точного определения твердости рекомен­

дуется делать по 6 отпечатков. Два крайних результата

(наибольший и наименьший) отбрасываются, а из четы­ рех оставшихся берется среднее арифметическое. Раз­

ность измерений диаметров (диагоналей) одного отпе­

чатка не должна превышать 2% меньшего из них.

Чистота поверхности должна быть тем выше, чем

меньше диаметр индентора, но не ниже V6 для измере­ ний шариком диаметром 10 мм и VlO при измерениях алмазной пирамидой. Требования к чистоте, подготавли­ ваемой для измерений поверхности оговариваются

винструкциях, прилагаемых к приборам. Так, например,

винструкции прибора МЭИ-Т5 указано, что чистота

поверхности. должна иметь Ѵ9, а для прибора ВПИ-Зк

не ниже Ѵ6 (ГОСТ l2789-59).

При статических испытаниях жесткость крепления

прибора на изделии достигается за счет применения за­

хватов или струбцин.

При контроле твердости изделий, не обладающих

достаточной жесткостью (обечайки сосудов, трубопрово­

ды, на участках удаленных от опор и др.), безэталон­ ными приборами динамического действия получаются

завышенные значения твердости, так как в момент удара

контролируемая поверхность «уходит» от индентора и образуются отпечатки меньшего диаметра. В этих слу­

чаях замеры следует производить эталонными приборами.

Со временем в приборах для определения твердости

34

цпях предусматривается выполнение микроскопического анализа структуры па всех стадиях изготовления, монта­ жа и эксплуатации энергетического оборудования.

Наиболее широкое применение нашли три способа

анализа структуры стали без разрушения деталей:

микроанализ при помощи ,переносных микроскопов; микроанализ с помощью оттисков (метод реплик) ; определение величины зерна при помощи ультразвука. Два первых способа относятся к области оптической

микроскопии и позволяют производить изучение микро­ структуры поверхностных слоев изделия и фиксирование

ее характерных участков на фотографиях. Третий способ основан на свойствах ультразвука и позволяет контроли­

ровать усредненную величину зерен по толщине

детали'(труба, лист).

12. ИЗГОТОВЛЕНИЕ МИКРОШЛИФА

Для исследования микроструктуры оптическими ме­

тодами необходимо на поверхности изделия подготовить микрошлиф. Приготовление микрошлифа состоит из ряда последовательных операций: подготовки площадки,

шлифовки и полировки. Площадку (ра-змером примерно

40 мм2) подготавливают при помощи напильника или

абразивного круга. В случае значительной кривизны

поверхности допускается уменьшение размера площадки. Операция подготовки площадки имеет целью удаление

обезуглероженного слоя, толщина которого на паропро­ водах не превышает 0,5—1,0 мм на обечайках и днищах барабанов—0,5—4,0 мм. Затем площадку окончательно

выравнивают с помощью бархатных плоских напильни­ ков (с насечкой № 4, 5).

Шлифовку выполняют вручную, применяя последо­

вательно шлифшкурки № 12, 8, 5 и заканчивают шкур­ ками М-40 или М-28 (ГОСТ 3647-59). Поверхность

площадки, подготовленная под полировку должна иметь

чистоту V 7—9. После шлифовки 'поверхность площадки

тщательно очищается и обезжиривается этиловым спир­

том (до отсутствия темных следов на фильтровальной

бумаге или вате). Время подготовки площадки изделия

под полировку составляет не более 6—7 мин. После шли­

фовки переходят к полировке, в результате которой по­ верхность приобретает зеркальный блеск (чистота V 13— 14).. Полировка выполняется двумя способами: механп-

36

ческпм и электрохимическим (электролитическим). Для механической полировки применяют пневматические шлифмашинкн типа ПШМ-08-80, ПШМ-08-90, электро­

сверлилки И-28А и др., на шпиндели которых насажены войлочные или фетровые круги, покрытые пастой ГОИ.

Для частичного удаления деформированного в процессе механической полировки слоя, искажающего истинную

структуру металла, полировку чередуют несколько раз с травлением поверхности шлифа. Подготовленный

микрошлиф промывают водой и спиртом, а затем просу­

шивают фильтровальной бумагой. Недостатком меха­

нической полировки является низкая производительность процесса, частичное насыщение поверхности окислами и неметаллическими включениями, а также наличие

деформированного слоя.

Более совершенным методом подготовки шлифов яв­ ляется электрохимический. Положительные качества это­ го метода — универсальность, высокая производитель­ ность, возможность получения истинной структуры без искажений и т. п. Электрохимический способ полирова­

ния основан на явлении электролиза, т. е. электрохими­

ческого процесса, происходящего между электродами,

помещенными в электролит (в электролизную ванну),

под действием постоянного тока. В процессе электролиза

неровности, имеющиеся на поверхности анода, растворя­

Такой процесс растворения металла называется анодным.

Для осуществления электрополировки шлифов непосред­

ственно на деталях необходимо, чтобы конструкция

электролизной ванны позволяла использовать поверх­

ность детали в качестве анода и удерживать электролит

на горизонтальных и вертикальных поверхностях.

В лаборатории сварки и исследования металлов

производственного предприятия Львовэнергоремонт раз­

работана методика и создана установка для электрохи­ мической полировки (ЭХП), отвечающая всем условиям получения высококачественных шлифов. Рабочим инстру­

ментом установки является электрополировочная головка со встроенной электролизной ванной. Подача электроли­

та в электролизную ванну производится дистанционно.

На детали головка удерживается рукой или закрепляет­ ся при помощи специального зажима. Принципиальная схема рабочей части головки приведена на рис. 18.

37

Электрополировочная головка позволяет производить

электрохимическую полировку и электротравление шли­

фов на горизонтальных и вертикальных поверхностях

деталей, имеющих радиус

кривизны на участке по­ лировки не менее 15 мм.

Головка комплектуется

двумя сменными электро­ лизными ваннами, имею­

щими внутренние диамет­

ры D 10 и 14 мм. Ванна

трическая схема которого приведена на рис. 19. Установ­

ка для электрохимической полировки шлифов УЭП-2М

выпускается серийно предприятием Львовэнергоремонт.

Общий вид установки приведен на рис. 20.

Техническая характеристика установки УЭП-2М:

Электрополировка производится на площадке, под­ готовленной предварительно на изделии описанным выше

38