Визначення характеристик тріщиностійкості для сталі 22К за результатами випробувань зразків різних типів
DOI:
https://doi.org/10.20998/2413-4295.2021.03.03Ключові слова:
Зразок Шарпі, СТ зразок, тріщиностійкість, Майстер крива, ударний згин, критичний коефіцієнт інтенсивності напруженьАнотація
В наш час в різних галузях промисловості, зокрема в атомній енергетиці, для визначення характеристик тріщиностійкості поряд із стандартними випробуваннями компактних зразків, які є доволі дорогими та складними, розробляються методи визначення цих характеристик за результатами ударних випробувань зразків Шарпі зі встановленням залежностей між ударною в’язкістю (енергією руйнування) та критичним коефіцієнтом інтенсивності напружень (J-інтегралом). В роботі проаналізовано кореляційні та аналітичні методи, автори яких вважають їх універсальними для певного класу сталей. Кореляційні методи поділяються на одноетапні та двоетапні. Одноетапні методи дозволяють за відомою енергією руйнування отримати значення критичного коефіцієнта інтенсивності напружень. Двоетапні методи на першому етапі пропонують розрахунок динамічного критичного коефіцієнта інтенсивності напружень, на другому зсув по температурі та отримання статичного критичного коефіцієнта інтенсивності напружень. Аналітичні методи за діаграмою ударного руйнування зразка дозволяють побудувати J-R криву та за нею розрахувати значення J-інтегралу. Проведено серію випробувань на тріщиностійкість СТ зразків із теплостійкої сталі 22К, визначено референсну температуру Т0 за однотемпературною методикою стандарту ASTM-1921 та побудовано Майстер криву. Проведено серію ударних випробувань стандартних зразків Шарпі у діапазоні температур -50…+100°С з використанням інструментованого вертикального копра, обладнаного високошвидкісною системою реєстрації. За результатами ударних випробувань зразків Шарпі визначено характеристики тріщиностійкості з використанням різних методів. Встановлено, що як аналітичні, так і кореляційні методи не можуть бути універсальними та використовуватись для визначення характеристик тріщиностійкості сталі 22К. Тому було запропоновано нову експоненціальну кореляційну залежність між енергією руйнування зразка Шарпі та критичним коефіцієнтом інтенсивності напружень для теплостійкої сталі 22К.
Посилання
ASTM E 1820 01 Standard test method for measurement of fracture toughness. Instead of ASTM E 1820 99a ; Introduced 10.06.2001. ASTM International. 2001. 46.
ASTM E 1921–03 Standard Test Method for Determination of Reference Temperature, To, for Ferritic Steels in the Transition Range. Instead of ASTM E 1921 02 Introduced 01.11.2003. ASTM International. 2003. 20.
Rolfe S. T. and Novak S. R. Slow-bend KIC testing of medium-strength high-toughness steels. In: Review of Developments in Plane Strain Fracture Toughness Testing, ASTM STP 463. American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA, 1970, 124–159, doi: 10.1520/STP33665S.
Wullaert A. R., Ireland R. D., and Tetelman S. A. Int. ASM Symp., 1974. 255 p.
Schroeder M., Ortmann R., Scukina E. Korrelationen zwischen Kennwerten des Kerbschlagbiegeversuchs und der dynamischen Bruchzaehigkeit. Neue Hutte, 1985, 30, 115.
Roberts R., Newton C. Interpretative Report on Small-scale Test Correlations with KIC-data. Welding Research Council, New York, 1991, 265 p.
Sattari-Far I., Wallin K. Application of Master Curve Methodology for Structural Integrity Assessments of Nuclear Components. Swedish Nuclear Power Inspectorate, 2005. 186 p.
Sokolov M. A., Alexander D. J. An Improved Correlation Procedure for Subsize and Full-Size Charpy Impact Specimen Data. NUREG. - CR-6379, ORNL-6888, 1997. 298 p., doi:10.2172/463630.
Sreenivasan P. R. Estimation of ASTM E-1921 reference temperature from Charpy tests: Charpy energy-fracture toughness correlation method. Engng Fract Mech., 2008, 29–45, doi: 10.1016/j.engfracmech.2008.08.007.
Schindler H. J. Estimation of the dynamic J-R-curve from a single impact bending test. 11th Europ. Conf. on Fracture, Poitiers, France, 1996, 2007-2012.
Chaouadi R. J., Puzzolante L. Procedure to Estimate the Crack Resistance Curve from the Instrumented Charpy V-notched Impact Test. ICF-12, Toronto, Canada, 2009.
Kondryakov E. A,. Zhmaka V. M., Kharchenko V. V. i dr Sistema izmereniya deformatsiy I usiliy pri dinamicheskikh ispytaniyakh. Problemy prochnosti, 2005, 3, pp. 140 - 146.
Kharchenko V. V., Kondryakov E. A., Zhmaka. V. N., Babutskiy A. A. Instrumentirovannyy koper dlya udarnykh ispytaniy: osnovnyye elementy. analiz rabotosposobnosti. Nadezhnost i dolgovechnost mashin i sooruzheniy, 2006, 27, pp. 121-130.
ISO 14556. Steel Charpy V-Notch Pendulum Impact Test – Instrumented Test Method. - 05.01.2005.
HOST 9454-78 Metalli. Metod yspitanyia na udarnii yzghyb pry ponyzhennikh, komnatnoi y povishennikh temperaturakh. - Vved. 01.01.79.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Андрій Кравчук, Євгеній Кондряков
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Журнал публікує статті згідно з ліцензією Creative Commons Attribution International CC-BY.
