Лицензионный договор курсовая работа;pdf

РАЗРАБОТКА СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ ДАННЫМИ МАЛОРАЗМЕРНЫХ И
СТАНДАРТНЫХ ОБРАЗЦОВ ШАРПИ ИЗ СТАЛИ 15Х2НМФА
А.А. Чернобаева, К.И. Медведев, Д.А. Журко, В.Н. Костромин, М.А. Скундин, С.А. Бубякин,
А.П. Бандура
НИЦ «Курчатовский институт»
Введение
Металл от корпуса реактора, облученный в составе корпуса (темплеты) или в условиях
максимально близких к условиям эксплуатации (образцы-свидетели) – это уникальный объект. В
некоторых случаях такого материала бывает недостаточно для изготовления стандартных образцов.
Возникает необходимость изготовления малоразмерных образцов.
Результаты испытаний на ударный изгиб зависят от размера образцов. По этой причине испытания
образцов Шарпи стандартизованы во всем мире. Унификация образцов и испытаний позволяет
сравнивать результаты, полученные в разных лабораториях во всем мире и для различных материалов.
Для объединения результатов испытаний малоразмерных и стандартных образцов в единый массив
данных, необходимо располагать корректным соотношением между результатами испытаний
стандартных и малоразмерных образцов. В 2004 году был выпущен документ РД ЭО 0598-2004 [1],
регламентирующий процедуру испытаний и обработки результатов испытаний на ударный изгиб и
фиксирующий соотношение между стандартными и малоразмерными образцами из стали 15Х2МФА.
Целью настоящей работы является разработка соотношения между результатами испытаний
стандартных и малоразмерных образцов из стали 15Х2НМФА и соответствующих сварных соединений.
Методика
Критическая температура хрупкости, полученная по результатам испытания малоразмерных
образцов, ниже, чем для стандартных образцов, изготовленных из одного и того же материала.
Экспериментальная матрица должна:
1) охватывать весь диапазон актуальных для этих материалов температур;
2) включать штатные материалы корпусов ВВЭР-1000;
3) включать материалы во всех возможных структурных состояниях.
Температуры испытаний стандартных образцов Шарпи должны быть выбраны в диапазоне минус
100+100оС, поскольку значения критической температуры хрупкости стали 15Х2НМФА класс 1
достигают минус 100оС, а предельно допустимое значение критической температуры хрупкости для
металла сварных швов ВВЭР-1000 около 90оС. Данные должны быть распределены в этом интервале
максимально равномерно по шкале температур, для того, чтобы соотношение корректно отражало все
температурные интервалы в выбранном диапазоне температур. Весь температурный диапазон разбит на
интервалы по 10°С и в каждом интервале есть не менее одной группы стандартных образцов, что
позволит достаточно детально определить искомое соотношение. (Рис. 1).
100
Стандартные
образцы Шарпи
Малоразмерные
образцы Шарпи
TK, 0C
50
0
-50C ?
-50
-100
-150
Рис. 1 – Результаты испытаний стандартных образцов Шарпи и область ожидаемых значений
результатов испытаний малоразмерных образцов.
Для того, чтобы данные были представительны, необходимо использовать штатные материалы
корпусов ВВЭР-1000, металл от поковок и сварных соединений.
Поскольку металл корпусов ВВЭР-1000 встречается в трех структурных состояниях: состояние
поставки, облученное состояние и охрупченное состояние, матрица испытаний должна включать в себя
все три состояния.
В объёме металла всегда присутствует неоднородность структуры, которая в большей или
меньшей степени отражается на свойствах и на разрабатываемых соотношениях. Важно учитывать
рассеяние данных, которое может быть внесено этим фактором. В качестве примера рассеяния
приведёны результаты для обоснования корреляции между стандартными и малоразмерными образцами
Шарпи для стали 15Х2МФА и соответствующих сварных соединений [2]. На нём показан 50-ти
градусный доверительный интервал для зависимости ТК10х10=ТК5х5+50 оС.
Рис. 2 – Соотношение критических температур хрупкости по результатам испытаний стандартных
и малоразмерных образцов Шарпи с указанием различных зависимостей и доверительного интервала 2
Для минимизации рассеяния в настоящей работе предусмотрены следующие шаги.
Из имеющихся стандартных образцов 10×10×55 мм изготавливаются малоразмерные образцы
Шарпи (мини Шарпи), размером 5×5×27,5 мм. При этом из одного стандартного образца (из его
половинки) изготавливается один малоразмерный образец, если в наличии есть 12 стандартных
образцов (Рис. 3). Таким образом в эксперименте участвует каждый объём исходного металла, и
возможная неоднородность в этом случае нивелируется (оказывает минимальное влияние на
результаты).
Если для обеспечения требований 1 по минимальному числу образцов в группе необходимо
изготовить реконструированные образцы, для каждого образца, подверженного реконструкции
изготавливается два малоразмерных образца Шарпи. (Рис. 4).
Группа стандартных Шарпи (сШ) из 12 образцов
Половинки испытанных образцов сШ
Группа мини Шарпи (мШ) из сШ
Рис. 3 – Схема изготовления малоразмерных образцов (мини Шарпи (мШ)) при наличии 12-ти
стандартных образцов Шарпи (сШ).
Группа сШ из 6 образцов
Половинки испытанных образцов сШ
Группа мШ из сШ
Реконструированные сШ
Рис. 4 – Схема изготовления малоразмерных образцов (мини Шарпи (мШ)) при наличии 6-ти
стандартных образцов Шарпи (сШ)
Сначала испытываются стандартные образцы Шарпи, после этого изготавливаются и
испытываются малоразмерны образцы Шарпи. Для снижения вклада от разброса свойств при
проведении испытаний малоразмерных образцов соблюдается принцип соответствия испытаний: т.е.
мини Шарпи, изготовленные из образцов Шарпи, испытанных на верхний шельф, испытываются на
верхний шельф кривой малоразмерных образцов. Тот же принцип соблюдается для испытаний на
нижнем шельфе и области перехода (Рис. 5).
Кривая работы разрушения по результатам испытаний:
200
180
160
140
120
а) стандартных Шарпи
10х10х55 мм
100
80
60
40
20
0
-200
-150
-100
-50
0
50
100
T, С
30
25
E, Дж
20
б) малоразмерных Шарпи
5х5х27,5 мм
15
10
5
0
-200
-150
-100
-50
0
50
100
T, С
Рис. 5 – Схема соответствия испытаний для стандартных и малорамерных образцов. Вверху кривая
изменения работы разрушения от температуры испытаний по результатам испытаний стандартных
образцов, а внизу– для соответствующих малоразмерных. Верхний шельф получают на мини Шарпи,
изготовленнных из стандартных Шарпи, на которых был получен верхний шельф первично, для
стандартных.
Экспериментальные результаты
Работа в настоящий момент еще не завершена, но уже получены некоторые данные. В таблице
представлены результаты испытаний.
Результаты испытаний групп стандартных и малоразмерных образцов Шарпи.
Интервал
-100 
-90 
-80 
-70 
-60 
-50 
-40 
-30 
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
Тк10х10, оС
Тк5х5, оС
-94
-88
-73
-66
-57
-46
-37
-29
-144
-144
-106
-96
-94
-85
-76
По предварительным данным построены зависимости с двумя (1) и одним оцениваемыми
параметрами (2) соответственно, вида:
TK10×10=C1·TK5×5+50, °C
(1)
TK10×10=C1·TK5×5+С2, °C.
(2)
С1 и С2 – параметры, оцениваемые методом наименьших квадратов. Обе зависимости изображены
на рисунках 6, 7 с указанием доверительных интервалов.
0
1010
TK
5 5
=1.02*TK +50, C
-50
TK
1010
, C
 = 12.5 C
-100
-150
-100
-50
55
TK , C
Рис. 6 – Соотношение критических температур хрупкости по результатам испытаний стандартных
и малоразмерных образцов Шарпи. Зависимость с одним оцениваемым параметром.
0
1010
TK
55
=0.89*TK +35, C
-50
TK
1010
, C
 = 10.9 C
-100
-150
-100
-50
55
TK , C
Рис. 7 – Соотношение критических температур хрупкости по результатам испытаний стандартных
и малоразмерных образцов Шарпи. Зависимость с двумя оцениваемыми параметрами.
В первом случае (1) оценивается один параметр, а второй зафиксирован и равен +50°C, как для
материалов ВВЭР-440 (рис. 2). Первый параметр, стоящий перед TK5×5, близок к 1.
Во втором случае (2) оцениваются два параметра, C1=0,89, C2 =35. Все представленные оценки
выполнены по предварительным результатам, которые составляют лишь третью часть от общего
запланированного объема испытаний.
В обоих случаях рассеяние по предварительным оценкам меньше, чем для материалов ВВЭР-440.
Выводы
Разработана программа исследований для определения соотношения между результатами
испытаний на ударный изгиб стандартных и малоразмерных образцов Шарпи. В программе охвачен
весь диапазон Тк, характерный для материалов ВВЭР-1000. Программа работ включает штатный металл
от корпусов ВВЭР-1000, включая основной металл и сварные швы в различных состояниях:
необлучённом (исходном), облучённом и охрупченном термообработкой.
Проведение эксперимента по рекомендуемой схеме позволяет получить представительные
результаты и свести к минимуму рассеяние данных, связанное с наличием неоднородности структуры и
свойств в объёме материала.
Первые результаты показывают низкое рассеяние данных.
Список литературы
1. РД ЭО 0598-2004. Методика определения критической температуры хрупкости по результатам
испытаний малоразмерных образцов на ударный изгиб.
2. Николаев Ю.А., «К вопросу о корреляции между результатами испытаний стандартных и
малоразмерных образцов на ударный изгиб» НТС КИ, Москва, 2004 г.