Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ХЛАДНОЛОМКОСТИ СТАЛИ

Изобретение относится к области испытания физико-механических свойств металлов и может применяться для определения температуры хладноломкости конструкционных низколегированных сталей трубопроводов.

Известен способ определения температуры хладноломкости [Гуляев А.П. Металловедение. - М.: Металлургия, 1986. - С.67-68]. Согласно известному способу изготавливают образцы металла, подвергают их разрушению при различных температурах. Путем визуального исследования изломов образцов определяют долю волокон. По результатам исследования строят график зависимости доли волокон на изломе от температуры испытаний. В качестве температуры хладноломкости используют температуру испытания образца, при которой наблюдается 50% волокна в изломе.

Недостатком способа является низкая достоверность вследствие значительной субъективной погрешности.

Известен способ определения температуры хладноломкости, принятый в качестве прототипа, заключающийся в изготовлении образцов металла, проведении ударных испытаний при разных температурах в порядке, установленном ГОСТ 9454-78, построении графика зависимости работы разрушения образца от температуры испытания. Температуру хладноломкости определяют, анализируя данные построенного графика [Гуляев А.П. Металловедение. - М.: Металлургия, 1986. - С.67-68].

Общим недостатком существующих способов является разрушающий характер испытаний, не позволяющий определять температуру хладноломкости металла находящихся в эксплуатации объектах промышленности без нарушения их целостности и необходимость изготовления большого количества образцов.

Задачей изобретения является создание способа, позволяющего определять температуру хладноломкости стали без разрушения конструкции.

Задача решается тем, что в способе определения температуры хладноломкости, включающем определение механических характеристик стали при различных температурах, построение графика зависимости механических характеристик от температуры, определение температуры хладноломкости с помощью графика, испытания выполняют непосредственно на контролируемой конструкции, в качестве механической характеристики измеряют твердость, рассчитывают дисперсию твердости, строят график зависимости изменения дисперсии твердости от температуры испытания, определяют температуру, соответствующую полуторакратному приращению дисперсии твердости относительно дисперсии, определенной для значений твердости, измеренных при комнатной температуре.

Способ реализуют следующим образом. Измерения выполняют непосредственно на конструкции. В качестве механической характеристики определяют твердость. Подготавливают часть поверхности конструкции к измерению твердости в соответствии с требованиями к условиям эксплуатации твердомера. Многократно измеряют твердость поверхности конструкции при текущей температуре. Пошагово изменяют температуру контролируемой поверхности конструкции. Измеряют твердость и рассчитывают дисперсию значений твердости при каждой температуре испытаний. Строят график зависимости дисперсии твердости от температуры испытаний (см. чертеж). Определяют температуру хладноломкости как значение температуры, соответствующее полуторакратному приращению дисперсии твердости относительно дисперсии, определенной для значений твердости, измеренных при комнатной температуре.

Пример. Необходимо определить температуру хладноломкости металла для находящегося в эксплуатации в течение 15 лет участка магистрального газопровода, выведенного из работы для проведения комплекса диагностических мероприятий. Трубы изготовлены из низколегированной конструкционной стали марки 17Г1С.

Фрагмент поверхности трубопровода размером 10×10 см освобождают от изоляции, выполняют подготовку поверхности: удаляют грязь и продукты коррозии с помощью абразивного материала, выполняют шлифовку поверхности до шероховатости R_a не более 2,5 мкм, в соответствии с требованиями по эксплуатации ультразвукового твердомера МЕТ-У1А. Выполняют 100 измерений твердости при начальной температуре, равной 21,3°C. С помощью циркуляционного жидкостного криостата Julabo FPW91-SL Hightech ступенчато снижают температуру контролируемой поверхности трубы с шагом около 5°C. Температуру металла в зоне измерения контролируют пирометром Fluke 568. Проводят 100 измерений твердости поверхности трубы на контролируемом фрагменте поверхности при каждой температуре испытаний. Рассчитывают дисперсию твердости, строят и анализируют график зависимости дисперсии твердости от температуры испытаний (см. чертеж). Устанавливают, что значение дисперсии, определенное для измерений, выполненных при начальной температуре S², равно 370 HB². За температуру хладноломкости принимают значение температуры, соответствующее полуторакратному приращению дисперсии твердости (S²=1,5S²=550 HB²) - минус 22,5°C.