Диссертация (1090913), страница 5
Текст из файла (страница 5)
В каждом сегменте определяли длину периметра трубы вне зоныпластического разрушения, Р2n, Рисунок 2.8. Определяли максимальнуюостаточную деформацию вне зоны пластического разрушения в каждом сегментепо формуле:ɛост.n = (P2n / P1) * 100%(2.2)где:- P1 – периметр трубы вне зоны пластического разрушения после испытания,мм,- P2n – длина периметра вне зоны пластического разрушения после испытанияв n-ой зоне, мм.5). В каждом сегменте пластического разрушения определяли ширину n-огосегмента, Lшn для определения сегментов, в которых будут производиться замерытолщин стенок для определения естественной кратности вытяжки (ЕКВ).6).
Рассчитывали кольцевое разрушающее напряжение по ГОСТ Р 32415,п.3.10 [10]:Σ = р * (dem-emin) / 2* emin, МПа,где:- р – максимальное давление, МПа,- dem – средний наружный диаметр, мм;(2.3)30- emin – минимальная толщина стенки трубы в пределах допустимых значений.Для дальнейшего анализа использовали сегменты зоны пластическогоразрушения. Сегменты первой и десятой зон при анализе в учёт не принимали.7). По толщине зоны пластического разрушения и исходной толщине стенкитрубы рассчитывали кратность вытяжки. Для измерения естественной кратностивытяжки [12] в зоне пластического разрушения были проведены измерениявытяжки в зонах со второй по девятую по длине зоны.
Измеряли наименьшуютолщину стенки исходного образца трубы и толщину стенки в каждом сегменте, втрёх - пяти точках, равноудалённых друг от друга. Так как наибольшая Lшn всредних сегментах, то наибольшее кол-во замеров по толщине стенки приходилосьобычно на 5й или 6й сегмент, Рисунок 2.9.Рисунок 2.9. Измерение толщин в сегментах зоны разрушения образцатрубы.312.2.1.4. Определение естественной кратности вытяжки при одноосномрастяженииИз трубы вырезали образцы в форме двойной лопатки по ГОСТ 11262 [110]тип 1.Образцы типа 1 изготавливали с помощью штампа следующим образом:- для труб с толщиной стенки более 8мм, трубу разрезали в осевомнаправлении на полосы толщиной 2-3 мм. Из этих полос изготавливали образцытаким образом, чтобы внутренняя часть толщины стенки трубы приходилась нарабочую зону образца l0,- для труб с толщиной стенки менее 8мм, изготавливали образцы такимобразом, чтобы рабочая зона образца приходилась на наружную поверхностьтрубы.Схема образца представлена на Рисунке 2.10.
Размеры образца представленыв Таблице 2.3.Рисунок 2.10. Схема образца.Таблица 2.3. Размеры образца.ПараметрРазмеры, ммТип 1Общая длина, l1Начальное расстояние между зажимами, l2Длина рабочей части, l311580±533±232Ширина рабочей части, b2Толщина, е6±22,5±0,5Образцы изготавливали способом механической обработки по ГОСТ 26277[104] не ранее чем через 24 ч после изготовления трубы. Рабочую зону образца l3,Рисунок 2.11, размечали на зоны длиной по 2,5 мм, измеряли начальную площадьпоперечного сечения S0.Образцы лопаток растягивали в испытательной машине со скоростьюраздвижения зажимов 25 мм/мин.
Испытывали не менее трёх образцов. Послеперехода любых двух зон разметки длиной по 2,5 мм в шейку растяжениепрекращали и определяли площадь поперечного сечения S1, рассчитывалиестественную кратность (ЕКВ1) вытяжки при одноосном растяжении в по формуле:ЕКВ1= S0 / S1(2.4)2.2.1.5. Определение естественной кратности вытяжки при двухосномрастяженииПоскольку при двухосном нагружении и формировании зоны пластическогоразрушения один из размеров поперечного сечения (ширина) остаётся постоянным,то естественную кратность вытяжки при двухосном растяжении (ЕКВ2)определяли отношением толщин [12, 15, 16].Для расчёта ЕКВ2, до начала гидравлических испытаний зафиксировалиминимальную толщину стенки образца трубы, е0, мм.После получения зоны пластического разрушения в ходе гидравлическихиспытаний, зону пластического разрушения схематически разметили, как показанона Рисунке 2.8.Измерили толщину стенки по длине зоны пластического разрушения вкаждой зоне со 2й по 8ю в нескольких точках по ширине.33Отметили зоны максимальной вытяжки, как правило, это средние зоны №4,№5, №6, №7.Фиксировали зоны с минимальной стабильной толщиной стенки в сегментезоны пластического разрушения с наибольшей шириной, Lшn, после приложениягидравлической нагрузки.
В зонах отобрали не менее 5 значений толщины стенкиобразца, еmin, и рассчитали их среднее значение ЕКВ2 по формуле:ЕКВ2 = e0 / Ср (еmin;)(2.5)Визуально распределение кратности вытяжки (КВ) по длине, представленона Рисунке 2.11 для ПЭ и на Рисунке 2.12 для РЕХ. Красными горизонтальнымилиниями отмечены зоны вытяжек, в которых определяется естественная кратностьвытяжки.Кратность вытяжки5,004,504,004,003,503,523,003,022,983,683,553,433,773,474,153,993,564,124,033,774,114,083,874,134,043,964,164,053,843,933,793,763,603,463,26 3,202,502,000102030405060708090100Длина, ммРисунок 2.11.
Распределение кратности вытяжки по длине для ПЭ.Кратность вытяжки343,503,303,102,902,702,502,302,101,901,701,502,893,052,792,722,602,5603,153,072,933,032,882,632,43102030405060Длина, ммРисунок 2.12. Распределение кратности вытяжки по длине для РЕХ.2.2.1.6. Определение нормированного отношения поверхности к объёмупри растяженииВ литературном обзоре была отмечена важность [75] анализа отношенияповерхности к объёму и его изменение в ходе пластического разрушения.
Поэтомубыла разработана методика расчёта отношения поверхности к объёму при оценкеестественной кратности вытяжки на образцах в форме двойной лопатки. В качествеобъёма, взятого за базу, были приняты параметры измеряемой зоны на образцахлопатках 2го типа по ГОСТ 11262 [110].
Так как отношение поверхности к объёмуявляется размерной величиной, имеющей размерность 1/см, представлялосьцелесообразным пронормировать величину отношения поверхности к объёму поминимальному отношению поверхности к объёму, которая имеет шар с объёмом,равным объёму измеряемой зоны образцов-лопаток 2го типа [110]. Это позволяетохарактеризовать отношение поверхности к объёму, возникающее при вытяжке,значением, показывающим во сколько раз возникшее отношение большеминимально возможного для этого же объёма материала.Расчёт проводили по следующим формулам:35Исходная площадь поверхности измеряемой зоны:S0 = 2*(L0 * B0 + L0 * A0)(2.5)Объём измеряемой зоны:V=S*H=L*A*B(2.6)Объём шара:Vшара = 4/3 *π*R ^ 3(2.7)Радиус шара:R = (3 *V / 4*π) ^ (1/3)(2.8)Минимальное отношение поверхности к объёму для шара:S/Vшара = 3/R(2.9)По этим формулам для образцов 2го типа с тремя значениями толщины длякаждого рассчитали нормированные по шару значения отношения поверхности кобъёму, которые приведены на Рисунке 2.13.Рисунок 2.13.
Зависимость нормированных отношений поверхности к объёму отстепени вытяжки для образцов 2го типа: L0*B0*A0 = 5*1*0,2 см, V = 0,5 см3;L0*B0*A0 = 5*1*0,4 см, V = 0,5 см3; L0*B0*A0 = 5*1*0,1 см, V = 0,5 см3.Как видно из представленных данных, Таблица 2.6, отношение поверхностик объёму для образцов толщиной 0,4 см в процессе вытяжки превышает36минимальное отношение, характерное для шара того же объёма, до 100 раз прикратностях вытяжки λ=10.Таблица 2.4. Пример определения нормированного отношения поверхностик объёму для образца 2го типа толщиной 0,4 см (L0*B0*A0 = 5*1*0,4 см, Sизм.поверх. =2*(L*B+L*A) = 14,0 см2, V = S*H = L*A*B = 2,0 см2, S/V = 7,0 см-1, S/Vшара = 3/R =3,84 см-1).№ Кратностьп.п.
вытяжки, λSпоперечногосечения1(A*B)измеряемойзоны, см22A, см3В, см4L, смV5 измеряемойзоны, см3S6 измеряемойзоны, см2(S/Vизм.зоны) / (S/Vшара)7длятолщины 0,4см123456789100,40,20,130,10,080,070,060,050,040,042,50,165,03,50,0610,04,30,0315,05,00,0220,05,60,0125,06,10,0130,06,67,17,57,90,01 0,007 0,006 0,00535,0 40,0 45,0 50,02,02,002,02,02,02,02,026,671,8 130,8 200,8 280,2 368,1 463,6 566,3 675,5 791,13,59,317,026,236,547,960,42,073,72,02,088,0 103,0Для одних и тех же степеней вытяжки при использовании образцов разнойтолщины можно получить сильно различающиеся величины отношений S/V.Например, для L0*B0*A0 = 5*1*0,1 см отношение поверхности к объёму в процессевытяжки превышает минимальное отношение, характерное для шара того жеобъёма, от 5 до 170 раз.372.2.2.
Стандартные методы2.2.2.1. Показатели, определяемые при растяженииДля испытаний [110] изготавливали образцы в форме двойной лопатки тип 1,форма и размеры которых описаны ранее, Рисунок 2.10. Форма и размеры образцатип 2 приведены на Рисунке 2.14 и в Таблице 2.5. Выбор типа образца зависит оттолщины стенки трубы, из которой он изготовлен.Рисунок 2.14. Образец тип 2.Таблица 2.5. Размеры образца тип 2.ПараметрРазмеры, ммОбщая длина l1 не менее150Начальное расстояние между зажимами l2115±0,5Длина рабочей части (параллельная часть) l360±0,5Расчетная длина l050±0,5Ширина головки b120±0,5Ширина рабочей части (параллельная часть) b210±0,5Толщина еСоответствует толщине стенкитрубыРадиус закругления r, не менее6038Из образцов трубы вырезали полосы таким образом, чтобы их оси былипараллельны оси трубы и располагались приблизительно равномерно поокружности трубы, как показано на Рисунке 2.15.Рисунок 2.15.
Изготовление образцов: 1- сектор;2 -полоса; 3 - испытуемый образец.Для испытания использовали не менее пяти образцов.Записывали кривую «напряжение-деформация» вплоть до разрыва образца иотмечали на этой кривой нагрузку при пределе текучести и расчетную длину приразрыве или непосредственно записывали значения нагрузки в момент достиженияпредела текучести и расчетной длины образца в момент разрыва.Предел текучести при растяжении каждого образца, σт, МПа, вычисляли поГОСТ 11262 [110], исходя из начальной площади его поперечного сечения, поформуле:σт = F / А0, МПа,(2.10)где:- F – растягивающая нагрузка при достижении предела текучести, Н,- А0 - площадь начального поперечного сечения образца, мм2.Относительное удлинение при разрыве каждого образца, ε, %, вычисляли поформуле:((2.11)39где:l - расчетная длина в момент разрыва, мм;l0 - начальная расчетная длина образца, мм.2.2.2.2.
СвариваемостьДеталь с трубным концом сваривали с полиэтиленовой трубой всоответствии с инструкцией.Для изготовления испытуемого образца из сварного соединения вырезалиполосы в продольном направлении. Из которых механической обработкой поГОСТ 26277 [104] изготавливали испытуемые образцы, тип и размеры которыхзависят от толщины образца трубы, Рисунок 2.16, параметры которогопредставлены в Таблице 2.6.Рисунок 2.16. Испытуемый образец типа В (для е < 25 мм).Таблица 2.6. Размеры образцов типов В и С.ПараметрОбщая длина А, не менееШирина головки БДлина рабочей части СШирина рабочей части DРазмеры, ммтипа Вdn < 160dn > 16018060±380±325+1тип С250100±325±140Радиус ЕНачальная длина между зажимами GТолщина НДиаметр отверстий для штифтов I5±0,510±0,525±190 + 5165±5Полная толщина стенки20 ± 530 + 5Шов сварного соединения должен быть расположен в центре поперечногосечения рабочей части образца.Визуально-измерительныйконтроль(ВИК)сварногостыка(СС)производили в соответствии с РД 03-606-03 [111], оценку качества производилисогласно с СП 42-103-2003 [112].Испытуемый образец подвергали испытанию на растяжение при постояннойскорости раздвижения зажимов (5 ± 1) мм/мин.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
