Zanglamaydigan po'latdan yirtilib ketish muddati: Larson-Miller parametri va qolgan umrni baholash

Yuqori haroratda ishlaydigan zanglamaydigan po'latdan yasalgan komponentlar - o'ta qizdiruvchi quvurlar, reformator quvurlari, o'choq sarlavhalari - asta-sekin deformatsiyalanadi va oxir-oqibat doimiy stress ostida, hatto bu kuchlanish materialning qisqa muddatli oqish kuchidan ancha past-bo'lsa ham sinadi. Ushbu sekin ishlamay qolish rejimi o'rmalash deb ataladi va komponentning qachon yorilishi haqida bashorat qilish tekshiruvlarni rejalashtirish, ish uzunligini belgilash va uskunani qachon ishlatish yoki almashtirishni hal qilish uchun muhim ahamiyatga ega.

Ushbu qoʻllanmada zanglamaydigan poʻlatdan yirtilib ketish harakati, Larson{0}}Miller parametri qanday qilib sochilgan vaqt-harorat sinovi maʼlumotlarini foydalanish mumkin boʻlgan dizayn egri chizigʻiga aylantirishi va xuddi shu parametr xizmatda boʻlgan uskunalar uchun Qolgan umrni baholash (RLA)ni qanday qoʻllab-quvvatlashi tushuntiriladi.

Zanglamaydigan po'latdan yasalgan tarkibiy qismlarda yirtilib ketish nima?

Suzish yorilishi - bu zanglamaydigan po'latdan yasalgan komponentning yuqori haroratda doimiy yuk ostida sekin, vaqtga bog'liq{0}}deformatsiya davridan so'ng sinishi va metall harorati materialning mutlaq erish nuqtasining taxminan 40-50% dan oshib ketganda, u boshqaruvchi nosozlik rejimiga aylanadi.

Ushbu harorat chegarasidan pastroqda zanglamaydigan po'latdan yasalgan komponentlar oqish va valentlik kuchiga qarshi ishlab chiqilgan va faqat stress qismning omon qolishini aniqlaydi. Yuqorida vaqt tenglamaga kiradi: tarkibiy qism xona haroratida cheksiz ko'tarilishi mumkin bo'lgan stress darajasi yuqori haroratda uning asta-sekin uzayishi, yupqalashishi va oxir-oqibat sinishiga olib kelishi mumkin, garchi stress hech qachon materialning ruxsat etilgan nominalidan oshmasa ham.

Sug'orish uchta taniqli bosqichdan o'tadi - birlamchi siljish (material ishi qattiqlashganda sekinlashuvchi deformatsiya tezligi-), ikkilamchi yoki barqaror-holatli o'tish (taxminan o'zgarmas, minimal deformatsiya tezligi, komponentning ishlash muddatining ko'p qismida hukmronlik qiladi) va uchinchi darajali o'rmalanish (tezlashuvchi va o'zaro ta'sirlanish tezligi, o'zaro ta'sirlanish darajasi, 3}{3}) yo'qotish qismni yorilishiga olib keladi). Komponentning xizmat qilish muddatining ko'p qismi barqaror{5}}holat bosqichida o'tganligi sababli, muhandislar yorilishning umumiy vaqtini bashorat qilish uchun ushbu bosqich ma'lumotlaridan foydalanadilar.

Larson{0}}Miller parametri nima va u qanday hisoblanadi?

Larson-Miller parametri (LMP) mutlaq harorat va yorilish vaqtini bir muddatga birlashtirgan yagona raqamli qiymat boʻlib, qisqa vaqt ichida yuqori haroratda toʻplangan oʻtish sinovi maʼlumotlariga pastroq xizmat koʻrsatish haroratida ancha uzoqroq muddatlarda uzilish muddatini bashorat qilish imkonini beradi.

Parametr quyidagicha aniqlanadi:

LMP=T × (C log₁₀ tᵣ)

Bu erda T - mutlaq harorat (Renkine yoki Kelvinda), tᵣ soatlarda yorilish vaqti va C --materialning o'ziga xos doimiysi - ostenitik zanglamaydigan po'latlar uchun odatda 20 ga yaqin, garchi u har bir qotishma uchun sinov ma'lumotlari bilan jihozlangan. Parametrning nafisligi shundaki, ma'lum bir stress darajasi uchun bir xil LMP qiymatiga ega bo'lgan turli xil harorat va vaqt kombinatsiyalarida o'tkaziladigan testlar deyarli bir xil stressda muvaffaqiyatsiz bo'ladi.

Bu shuni anglatadiki, laboratoriya yuqori haroratda qisqa{0}}muddatli sinovlarni oʻtkazishi va natijada LMP{1}}stressga qarshi{2}}egri chizigʻidan foydalanishi mumkin, bu esa pastroq xizmat koʻrsatish haroratida ancha uzoqroq - vaqt oraligʻida yorilish muddatini bashorat qilishi mumkin.

C doimiy egri chiziqni gorizontal ravishda siljitadi va universal emas: u qotishma metallurgiyasiga bog'liq va boshqa materialdan qabul qilingandan ko'ra, bu qotishmaning o'zining yorilishi ma'lumotlarining regressiya moslashuvidan olinishi kerak. Berilgan zanglamaydigan po‘lat uchun noto‘g‘ri C qiymatidan foydalanish tizimli ravishda o‘zgarib turadigan - va ishonchsiz - yorilish- taxminini keltirib chiqaradi, shuning uchun nashr etilgan mos yozuvlar egri chiziqlari (ASME, API) har bir sinf uchun LMP-stress munosabati bilan birga C ni belgilaydi.

Larson{0}}Miller parametridan yirtilib ketish muddatini bashorat qilish uchun qanday foydalanasiz?

Yorilish muddati materialning e'lon qilingan LMP-ga qarshi-stress asosiy egri chizig'ida ish kuchlanishini aniqlash, tegishli LMP qiymatini o'qish va keyin komponentning haqiqiy ish haroratida vaqt uchun Larson{2}}Miller tenglamasini echish orqali taxmin qilinadi.

Jarayon uch bosqichda amalga oshiriladi. Birinchidan, komponentdagi ish (yoki dizayn) kuchlanishini aniqlang, odatda bosim ushlagichi trubkasi yoki tomir devoridagi halqa kuchlanishi-. Ikkinchidan, qotishmaning e'lon qilingan asosiy egri chizig'idan - bu kuchlanishga mos keladigan LMP qiymatini topish uchun - yorilish sinovlarining katta ma'lumotlar bazasidan tuzilgan LMPga nisbatan kuchlanish grafigidan foydalaning.

Uchinchidan, Larson{0}}Miller tenglamasini haqiqiy xizmat haroratida yorilish vaqtini yechish uchun o‘zgartiring: tᵣ=10^[(LMP/T) − C]. Harorat tenglama ichida butun qavsni ko'paytiruvchi mutlaq qiymat sifatida joylashganligi sababli, metall haroratining kichik ko'tarilishi prognoz qilingan yorilish muddatini nomutanosib ravishda katta qisqartirishga olib keladi - munosabatlar keyingi bo'limda batafsilroq yoritiladi.

Soddalashtirilgan ishlangan illyustratsiya

• Quvur devoridagi halqa kuchlanishini ish bosimi, diametri va devor qalinligidan aniqlang.
• Sinfning asosiy egri chizig'idan ushbu stressga mos keladigan LMP qiymatini o'qing (masalan, TP321H).
• Komponentning haqiqiy mutlaq metall harorati yordamida tᵣ=10^[(LMP/T) − C] ni yeching.
• Marjani baholash uchun hisoblangan uzilish vaqtini o'tgan va rejalashtirilgan kelajakdagi xizmat soatlari bilan solishtiring.

Harorat stress bilan solishtirganda yirtilib ketish muddatiga qanday ta'sir qiladi?

Harorat butun Larson-Miller qavsini ko'paytirgani uchun stress faqat asosiy egri chiziq bo'ylab joyni siljitadi, metall haroratining nisbatan kichik barqaror o'sishi - dizayndan - 15-25 darajaga (taxminan 30-50 daraja F) qolgan o'tish muddatini ikki baravar yoki undan ko'proq qisqartirishi mumkin, bu esa haroratni nazorat qilishning eng sezgir o'zgaruvchan xizmat{7} {7} {7}sini beradi.

Aynan shu sezgirlik, -issiq nuqta haroratining tebranishlari, olovning lokalizatsiyasi yoki izolyatsiyasining shikastlanishi-cheklangan uskunada nomutanosib darajada xavflidir: belgilanganidan bir necha foizga qizigan komponent bir necha foizga tezroq qarimaydi - u bir necha barobar tezroq qarishi mumkin. Ushbu nochiziqlik, shuningdek, doimiy yoki davriy{4}}metall harorat monitoringi ishlashning qolgan muddatini baholashda asosiy vosita sifatida ko'rib chiqiladi, ko'pincha operatsion blokda bosimning kichik o'zgarishi kabi stress-yon o'zgaruvchilardan ko'ra ko'proq og'irlik qiladi.

Qaysi zanglamaydigan po'lat navlari emirilishga ko'proq moyil va qaysi biri eng yaxshi qarshilik ko'rsatadi?

TP304H, TP316H, TP321H va TP347H kabi standart ostenitik navlarning barchasi taxminan 800–840 daraja (1470–1545 daraja F) gacha foydali oʻrmalash kuchini taʼminlaydi,{8}}qotishma 316H va 347H yuqori unumdorlikni taqdim etadi. 304H, nikel{13}}temir-xrom qotishmalari kabi 800H/HT esa eng og'ir o'choq va islohotchi xizmati uchun foydalanish mumkin bo'lgan o'rmalanish muddatini bir necha yuz darajaga uzaytiradi.

Bu navlarda emirilishga chidamlilik, birinchi navbatda, qattiq eritmaning mustahkamlanishi (xrom, nikel, molibden) va barqarorlashtirilgan "H" navlarida haroratda karbidning muddatidan oldin qo'pollashishiga qarshilik ko'rsatadigan boshqariladigan uglerod miqdori va don o'lchamidan kelib chiqadi. TP321H va TP347H titan yoki niobiy stabilizatsiyasini qo'shadi, bu esa uzoq, tsiklik yuqori{4}}harorat ta'sirida - sensibilizatsiyaga qarshilikni yaxshilaydi, bu metallurgiya foydasi bilan ajralib turadi, lekin ko'pincha emirilish kuchi bilan bog'lanadi.

Standart ostenitik zanglamaydigan po'latlarning amaliy shiftidan tashqari, nikel asosidagi qotishmalar{0}}o'z o'rnini egallaydi, chunki ularning yuqori nikel miqdori temirga asoslangan ostenitik tuzilmalar tezda kuchini yo'qota boshlagan haroratlarda diffuziya-boshqariladigan surish mexanizmlarini yanada sekinlashtiradi.

Oddiy Larson{0}}Miller konstantalari va keng tarqalgan siljish-bardoshli sinflar uchun amaliy xizmat ko'rsatish shiftlari:

1-jadval. Larson vakili-Miller konstantalari va umumiy siqilishga chidamli{2}}zanglamaydigan va nikel-temir-xrom navlari uchun xizmat ko‘rsatish shiftlari. Qadriyatlar illyustrativdir; dizaynda yoki xizmat hisob-kitoblarida-foydalanishdan oldin har doim ASME II{6}}D ning joriy nashri yoki tegishli material spetsifikatsiyasi bilan muvofiqligini tasdiqlang.

Qolgan hayotni baholash (RLA) nima va u qachon amalga oshirilishi kerak?

Qolgan umrni baholash - bu texnik baholash - inspeksiya ma'lumotlari, ish tarixi va Larson{2}}Miller parametri - kabi o'zgaruvchan hayot modellarini birlashtirib, komponentning qancha foydali xizmat muddati qolganligini taxmin qiladi va u har qanday o'zgaruvchanlik-bo'lib, uning ta'sir ko'rsatishi mumkin bo'lgan dastlabki dizayndagi xizmat muddatidan keyin amalga oshirilishi kerak. o'zgaruvchan haroratlarda yoki unga yaqin- ishlaydigan birliklar uchun aylanish intervallari.

RLA odatda Larson{0}}Miller hisobiga tayanmasdan, bir nechta dalillarni birlashtiradi: qayd etilgan ish harorati va bosim tarixi, tekshirish natijasida devor{1}} qalinligi va o‘lchami o‘lchovlari, mikrotuzilmaviy baholash (replikatsiya yoki metallografiya, kavitatsiya va boshqa buzilmaydigan bo‘shliqlarni izlash) va materialning qattiqlik ko‘rsatkichi.

Larson-Miller{1}}asosidagi hisob-kitoblar nazariy, modelga-asoslangan yorilish muddatini belgilaydi; fizik tekshiruv dalillari -, ayniqsa, metallografik replikatsiyada kuzatilgan oʻrmalovchi kavitatsiya - yoki bu taxminni tasdiqlaydi yoki haqiqiy zarar model bashorat qilgandan tezroq yoki sekinroq oʻtganligini koʻrsatadi, shuning uchun API 579-1/ASME FFS-1 kabi kodlar hisoblangan xizmat muddati va tekshirilgan holatni bir-birini almashtirib boʻlmaydigan, bir-birini toʻldiruvchi vosita sifatida koʻradi.

Larson{0}}Miller parametri qolgan umrni baholashda qanday ishlatiladi?

RLAda Larson-Miller parametri komponentning toʻliq harorat va vaqt ish tarixini yigʻilgan isteʼmol qilingan oʻtish muddatiga aylantirish uchun ishlatiladi, odatda har bir alohida ish davrida ishlatiladigan uzilish muddati ulushini qoʻshadigan umr fraktsiyasi (Robinson qoidasi) yigʻindisi orqali-.

Xizmat ko'rsatish shartlari kamdan-kam hollarda doimiy bo'lganligi sababli, baholovchilar ish tarixini diskret vaqt -harorat- kuchlanish intervallariga ajratadilar, Larson-Miller munosabati yordamida har bir oraliq uchun prognoz qilingan uzilish muddatini hisoblab chiqadilar va har bir oraliqni prognoz qilingan xizmat muddatining bir qismi sifatida ifodalaydilar (bu holatdagi haqiqiy soatlar shu holatdagi prognozlangan uzilish soatlariga bo'linadi).

Komponentning to'liq tarixi bo'yicha bu kasrlarni jamlash iste'mol qilingan umrning umumiy qismini beradi; bu summa 1,0 ga yaqinlashganda, komponent chiziqli zarar taxmini ostida statistik bashorat qilingan yorilish nuqtasiga yaqinlashadi. Ushbu yig'indi yuqorida ko'rib chiqilgan harorat ma'lumotlariga sezgir bo'lganligi sababli, RLA chiqishining ishonchliligi ko'p jihatdan asosiy harorat tarixining sifati va aniqligiga bog'liq - siyrak yoki taxminiy harorat yozuvlari noaniqlik diapazonini noaniq stress yozuvlariga qaraganda sezilarli darajada kengaytiradi.

Larson{0}}Miller usulining cheklovlari va umumiy kamchiliklari qanday?

Larson-Miller usuli fizikaviy zararni o‘lchash emas, balki statistik jihatdan o‘rnatilgan ekstrapolyatsiya vositasidir, shuning uchun uning aniqligi asosiy test ma’lumotlarining harorat kuchlanish diapazonidan-tashqarida qo‘llanilganda, noto‘g‘ri C konstantasi ishlatilsa yoki jismoniy tekshirish bilan bir qatorda bitta kiritish o‘rniga mustaqil javob sifatida ko‘rilganda pasayadi.

Umumiy tuzoqlar orasida asosiy egri chiziqning noaniqligi sezilarli darajada kengayib boruvchi sinovdan o'tgan stress-harorat konvertidan ancha yuqori ekstrapolyatsiya qilish kiradi; umumiy adabiyot konstantasini C ma'lum bir issiqlik yoki mahsulot shakliga qo'llash, uni ushbu materialning haqiqiy kimyosi va don tuzilishi bilan taqqoslamasdan; ko'p o'qli kuchlanish holatlari yoki payvand choki va issiqlik ta'siri-zonasi ta'sirini e'tiborsiz qoldirmaslik, ular ko'pincha asosiy metallga nisbatan har xil - odatda past - o'tish kuchiga ega; va Larson -Miller life- fraktsiyasidan foydalanish metallografik replikatsiya yoki o'lchovli tadqiqot kabi jismoniy dalillarni tasdiqlamasdan izolyatsiyaga olib keladi.

Asosiy test maʼlumotlar bazasi koʻplab issiqliklar boʻyicha oʻrtacha harakatni aks ettirganligi sababli, bu usuldan kutilgan xizmat muddati va tekshirish oraliqlarini belgilash uchun eng yaxshi qoʻllaniladi, bunda tasdiqlangan jismoniy holat har qanday muayyan komponent boʻyicha{0}}xizmatga{1}}yakuniy muvofiqlik qarorini boshqaradi.

Qanday qilib Larson{0}}Miller va boshqa sudraluvchi hayotni bashorat qilish usullarini tanlashim mumkin?

Larson-Miller zanglamas po'latdan yasalgan ilovalarning ko'pchiligi uchun to'g'ri standart tanlovdir, chunki u eng kam o'rnatilgan konstantalarni talab qiladi va to'g'ridan-to'g'ri ASME va APIda kodlangan mos yozuvlar egri chiziqlari bilan qo'llab-quvvatlanadi, Manson-Haferd va Orr-Sherbi-Dorn esa LMP keng diapazondagi harorat yoki tizimli egrilikni ko'rsatadigan holatlar uchun ajratilgan{4} faollashtirish-energiya asosidagi afzallik.

Har uch vaqt{0}}harorat parametrlari ham bir xil asosiy muammoni hal qiladi - tarqoq qisqa{2}}muddatli, yuqori{3}}harorat sinovi maʼlumotlarini foydalanish mumkin boʻlgan uzoq{4}}muddatli, pastroq{5}}haroratni bashorat qilish -ga aylantirish, lekin ular quyida keltirilgan matematik shakl va maʼlumotlar talablari boʻyicha farqlanadi.

2-jadval. Suzilishning uzilish muddatini bashorat qilish uchun umumiy vaqt{1}}harorat parametrlari usullarini taqqoslash.

Ko'pgina zanglamaydigan po'lat quvurlar, bosimli idishlar va quvurlar uchun Larson-Miller etarli va keng tarqalgan foydalaniladigan ma'lumot manbalariga kiritilgan usul bo'lib, bu o'z-o'zidan sukut bo'yicha amaliy sababdir: kodlangan, keng ko'rib chiqilgan usulga asoslangan baholashlarni tekshirishda himoya qilish yoki bir parametr bo'yicha o'rnatilgan-kamroq ko'rib chiqishdan ko'ra muvofiqligini tekshirish osonroq.

Tez-tez so'raladigan savollar

Larson{0}}zanglamaydigan po'lat uchun Miller konstantasi C uchun xavfsiz boshlash nuqtasi nima?

Taxminan 20 qiymati 304H, 316H, 321H va 347H kabi ostenitik zanglamaydigan po'latlar uchun odatda keltirilgan boshlang'ich nuqtadir, lekin u har doim taxmin qilingandan ko'ra o'ziga xos material spetsifikatsiyasi yoki sinov ma'lumotlari bilan tekshirilishi kerak, chunki haqiqiy o'rnatilgan qiymatlar qotishma va mahsulot shakliga qarab farq qilishi mumkin.

Larson-Miller parametrini payvand choklari va issiqlik-ta'sirlangan zonalar uchun ishlatish mumkinmi?

Faqat alohida, payvandlangan{0}}maxsus asosiy egri chiziq bilan; payvandlangan metall va issiqlik{1}}ta'sirlangan zonalar odatda asosiy metallga qaraganda har xil - ko'pincha pastroq - yorilish kuchiga ega, shuning uchun asosiy-metall LMP egri chiziqlari to'g'ridan-to'g'ri payvandlash joylariga moslashtirilmasdan yoki maxsus payvand chokining o'zgarishi ma'lumotlarisiz qo'llanilmasligi kerak.

Qolgan umrni baholash qanchalik tez-tez takrorlanishi kerak?

Chastota, odatda, hisoblangan qolgan xizmat muddati va kritiklik bilan bog'lanadi: katta hisoblangan xizmat muddati qolgan komponentlar normal ishlash oraliqlarida qayta baholanishi mumkin, ya'ni 1,0 ga yaqin yaroqlilik ulushiga yaqinlashgan yoki ma'lum -harorat hodisasini boshdan kechirgan komponentlar tez-tez qayta baholash va yaqinroq tekshirishni talab qiladi.

Larson{0}}Miller parametri charchoq va o'rmalanishga ham tegishlimi?

Yo'q. Larson-Miller parametri, xususan, o'zgaruvchan-yorilish (vaqtga-bog'liq, barqaror-yuk) modelidir; takroriy stress yoki termal aylanish natijasida tsiklik charchoqning shikastlanishi alohida charchoq usullari bilan baholanadi va ikkala mexanizmga bo'ysunadigan komponentlar odatda charchoqning o'zaro ta'sirini birlashtirilgan baholashni talab qiladi.

Qaysi bitta maʼlumot sifati muammosi Larson{0}}Miller-ga asoslangan RLAni koʻproq buzadi?

To'liq bo'lmagan yoki taxmin qilingan metall harorat tarixi, chunki harorat stress bilan solishtirganda hisoblangan yorilish muddatiga nomutanosib ravishda katta ta'sir ko'rsatadi; siyrak yoki taxmin qilingan harorat ma'lumotlariga asoslangan RLA doimiy, o'lchangan yozuvlarga qurilganidan ko'ra ancha kengroq noaniqlikni o'z ichiga oladi.