О НЕРАЗРУШАЮЩЕМ КОНТРОЛЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ДЕТАЛЯХ ОСЕСИММЕТРИЧНОЙ ФОРМЫ ИЗ СТАЛИ 03Н17К10В10МТ
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2019-4-3-9Ключевые слова:
остаточные напряжения, упругие волны, сталь, поверхностные волныАннотация
Известно, что остаточные напряжения имеют важное значение в обеспечении работоспособности материалов. При отрицательных температурах они приводят к снижению надежности конструкций. Природа появления остаточных напряжений различная. В частности в процессе изготовления осесимметричных деталей из мартенситно-стареющей стали 03Н17К10В10МТ возникают значительные остаточные напряжения, которые часто приводят к появлению трещин и разрушению деталей, особенно в тех элементах изделий, где имеются концентраторы напряжений. Анализ литературных данных, результаты расчетов с использованием методов решения осесимметричной задачи теории упругости для остаточных напряжений в трубах показывают, что максимальные по абсолютной величине растягивающие осевые и тангенциальные напряжения сосредоточены вблизи наружной поверхности.
В ряде производственных случаев требуется получение оперативной информации о величине остаточных напряжений, возникающих как в процессе производства этих изделий, так и при их эксплуатации, особенно при отрицательных температурах. На основании этих расчетов, а также анализа имеющихся разрушений был выбран метод контроля остаточных напряжений с использованием поверхностных акустических волн Рэлея.
В предлагаемой методике контроля остаточных напряжений были использованы преобразователи с фиксированной базой между излучающим и приемным датчиками. Постоянная база в качестве измеряемого параметра позволяет использовать время распространения упругих волн. Предложен алгоритм расчета остаточных напряжений, в основе которого лежат уравнения акустоупругости для поверхностных волн. В качестве аппаратных средств измерений использовался ИВК «АСТРОН». На базе этой установки и предложенного алгоритма разработана методика определения остаточных напряжений в деталях сложной осесимметричной формы.
Результаты акустических измерений были подтверждены данными, полученными на установке рентгеноструктурного анализа «ДРОН-2». Тем самым была показана возможность практического применения предложенной методики контроля с использованием поверхностных волн. Также показано, что для уменьшения ошибки измерения необходимо проводить как минимум 8 измерений в одной точке.Библиографические ссылки
Каратушин С. И., Спиридонов Д. В., Плешанова Ю. А. Остаточные напряжения в цилиндрических изделиях // Металловедение и термическая обработка металлов. 2013. № 6. С. 53–56.
Смирнов А. Н., Муравьев В. В., Абабков Н. В. Разрушение и диагностика металлов : монография. М. : Инновационное машиностроение ; Кемерово : Сибирская издательская группа, 2016. 479 с.
Колмогоров Г. Л., Кузнецова Е. В., Тиунов В. В. Технологические остаточные напряжения и их влияние на долговечность и надежность металлоизделий : монография. Пермь : Изд-во Перм. нац. иссл. политехн. ун-та, 2012. 226 с.
Оценка напряженно-деформированного состояния сварных соединений углеродистых сталей после различных режимов тепловложения акустическим методом / А. Н. Смирнов, В. А. Князьков, Н. В. Абабков [и др.] // Дефектоскопия. 2018. № 1. С. 40–46.
Khlybov A. A. [Effect of heat treatment on residual stresses in the zone of fusion of austenitic and vessel steels]. Metal Science and Heat Treatment, 2016, pp. 426-430. DOI: 10.1007/s11041-016-0029-1.
Husson D. [Measurement of surface stresses using Rayleigh waves]. IEE, Ultrasonic symposium (San-Diego, USA, 1982), pp. 889-892.
Zhan Y. [Experiment and numerical simulation for laser ultrasonic measurement of residual stress]. Ultrasonics, 2017, vol. 73, pp. 271-276.
Неразрушающий контроль : справочник : в 8 т. / под общ. ред. В. В. Клюева. Т. 4. : в 3 кн. Кн. 1. Акустическая тензометрия // В. А. Анисимов [и др.]. Изд. 2-е, перераб. М. : Машиностроение, 2006. 736 с.
Zeiger A., Jassby K. M. [Measurement of Acoustoelastic Coefficients of Rayleigh Waves in Steel Alloys]. Journ. of Nondestruct. Evaluation, 1982, vol. 2, no. 3, pp. 115-124.
Ducuennoy M. [Theoretical determination or Rayleigh wave acoustoelastic coefficients: comparison with experimental values]. Ultrasinics, 2002, vol. 39, pp. 575-583.
Hafezi M. H., Kundu T. [Peri-ultrasound modeling for surface wave propagation]. Ultrasonics, 2018, vol. 84, pp. 162-171.
Об ультразвуковом контроле толщины плазменной наплавки из медно-никелевого сплава на стальную цилиндрическую поверхность / А. Л. Углов, А. А. Хлыбов, М. В. Колесников [и др.] // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2019. Т. 22, № 3. С. 3–10. DOI: 10.22213/2413-1172-2019-3-3-10.
