Приложение ДВ (обязательное). Определение стойкости к быстрому распространению трещин (БРТ) маломасштабным методом (S4)

Приложение ДВ
(обязательное)

Определение стойкости к быстрому распространению трещин (БРТ) маломасштабным методом (S4)*

------------------------------

* Настоящее приложение заменяет ссылку на международный стандарт ИСО 13477 [3], не принятый в качестве национального.

ДВ.1 Сущность метода

Отрезок испытуемой трубы после кондиционирования при заданной температуре, находящийся под воздействием заданного давления, подвергают удару с одного конца, инициируя процесс быстрого распространения трещины. Из серии испытаний, проведенных при различных давлениях с возрастающим значением, определяют критическое давление, при котором происходит быстрое распространение трещины по длине трубы более 4,7 d_n.

ДВ.2 Аппаратура

ДВ.2.1 Аппаратура (рисунок ДВ.1), включающая основные части по ДВ.2.2-ДВ.2.6, должна быть установлена в лабораторном помещении при температуре не более 25 °С, при этом должны быть приняты меры, предотвращающие существенное изменение температуры на поверхности трубы при проведении испытания.

а - зона инициирования; b - рабочая зона > 5 d_n;

1 - кольца наружной обоймы; 2 - наковальня; 3 - несущий стержень; 4 - декомпрессионные перегородки; 5 - заглушки; 6 - боек; 7 - испытуемый образец

Рисунок ДВ.1 - Аппаратура для испытания на стойкость к БРТ маломасштабным методом (S4)

Рисунок ДВ.2 - Боек

ДВ.2.2 Наружная обойма

Наружная обойма в виде колец или перфорированной трубы, допускающая свободное расширение трубы от внутреннего давления и одновременно ограничивающая радиальное расширение во время разрушения. Внутренний диаметр обоймы - (1,10  0,04) d_n. Обойма не должна касаться или опираться на испытуемую трубу, и они должны быть расположены концентрично.

Шаг колец на участке от точки нанесения удара до конца рабочей зоны должен быть (0,35  0,05) d_n, а ширина каждого кольца (в продольном направлении) - (0,15  0,05) d_n.

ДВ.2.3 Внутренняя оправка

Внутренняя оправка состоит из:

- несущего стержня;

- наковальни диаметром (0,98  0,01) d_i,min, имеющей выемку, расположенную под бойком, объемом не более 1 % от d_n3/4;

- декомпрессионных перегородок диаметром (0,95  0,01) d_i,min,

,

(ДВ.1)

где - минимальный внутренний диаметр трубы;

- максимальная толщина стенки в соответствии с технической документацией или стандартом изготовителя.

Шаг перегородок должен быть 0,4 . Перегородки должны иметь достаточную толщину и должны быть изготовлены из материала, способного выдерживать нагрузки, ожидаемые в течение испытания, без деформаций.

Размеры внутренней оправки в рабочей зоне должны обеспечивать возможность заполнения не менее 70 % внутреннего объема испытуемой трубы сжатым воздухом.

ДВ.2.4 Оборудование для инициирования трещины

Боек для нанесения удара (рисунки ДВ.1 и ДВ.2). Лезвие бойка должно проникать на глубину (1,0 - 1,5) е_n от наружной поверхности испытуемой трубы.

ДВ.2.5 Манометры или система для измерения внутреннего статического давления в рабочей зоне с погрешностью 2 % и приспособление для подачи давления внутрь испытуемого образца.

ДВ.2.6 Заглушки, устанавливаемые на обоих концах испытуемой трубы. Конструкция заглушек должна обеспечивать герметичное соединение с испытуемой трубой и приспособлением для подачи давления и не должна вызывать дополнительного напряжения в трубе.

ДВ.3 Подготовка к испытанию

ДВ.3.1 Испытуемые образцы

Испытание проводят на образцах в виде прямых отрезков труб. Длина образца l_t должна быть в пределах 7 d_n  l_t  8 d_n, концы образца должны быть перпендикулярны к оси испытуемой трубы. Наружная и внутренняя поверхности образца в рабочей зоне не должны обрабатываться, надрезаться или подвергаться какому-либо воздействию.

Если в течение испытания имеются трудности при инициировании достаточной трещины (ДВ.4.4), на внутреннюю поверхность испытуемого образца может быть нанесен надрез лезвием глубиной не менее 1 мм в осевом направлении вдоль зоны инициирования. Надрез должен быть расположен под местом удара и не должен распространяться в рабочую зону.

ДВ.3.2 Кондиционирование

Испытуемый образец кондиционируют при температуре от минус 3,8 °С до минус 1,0 °С с циркуляцией жидкой или воздушной среды при номинальной толщине испытуемой трубы, мм:

e_n < 8 ... в течение не менее (3  0,25) ч;

8  e_n < 16 ... " (6  0,5) ч;

16  e_n < 32 ... " (10  1) ч;

e_n  32 ... " (16  1) ч.

ДВ.4 Проведение испытания

ДВ.4.1 Инициирование трещины должно произойти в течение не более 180 с после извлечения испытуемого образца из кондиционируемой среды.

ДВ.4.2 Используя отрезки трубы, имеющие минимальную длину рабочей зоны 5 d_n, без подачи давления определяют условия инициирования, вызывающие образование трещины длиной l_с не менее 0,7 d_n. Скорость удара бойка должна составлять (15  5) м/с. При необходимости, наносят надрез в соответствии с ДВ.3.1.

ДВ.4.3 После извлечения испытуемого образца из кондиционируемой среды его подвергают воздействию постоянного внутреннего давления воздуха, поддерживаемого с погрешностью  2 %, и наносят удар бойком в зоне инициирования в соответствии с условиями, определенными по ДВ.4.2.

Регистрируют испытательное давление, скорость удара бойка и измеряют длину трещины l_с от центра бойка металлической рулеткой по ГОСТ 7502 с ценой деления не более 1 мм.

ДВ.4.4 Создавая различные давления воздуха внутри трубы, получают не менее одного результата испытания, при котором образуется трещина длиной l_с < 4,7 d_n, и не менее одного результата, при котором образуется трещина длиной l_с  4,7 d_n.

ДВ.5 Обработка результатов

ДВ.5.1 Процесс быстрого распространения трещины характеризуется длиной трещины l_c  4,7 d_n

Нераспространение трещины характеризуется длиной трещины l_с < 4,7 d_n.

За результат испытания принимают критическое давление p_cS4 - наибольшее измеренное давление, при котором трещина не распространяется и которое ниже наименьшего измеренного давления, при котором происходит распространение трещины.

ДВ.5.2 Определение критического давления быстрого распространения трещины

Проводят серию испытаний при различных давлениях, при этом необходимо получить:

- хотя бы один результат с прекращением распространения трещины (l_с < 4,7 d_n);

- хотя бы один результат с распространением трещины (l_с  4,7 d_n).

На основании результатов испытания строят график зависимости: испытательное давление от длины трещины, как показано на рисунке ДВ.3.

ДВ.5.3 Критическим давлением р_с считается значение давления последнее перед значением, приводящим к быстрому распространению трещины > 4,7 d_n.

Если при испытании давлением  1,0 МПа трещина не распространяется на длину l_с  4,7 d_n, то принимается р_с = 1,0 МПа.

Используя полученное значение по результатам испытания значение р_с, рассчитывают максимальное рабочее давление МОР по следующей формуле:

1 - минимальная расчетная длина; 2 - критическая длина трещины; 3 - минимальная длина трещины

Рисунок ДВ.3 - Типовой график определения критического давления на основании результатов испытания