Приложение Д (обязательное). Методика проведения испытаний на ударный изгиб

Приложение Д
(обязательное)

Методика
проведения испытаний на ударный изгиб

Д.1 Испытания образцов

Д.1.1 При проведении испытаний образцов на ударный изгиб определяют работу разрушения и процент вязкой составляющей в изломе образца.

Д.1.2 Для определения критической температуры хрупкости необходимо построить температурные зависимости (сериальные кривые) работы разрушения и процента вязкой составляющей в изломе образца.

Д.1.3 Определение вязкой составляющей в изломе выполняют в соответствии с ГОСТ 9454.

Д.1.4 Для построения одной сериальной кривой должно быть испытано не менее 12 образцов.

Д.1.5 Температура испытаний не должна превышать значение температуры воды на входе в реактор (Т_вх).

Д.1.6 Температурный интервал, в котором проводят испытания на ударный изгиб, должен обеспечивать определение уровня верхнего шельфа сериальной кривой. Уровень верхнего шельфа считается определенным, если выполняется одно из следующих условий:

а) испытано не менее трех образцов в температурном интервале не менее 50 °С, имеющих в изломе 100 % вязкой составляющей;

б) испытано не менее трех образцов в температурном интервале не менее 50 °С, в котором производная по сериальной кривой с ростом температуры уменьшается и не превышает 10 % от максимального значения производной по этой сериальной кривой.

Д.1.7 Если при испытании облученных образцов уровень верхнего шельфа сериальной кривой не может быть определен в соответствии с требованиями Д.1.6 из-за ограничений, приведенных в Д.1.5, то в температурном интервале от (T_вх - 50 °С) до (Т_вх) должно быть испытано не менее трех образцов. В случае невозможности определения уровня верхнего шельфа сериальной кривой по каким-либо иным причинам в отчетном документе с результатами испытаний должно быть сделано соответствующее примечание с указанием причин отклонений от требований настоящего стандарта.

Д.1.8 Если в температурном интервале, соответствующем уровню верхнего шельфа сериальной кривой, испытано более двух образцов, то результат, полученный при испытании образца на наибольшую температуру, может быть исключен из общей совокупности результатов, если работа разрушения этого образца на более чем на 5 % меньше, чем средняя работа разрушения для всей совокупности образцов, относящихся к верхней полке сериальной кривой.

Д.1.9 На нижней границе температурного интервала испытаний должно быть испытано не менее одного образца, для которого работа разрушения не должна превышать 12 Дж.

Д.1.10 В переходном диапазоне температур от уровня верхнего до уровня нижнего шельфа сериальной кривой образцы испытываются с шагом по температуре не менее 6 °С, но не более 25 °С.

Д.1.11 В случае испытания облученных образцов для построения одной сериальной кривой могут использоваться только однородно облученные образцы. Максимальное отклонение температуры облучения образцов от средней температуры облучения по группе при этом не должно быть более 10 °С.

Д.2 Построение температурных зависимостей работы разрушения и процента вязкой составляющей в изломе образца

Д.2.1 Температурные зависимости должны быть рассчитаны по следующему соотношению:

,

(Д.1)

где f - работа разрушения (Дж) или процент вязкой составляющей в изломе образца (%);

Т - температура испытания, °С.

Д.2.1.1 Параметры А и В в формуле (Д.1) связаны с уровнями верхнего и нижнего шельфа сериальных кривых следующими соотношениями

А = (уровень верхнего шельфа + уровень нижнего шельфа)/2,

В = (уровень верхнего шельфа - уровень нижнего шельфа)/2.

(Д.2)

Д.2.1.2 Для образцов Шарпи уровень нижнего шельфа температурных зависимостей работы разрушения принимают равными 2,7 Дж.

Д.2.1.3 Уровень верхнего шельфа сериальной кривой определяют как среднее арифметическое результатов испытаний, проведенных в соответствующем верхнему шельфу интервале температур, при выполнении условий Д.1.6а).

Д.2.1.4 Если при испытании облученных образцов уровень верхнего шельфа сериальной кривой не может быть определен в соответствии с требованиями Д.1.6 из-за ограничений, приведенных в Д.1.6 а), и выполнены требования Д.1.6 б), то в качестве уровня верхнего шельфа допускается выбирать максимальное из полученных при испытаниях значений работы разрушения.

Д.2.1.5 С и Т₀ - параметры, определяемые методом наименьших квадратов.

Д.3 Определение критической температуры хрупкости для образцов

Д.3.1 Определяют температуры и , как точки температурной зависимости работы разрушения (Д.1), соответствующие уровням работы разрушения Е₁ и Е₂, соответственно Е₁ и Е₂ связаны следующим соотношением:

.

(Д.3)

Д.3.2 Значения работы разрушения Е₁ и Е₂ зависят от измеренного при комнатной температуре предела текучести исследуемого материала, как показано в таблице Д.1.

Таблица Д.1 - Значения работы разрушения для определения критической температуры хрупкости по результатам испытаний образцов

Предел текучести при комнатной температуре, МПа	E1, Дж	Е2 = 1,5 Е1, Дж
Св. 304 до 402 включ.	31	47
Св. 402 до 549 включ.	39	59
Св. 549 до 687* включ.	47	71
* Для материалов после облучения или повторного облучения допускается использовать значения Е1 = 47 Дж и Е2 = 71 Дж в диапазоне пределов текучести, измеренных при 20 °С, от 549 до 1000 МПа включительно.

Д.3.3 Критическую температуру хрупкости по результатам испытаний на ударный изгиб определяют как максимальное из следующих значений:

.

(Д.4)

Д.4 Проведение испытаний малоразмерных образцов

Д.4.1 Раздел Д.4 формулирует дополнительные или отличающиеся требования к процедуре проведения испытаний образцов на ударный изгиб.

Д.4.2 Ориентация концентраторов напряжений малоразмерных образцов должна совпадать с ориентацией концентраторов напряжений образцов, изготовленных в соответствии с 9.3.2.

Д.4.3 Испытания малоразмерных образцов проводят на маятниковых копрах, для которых погрешность определения работы разрушения не превышает 0,1 Дж. Максимальный запас потенциальной энергии копра не должен превышать 100 Дж. Скорость движения бойка маятника в момент удара должна быть в пределах от 3,5 до 4,0 м/с.

Д.4.4 Расстояние между опорами копра в свету должно составлять 20 мм для малоразмерных образцов размерами 5 x 5 x 27,5 мм и 22 мм для малоразмерных образцов размерами 3 x 4 x 27 мм.

Д.4.5 При проведении испытаний малоразмерных образцов определяют работу разрушения и поперечное расширение в изломе образца.

Д.4.6 Для определения критической температуры хрупкости необходимо построить температурные зависимости (сериальные кривые) работы разрушения и поперечного расширения в изломе образца.

Д.4.7 Поперечное расширение в изломе (см. рисунок Д.1) определяют на каждой из половинок разрушенного после испытаний на ударный изгиб образца (неразрушенный образец доламывают после охлаждения в жидком азоте). Измерения поперечного расширения производят с погрешностью не более 0,01 мм. Поперечное расширение вычисляют по следующей формуле:

.

Рисунок Д.1 - Схема измерения поперечного расширения на левой и правой половинах образца на ударный изгиб

Д.4.8 На нижней границе температурного интервала испытаний должно быть испытано не менее одного образца, для которого работа разрушения не должна превышать 1,5 Дж для малоразмерного образца размерами 5 x 5 x 27,5 мм и 0,5 Дж для малоразмерного образца размерами 3 x 4 x 27 мм.

Д.4.9 Для малоразмерных образцов размерами 5 x 5 x 27,5 мм на ударный изгиб уровень нижнего шельфа температурных зависимостей работы разрушения и поперечного расширения в изломе принимают равными 0,35 Дж и 0,024 мм, соответственно.

Д.4.10 Для малоразмерных образцов размерами 3 x 4 x 27 мм на ударный изгиб уровень нижнего шельфа температурных зависимостей работы разрушения и поперечного расширения в изломе принимают равными 0,13 Дж и 0,020 мм, соответственно.

Д.5 Определение критической температуры хрупкости для малоразмерных образцов

Д.5.1 Определяют температуру как точку температурной зависимости поперечного расширения (Д.1), соответствующую уровню поперечного расширения -  = LE мм, и температуры и как точки температурной зависимости работы разрушения (Д.1), соответствующие уровням работы разрушения Е₁ и Е₂. Значения работы разрушения Е₁ и Е₂ и поперечного расширения для малоразмерных образцов приведены в таблицах Д.2 и Д.3.

Таблица Д.2 - Значения работы разрушения и поперечного расширения для определения критической температуры хрупкости по результатам испытаний малоразмерных образцов размерами 5 x 5 x 27,5 мм

Предел текучести при комнатной температуре, МПа	Е1, Дж	Е2 = 1,5 Е1, Дж	LE, мм
392-1000 включ.	6,0	9,0	0,35

Таблица Д.3 - Значения работы разрушения и поперечного расширения для определения критической температуры хрупкости по результатам испытаний малоразмерных образцов размерами 3 x 4 x 27 мм

Предел текучести при комнатной температуре, МПа	Е1, Дж	Е2 = 1,5 Е1, Дж	LE, мм
392-1000 включ.	2,2	3,3	0,30

Д.5.2 Критическую температуру хрупкости по результатам испытаний на ударный изгиб малоразмерных образцов определяют как максимальное из следующих значений:

.

(Д.5)

Д.5.3 Для определения критической температуры хрупкости материалов корпусов реакторов по результатам испытаний малоразмерных образцов следует использовать уравнения:

- для образцов на ударный изгиб размерами 5 x 5 x 27,5 мм:

(Д.6)

- для образцов на ударный изгиб размерами 3 x 4 x 27 мм:

.

(Д.7)