ГОСТ 9.910-88 Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Металлы, сплавы, покрытия жаростойкие. Метод испытания на термоусталость в газовых потоках на клиновидных образцах

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМА ИСПЫТАНИЙ И РАЗМЕРОВ ОБРАЗЦОВ

2.1. Испытание металлов и сплавов, в том числе с жаростойкими покрытиями, при неоднородном тепловом и термонапряженном состоянии проводят на образцах, имеющих форму клиновидной призмы (черт.1).

Клиновидный образец

Черт.1

2.2. Режим нагружения образцов задается с учетом реальных условий эксплуатации материала и должен в наиболее полной степени воспроизводить основные факторы, определяющие его повреждаемость: диапазоны температур, напряжений, деформаций материала и их изменение во времени, химический состав газового потока.

2.2.1. Требуемый режим нагружения материала на кромке образца реализуется за счет выбора геометрических размеров клиновидного образца с учетом возможностей испытательной установки по интенсивности теплообмена (коэффициентам теплообмена и температуре газового потока).

В зависимости от цели испытаний допускается назначение режима испытаний с выдержкой при максимальной температуре и без нее. Длительность выдержки устанавливают в зависимости от коррозионного воздействия агрессивного газового потока на сопротивление материала термоусталости. Суммарная длительность выдержки при рабочей температуре должна быть не менее 10% ресурса элемента конструкции. Если проведение испытаний большой длительности технически или экономически нецелесообразно, допускается имитировать агрессивное воздействие газового потока выдержкой образцов при рабочей температуре в изотермических условиях. Режим испытаний должен обеспечивать число циклов до разрушения образцов не менее 10% ресурса элемента конструкции по циклическим нагрузкам. Режимы нагружения материала кромки клиновидных образцов схематически представлены на черт.2.

Режимы нагружения материала кромки образца

а - режим с выдержкой при максимальной и минимальной температурах; б - режим без выдержек

Черт.2

2.3. Геометрические размеры образцов (угол раствора, радиус закругления кромки и длины хорды) выбирают в зависимости от назначенного режима испытаний, плана эксперимента, максимальной интенсивности теплообмена (удельного теплового потока), реализуемой испытательной установкой, на основании результатов определения термонапряженного состояния образцов по п.2.10.

2.3.1. Требуемый режим теплового нагружения (скорость нагрева и градиент температуры на кромке образца) обеспечивается за счет выбора угла раствора и радиуса закругления кромки образца (увеличение угла раствора приводит к росту градиента температуры и снижению скорости нагрева кромки образца, а увеличение радиуса закругления кромки - к снижению как скорости нагрева, так и градиента температуры на кромке).

2.3.2. Требуемое напряженное состояние кромки достигается за счет выбора длины хорды образца , увеличение которой приводит к повышению термических напряжений на кромке за счет большего стеснения теплового расширения кромки массивной (менее нагретой при нестационарном нагреве) частью образца.

Изменение термических напряжений в кромке образца осуществляется также выполнением прорези параллельно кромке на расстоянии от кромки на 95% высоты образца. Ширина прорези не должна превышать 2 мм. Применение образцов с прорезью целесообразно при одновременном испытании партии образцов при идентичном тепловом режиме испытаний и различных значениях термических напряжений.

Длина хорды или расстояние от кромки до прорези в пределах намеченной серии испытаний должны варьироваться в таких пределах, чтобы тепловое состояние в достаточно большой области вблизи кромки образцов не зависело от длины хорды. Рекомендуется варьировать эти размеры от 20 до 60 мм.

2.3.3. Высоту образцов выбирают таким образом, чтобы в рабочей части образца влияние концевых эффектов было минимальным. Рекомендуется принимать высоту образцов не менее чем в 1,5 раза больше максимальной длины хорды образца в пределах намеченной серии испытаний.

2.3.4. Для фиксации образцов в испытательной камере допускается изменение конфигурации его торцов в случае, если эти изменения не влияют на термонапряженное состояние кромки образца в рабочей части.

2.4. Для проведения одной серии испытаний образцы должны быть изготовлены из металла одной плавки, термообработаны в соответствии с техническими условиями на материал и с учетом технических условий на конструкционный элемент, применительно к которому проводят испытания. Технологический процесс нанесения покрытий на образцы и режим последующей термообработки должны соответствовать техническим условиям на технологию нанесения покрытий на конструкционный элемент.

Допускается отсутствие покрытия на торцах и тыльной части образца. Технические требования к покрытию должны соблюдаться на рабочей части образца в прикромочной области протяженностью не менее 10 мм от кромки.

2.5. Вырезка заготовок, маркировка и изготовление образцов не должны оказывать существенного влияния на свойства исходного материала. Режим и припуски на механическую обработку должны сводить к минимуму наклеп и исключить местный перегрев образцов при шлифовке, если это не определено условиями испытаний.

2.6. Параметр шероховатости поверхности рабочей части образцов должен быть не выше 0,2 мкм по ГОСТ 2789, если это не определено техническими требованиями. Рабочая поверхность не должна иметь следов коррозии, цветов побежалости, если это не предусмотрено условиями испытания.

При изготовлении образцов с покрытием чистота поверхности определяется техническими требованиями к покрытию.