Методика і деякі результати дослідження сповільненого деформування і руйнування теплостійкої сталі

Abstract

Розроблено й апробовано методику дослідження характеристик механічних властивостей і тріщиностійкості теплостійкої сталі за сповільненого деформування одновісним розтягом на базі електромеханічної випробувальної машини типу FP 100 виробництва Fritz Heckert. Для зменшення швидкості деформування до та переміщення траверси до 1 µm/hour при випробуванні зразків з тріщиною в кінематичну схему машини вмонтовано додатково два черв’ячних редуктори. Побудовано діаграму руйнування і часову залежність поздовжньої деформації експлуатованої сталі 12Х1МФ за сповільненого деформування.

Many important structural elements of thermal and nuclear power plants (reactor vessels, steam generator collectors, pipelines etc.) are operating at high temperatures and in aggressive environments under variable stresses caused by changes in the power consumption. In many cases, lifetime decrease and unpredictable failure of these structural elements are due to slow rate deformation, which in combination with hydrogen environment degrade steels mechanical behaviour. So, to evaluate the lifetime of important structural elements such as pipelines and steam collectors one need to know the behaviour of the material under slow strain rate. On the base of the electro-mechanical type FP 100 (Fritz Heckert) testing machine the methodology to study the characteristic of mechanical behaviour and crack growth resistance at slow strain rate by tension was developed to extend the cylindrical samples deformation minimum rate range up to and traverse displacement up to 1 μm / hour during testing the specimens with the cracks, in particular. To reduce the specimens rate of deformation in the kinematic schema of testing machine traverse movement between motor and reduction gearbox the V-belt drive and two worm-and-wheel gearboxes with gear ratio of 1: 30 and 1:40 were mounted. It is possible to reduce the minimum traverse velocity from 1200 μm / hour (0.02 mm / min) to 1.0 μm / hour. The 12Cr1MoV steel of "hot collector" thermal power plant superheater after 178.5 thousand operation hours was studied. The stress-strain diagram and time dependencies of operated 12Cr1MoV steel axial strain were obtained.