УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТРУБ

Полезная модель относится к иснытательной технике, а именно к устройствам для испытаний особотонкостенных труб из нержавеющих сталей, сплавов и т.д. внутренним давлением инертного газа в условиях нормальных и повышенных температур и может быть использована для оценки работоспособности особотонкостенных труб путем определения временной зависимости пластической деформации от напряжения и температуры, названной длительной прочностью и ползучестью.
Известны устройства для механических испытаний тонкостенных трубчатых образцов давлением ( авт. св. №. 312413, кл. G 01 N 3/00, авт. св. № 1442863, кл. G 01 N 3/08). Однако эти устройства не обеспечивают: испытание особотонкостенных труб; создание высоких внутренних напряжений за счет заполнения образцов нейтральным газом (аргоном); в них не предусмотрено устройство, исключающее окисление наружной поверхности испытуемых образцов в процессе испытаний; в них отсутствует система контроля и регистрации давления газа в образцах. Прототипом предлагаемой полезной модели является устройство для
испытания трубчатых образцов и цилиндрических оболочек осевым сжатием и внутренним давлением ( авт. св. № 1778614, кл. G 01 N 3/08).
К главным недостаткам этого устройства следует отнести невозможность проведения испытаний на длительную прочность и ползучесть под внутренним давлением инертного газа (аргона) в широком диапазоне температур образцов особотонкостенных труб; отсутствие устройства для испытания большого количества образцов и системы автономного заполнения инертным газом каждого образца, для создания в них разных по величине, но постоянных во времени внутренних напряжений, а также устройства, исключающего окисление наружной поверхности образцов за время испытаний. Предложенная в прототипе схема нагружения трубчатого образца внутренним давлением пластической несжимаемой средой, не приемлема для образцов особотонкостенных труб, так как предназначена для испытаний трубчатых образцов больших диаметров.
Технической задачей, которую решает полезная модель, является расширение функциональных возможностей предлагаемого устройства за счет проведения испытаний в широком диапазоне температур и внутренних напряжений, а также возможность одновременно проводить испытания
большого количества образцов особотонкостенных труб (DH/DB 1,13-1,5). Устройство для испытаний на длительную прочность и ползучесть позволяет одновременно испытывать до 24 образцов особотонкостенных труб в условиях совместного воздействия стационарных силовых и тепловых нагрузок в нейтральной среде (аргоне), а также только теплового воздействия (изотермическое старение образцов-свидетелей).
Устройство для испытаний механических свойств труб при контролируемых параметрах внутреннего давления газа в образцах и температуры, содержащая электропечь, систему подачи внутрь образцов инертного газа, систему подачи инертного газа в рабочз ю камеру печи, систему управления нагревом, систему контроля и регистрации температуры и давления газа в образцах, отличающаяся тем, что в рабочей камере печи размещена многоканальная кассета для загрузки образцов, кассета выполнена в виде собранных в пучок нескольких труб, ввальцованных с верхней стороны в трубную доску и герметизированных снизу, образцы в каждой трубе кассеты свободно подвешены на капиллярных трубках, сообщенных с внутренним объемом образцов, образцы герметизированы с нижней стороны, а каждая капиллярная трубка соединена с автономной системой подачи, регулирования и контроля давления инертного газа.
рабочая камера сообщена с системой подачи и контроля давления инертного газа, корнус печи жестко закреплен на подставке.
Сущность полезной модели заключается в доведении образцов особотонкостенных труб диаметром от 5 до 10 мм, толщиной стенки от 0,3 до 0,6 мм и длиной 380 мм из различных конструкционных материалов, сплавов и т.д. до разрушения при испытаниях на длительную прочность и ползучесть под действием внутреннего давления газа при температурах испытания от 20 до 800 С в атмосфере инертного газа. В предлагаемом устройстве можно одновременно испытывать 24 образца при постоянной температуре, создавая разные по величине, но постоянные для каждого образца внутренние напряжения, за счет изменения рабочего давления газа от О до 150 атм. Максимальное давление инертного газа (аргона) в камере низкого давления объемом 7,01 дм - 1,5 атм. Проведение испытаний в атмосфере аргона позволяет исключить окисление наружной поверхности испытуемого образца.
На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства для испытаний на длительную прочность и ползучесть. Устройство состоит из электрической печи сопротивления с герметичной камерой низкого давления (рабочей камеры); многоканальной кассеты, в
которой образцы особотонкостенных труб загружаются в печное пространство; системы подачи высокого давления; системы низкого давления с  насосом; щита управления нагревом, щита контроля давления, баллона с аргоном, системы контроля и регистрации давления и температуры.
Принцип работы устройства заключается в том, что подготовленные к испытанию образцы особотонкостенных труб (8) помещаются в рабочую зону печи (рабочая камера 1) в каналах кассеты (7). Кассета выполнена в виде собранных в пучок нескольких труб, ввальцованных с верхней стороны в трубную доску (21) и герметизированных снизу. Герметично, с помощью герметизирующей прокладки (5), закрывают крышку рабочей камеры (затягивают резьбовые соединения). В центре многоканальной кассеты (7) в трубе (9) установлена термопара (10). По высоте стального цилиндра (камера низкого давления) равномерно по диаметру расположены нагревательные элементы (2), зачехленные в фарфоровые трубки, и термопары. Горячий спай термопары защищен от воздействия раскаленных стенок печи. Снаружи нагреватели и термопары покрываются теплозащитной изоляцией (3). Укрепляют термопары в рабочей зоне и присоединяют их к соответствующим разъемам. Перекрывают все вентили.
Подсоединяют вакуумный насос (19) к линии низкого давления, открывают
вентиль (18) и создают в рабочей камере вакуум до 1-10 мм рт. ст. Подсоединяют вакуумный насос к линии высокого давления, открывают общий вентиль (14), включают насос и, понеременно открывая вентили образцов, создают необходимый вакуум в образцах. Затем с помощью щита управления нагревом печи включают подготовленную к пуску электропечь и поворотом ручки пакетного выключателя А50 подают напряжение на автоматический потенциометр КСП-4 и автоматические выключатели печей. Включают прибор КСП-4 и автоматический выключатель электропечи. Выводят установку на технологический режим. Ручкой задающего блока ЗУ-05 устанавливают необходимый для выбранного температурного режима рабочий ток электропечи, контролируя его по показаниям соответствующего амперметра. Движком задающего реохорда КСП-4 устанавливают заданную температуру испытаний. По достижении заданной температуры в камере низкого давления переменным резистором электропечи устанавливают ток на нагревателях на 25-30% меньше номинального. Контроль за температурой в камере низкого давления осуществляется по показаниям автоматического потенциометра или с помощью переносного потенциометра, подключенного к клеммам на щите управления.
с помощью системы низкого давления, включающей в себя вакуумный насос (19), два занорных вентиля (18), мановакууметр и предохранительный клапан сброса избыточного давления (17), устанавливают в рабочей камере давление аргона 1,5 атм по манометру (16), вентили (18) закрывают. Затем с помощью системы подачи высокого давления, состоящей из баллона с аргоном (20), общего запорного вентиля (14), вентиля сброса (17), контрольного манометра (15), трех вентилей (14) и трех индикаторных манометров (13), производят подачу газа в образцы. Для этого открывают вентиль на баллоне с аргоном и запорный вентиль (14) и после создания в системе требуемого давления (контроль по манометру (15) перекрывают запорный вентиль (14). Затем открывают запорный вентиль, соответствующий номеру заполняемого образца, и по манометру (13) устанавливают требуемое давление. Вентиль (14) закрывают. Аналогично производят нагружение давлением поочередно всех образцов, поставленных на испытания, создавая разные по величине, но постоянные для каждого испытуемого образца внутренние напряжения за счет автономно контролируемого давления в каждом образце. Во время работы устройства ведется контроль температуры в рабочей зоне печи (автоматическая запись температуры на протяжении всего цикла испытаний)
и избыточного давления газа в рабочей камере по показаниям манометров (13, 16). Продолжительность испытаний устанавливается в зависимости от типа конструкционного материала. При разрушении одного или нескольких образцов порядковые номера разрушенных образцов определяются по показаниям соответствуюш;их манометров, при этом давление в рабочей , камере несколько возрастает. Изменение давления в камере фиксируется с помош;ью манометра (16). Клапан сброса (17), расположенный на линии низкого давления, при превышении в рабочей камере давления выше 1,8 атм сбрасывает его автоматически до 1,5 атм.
Таким образом, предложенная конструкция полезной модели для испытаний на длительную прочность и ползучесть является
многообразцовым и многофункциональным устройством, которое позволяет одновременно испытывать большое количество образцов особотонкостенных труб из различных конструкционных материалов, сплавов и т.д. под внутренним давлением инертного газа в широком диапазоне температур и исследовать влияние только температуры испытания на структурную стабильность материала образцов-свидетелей. Устройство позволяет повысить информативность испытаний за счет
создания разных по величине, но постоянных во времени внутренних напряжений в каждом испытуемом . образце в диапазоне температур от 20 до