Способы испытания металла. Проведение технологических испытаний Технологические пробы и испытания металлов

Технологические пробы весьма разнообразны. Они служат лишь для качественной или сравнительной оценки металла.

Обычно проведение технологической пробы оговаривается техническими условиями. Как правило, размеры образцов и условия испытания должны быть строго одинаковыми, лишь в этом случае результаты могут сравниваться.

В качестве показателей пригодности металла для каждого вида пробы выбираются свои характеристики. Такими характеристиками могут служить угол загиба, степень обжатия, число перегибов проволоки до возникновения первых признаков разрушения, степень высадки и т.д.

В качестве примеров приведем следующие технологические пробы:

Проба на загиб в холодном и нагретом состоянии

Схематически она показана на рисунке:

Загиб может производиться до определенного угла, либо до параллельности сторон, либо до соприкосновения сторон. Металл, выдерживающий пробу, не должен иметь трещин.

Такая проба определяет способность металла принимать заданный по размерам и форме загиб.

Проба на осадку в холодном состоянии

Проба на осадку в холодном состоянии (рис. 31) позволяет определять способность металла к заданной по размерам и форме деформации сжатия.

Образец считается выдержавшим пробу, если при осадке до заданной высотыh в нем не появились трещины или изломы.

Проба на загиб трубы в холодном и горячем состоянии (рис. 32) выявляет способность металла трубы принимать заданный по размерам и форме загиб. Испытание состоит в загибе заполненного сухим песком или канифолью отрезка трубы на 90" вокруг оправки.

После загиба труба не должна иметь:

• волосовин,

  надрывов,

  расслоений.

Проба на перегиб проволоки

Проба на перегиб проволоки производится с целью выявления способности проволоки выдерживать повторный загиб (рис. 33).

Число перегибов до разрушения свидетельствует о способности металла выдерживать многократные перегибы.

Проба на навивание проволоки

Проба на навивание проволоки (рис. 34).

5. Технологические испытания металлов и сплавов

Способность металлов и сплавов подвергаться различным видам технологической обработки (обработке давлением, резанием, сварке) зависит от их технологических свойств. Для определения технологических свойств проводят испытания по технологическим пробам, используемым чаще всего в производственных условиях. К технологическим относятся пробы для испытания на изгиб, осадку, сплющивание, бортование, загиб труб и многие другие. Многие технологические пробы и методы испытаний стандартизованы.

По результатам технологических испытаний определяют возможность изготовления качественного изделия из данного материала в условиях, соответствующих принятому на данном производстве технологическому процессу.

Испытание на изгиб (ГОСТ 14019 - 80) служит для определения способности материалов выдерживать без разрушения заданные деформации изгиба. Образец / (Рис. 6, а) с помощью оправки 2 изгибается под действием усилия пресса между роликами 3 до заданного угла а. Способность материала выдерживать деформацию изгиба характеризуется заданным углом загиба а. При изгибе образца на 180° материал способен выдержать предельную деформацию изгиба. Образцы, выдержавшие испытание, не должны иметь трещин, надрывов, расслоений.

Испытанию на изгиб подвергают листы толщиной до 30 мм, сортовой прокат - прутки, швеллеры, уголки.

Рис. 6. Технологические испытания:

а - на изгиб, б - на осадку, в - на сплющивание труб, г - на бортование труб, д - на загиб труб; 1 - образец, 2 - оправка, 3 - ролики,

4- образец до осадки, 5- образец после осадки, 6 - труба

Испытание на осадку (ГОСТ 8817-82) служит для определения способности металла выдерживать заданную пластическую деформацию. Образец 4 осаживается в горячем или холодном состоянии с помощью пресса или молота до определенной высоты h (Рис. 6,6). Испытание на осадку производят на круглых или квадратных образцах диаметром или стороной квадрата в холодном состоянии от 3 до 30 мм, в горячем состоянии - от 5 до 150 мм. Высота стальных образцов должна равняться двум диаметрам, а образцов из цветных сплавов - не менее 1,5 диаметра. Образец считается выдержавшим испытание, если на нем не появились трещины, надрывы или изломы.

Испытание на сплющивание труб (ГОСТ 8695 - 75) служит для определения способности труб сплющиваться до определенной высоты Н (Рис. 6, в) без трещин и надрывов. Конец трубы 6 или ее отрезок длиной 20...50 мм сплющивают между двумя параллельными плоскостями. Если труба сварная, то шов на трубе должен располагаться по горизонтальной оси, как показано на рисунке. Сплющивание труб производят плавно со скоростью не более 25 мм/мин. Образец считается выдержавшим испытание, если на нем не появились трещины или надрывы.

Испытание на бортование труб (ГОСТ 8693-80), используют для определения способности труб к отбортов-ке на угол 90°. Конец трубы 6 (Рис. 6, г) отбортовывает-ся с помощью оправки 2 усилием Р пресса до получения фланца заданного диаметра D. Рабочая поверхность оправки должна быть чисто обработанной и обладать высокой твердостью (HRC не менее 50). Радиус закругления оправки, которым формируется.борт, должен быть равен двукратной толщине стенки трубы (R=2s). Бортование считается качественным, если на фланце не обнаружено надрывов и трещин.

Испытание на загиб труб (ГОСТ 3728-78) служит для определения способности труб загибаться без трещин и надрывов на угол 90°. Перед испытанием трубу 6 (Рис. 6,(3) заполняют чистым, сухим речным песком или другим наполнителем. Испытание заключается в плавном загибе образца любым способом, позволяющим загнуть образец так, чтобы его наружный диаметр D ни в одном месте не стал меньше 85 % от начального. Для испытания труб наружным диаметром до 60 мм используют их отрезки, диаметром 60 мм и более - вырезанные из труб продольные ленты шириной 10 мм. Образец считается выдержавшим испытание, если на нем не появились изломы, надрывы, расслоения.

Испытание на свариваемость производят для определения прочности сварного стыкового соединения. Сваренный образец подвергают изгибу (см. Рис. 6, а) на заданный угол а или испытывают на растяжение. Затем сравнивают прочности сваренного и несваренного образцов из испытуемого металла.

6. Строение металлов, сплавов и жидких расплавов

Металлы - простые вещества, обладающие свободными, не связанными с определенными атомами электронами, которые способны перемещаться по всему объему тела. Эта особенность состояния металлического вещества определяет собой свойства металлов.

Атомы металлов легко отдают внешние (валентные) электроны, превращаясь при этом в положительно заряженные ионы. Электроны, освободившиеся от атомов, непрерывно хаотически перемешиваются по всему объему металла подобно молекулам в газах. Поэтому такие свободные электроны часто называют электронным газом. Свободные электроны, сталкиваясь во время движения с положительно заряженными ионами, могут на некоторое время снова соединяться с ними. В таких случаях положительно заряженные ионы превращаются в нейтральные атомы. Таким образом, металлы состоят из упорядочение расположенных в пространстве положительно заряженных ионов, перемещающихся среди них электронов и небольшого количества нейтральных атомов. Металлами являются алюминий, железо, медь, никель, хром и т. д.

Сплавы представляют собой системы, состоящие из двух или нескольких металлов или металлов и неметаллов. Сплавы обладают всеми характерными свойствами металлов. Например, углеродистая сталь и чугун - сплавы железа с углеродом, кремнием, марганцем, фосфором и серой; бронза - сплав меди с оловом или другими элементами; латунь - сплав меди с цинком и другими элементами. В промышленности широко применяют сплавы, получаемые сплавлением составляющих с последующей кристаллизацией из жидкого состояния. Значительно реже - сплавы, получаемые спеканием порошков металлов и неметаллов.

Положительно заряженные ионы и нейтральные атомы в процессе кристаллизации металла или сплава из расплавленного (жидкого) состояния группируются в строго определенной последовательности, образуя кристаллические решетки - правильное, упорядоченное расположение атомов в элементарной ячейке. Кристаллические решетки характеризуются типом и размерами.

Кристаллические решетки у металлов и сплавов могут быть различных типов. Объемно-центрированные кубические (ОЦК) (Рис. 7, а) образуют железо Fe a , хром Сг, молибден Мо и др. Гранецентрированные кубические решетки (ГЦК) (Рис. 7,6) образуют железо Fe v . медь Си, алюминий А1, свинец РЬ и др. Гексагональную плотноупакованную (ГПУ) (Рис. 7, в) образуют цинк Zn, магний Mg, кобальт Со и др.

Рис. 7. Схемы кристаллических решеток:

а-объемно-центрированная кубическая (ОЦК). б - гранецент-рированная кубическая (ГЦК). в - гексагональная плотноупа-кованная (ГПУ)

Размеры или периоды решетки - расстояния awe между центрами атомов или ионов, находящихся в узлах решетки, - измеряются в ангстремах (1А=10~ 10 м).

С изменением температуры или давления тип и период решетки могут изменяться, что приводит к изменению физико-химических свойств металлов и сплавов.

Все металлы и сплавы имеют кристаллическое строение. В процессе кристаллизации положительно заряженные ионы, располагаясь последовательно в виде элементарных кристаллических решеток, образуют кристаллы в виде зерен (Рис. 8, а) или дендритов 1 (Рис. 8,б). Образующиеся кристаллы растут, кристаллизуются из жидкого расплава сначала свободно, не мешают один другому, потом они сталкиваются и рост кристаллов продолжается только в тех направлениях, где есть свободный доступ жидкого металла. В результате первоначальная геометрически правильная форма кристаллов нарушается. В закристаллизовавшихся металлах и сплавах зерна и ден-дриты имеют неправильную, геометрически искаженную форму.

При нагревании поглощаемая металлами теплота расходуется на колебательные движения атомов и вследствие этого на тепловое расширение металла. При плавлении объем металлов увеличивается на 3...4%. С повышением температуры колебательные движения атомов или ионов возрастают, кристаллические зерна распадаются и сплав, проходя через твердо-жидкое состояние, превращается в расплав.

При переходе в расплав кристаллическая структура металла полностью не уничтожается. В расплаве всегда находятся мельчайшие участки, в которых сохраняется первоначальное, наследственное строение металла, близкое к кристаллическому. Кроме того, всегда присутствуют тугоплавкие частицы (остатки футеровки печи, при меси других элементов), которые могут образовывать дополнительные центры кристаллизации и вызывать на" чало кристаллизации. На искусственном создании центров кристаллизации в расплаве с одновременным изменением его скорости охлаждения основано управление кристаллизацией сплава с целью получения заданной структуры и свойств сплава в твердом состоянии.

Рис. 8. Схема кристаллизации сплава в виде зерен (а) и дендритов (б)

Список литературы

1) Геворкян В.Г. Основы сварочного дела - М.: Высш. школа, 1985. - 168 с., ил.

2) Материаловедение и технология металлов. - М.: Высшая школа, 2001. - 637 с

3) Курдюмов Г.В. Явление закалки и отпуска стали. - М.: Металлургиздат, 1960. - 64 с.

4) Лахтин Ю.М. Материаловедение. - М.: Машиностроение, 1993. - 448 с.

5) Гуляев А.П. Металловедение. - М.: Металлургия, 1986. - 544 с.

6) Зарембо Е.Г. Превращения в структуре и свойства стали. - М.: ВИИИТ, 1990

7) Стеклов О. И. Основы сварочного производства - М.: Высш. школа, 1986. - 224 с., ил.

8) Хренов К.К. Сварка, резка и пайка металлов - М.: Машиностроение, 1973. - 408 с.

Разрешения на изготовление парового котла. В связи с изложенным, является необходимым умение выполнять один из наиболее сложных и ответственных разделов расчета прочности котла - расчет прочности укрепления одиночного отверстия в барабанах , , Более того, проблема в большей степени актуальна по причине употребления конструкций котлов с выполнением больших отверстий в барабанах. Существует...

Обеспечивать себе достойных партнеров, организовывать выпуск продукции по низкой цене и многое другое. Понятие экономической информационной системы (ЭИС). ЭИС представляет собой систему, функционирование которой во времени заключается в сборе, хранении, обработке и распространении информации о деятельности какого-то экономического объекта реального мира. Информационная система создается для...

Недостаточно. Тогда приходится один признак брать в сочетании с другими. В статистической практике широко применяются вторичные группировки, к которым относятся группировки, которые формируются на уже обработанном ранее статистическом материале, т.е. в данном случае происходит перегруппировка уже ранее сгруппированного материала. К вторичной группировке прибегают тогда: когда из большого числа...

ГОСТ 7564-97

Группа В09

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ПРОКАТ

Общие правила отбора проб, заготовок и образцов для механических и технологических испытаний

Rolled products. General rules of sampling, rough specimens and test pieces selection for mechanical and technological testing

МКС 77.040
ОКСТУ 0908

Дата введения 1999-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Российской Федерацией, Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 120 "Чугун, сталь, прокат"

ВНЕСЕН Госстандартом России

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 12 от 21 ноября 1997 г.)

За принятие проголосовали:

3 Стандарт соответствует международному стандарту ИСО 377-1-89 "Отбор и подготовка проб и образцов из стали, обработанной давлением. Часть 1. Пробы и образцы для механических испытаний" в части отбора проб и подготовки образцов для механических испытаний

4 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 13 апреля 1998 г. N 118 межгосударственный стандарт ГОСТ 7564-97 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 1999 г.

5 ВЗАМЕН ГОСТ 7564-73

6 ИЗДАНИЕ (сентябрь 2009 г.) с Поправкой (ИУС 3-2002)

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт устанавливает общие правила отбора проб, заготовок и образцов для испытаний на растяжение, ударный изгиб, осадку, изгиб в холодном состоянии от сортового, фасонного, листового и широкополосного проката.

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 1497-84 (ИСО 6892-84) Металлы. Методы испытания на растяжение

ГОСТ 7268-82 Сталь. Метод определения склонности к механическому старению по испытанию на ударный изгиб

ГОСТ 8817-82 Металлы. Метод испытания на осадку

ГОСТ 9454-78 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах

ГОСТ 9651-84 (ИСО 783-89) Металлы. Методы испытаний на растяжение при повышенных температурах

ГОСТ 11701-84 Металлы. Методы испытания на растяжение тонких листов и лент

ГОСТ 14019-2003 (ИСО 7438:1985) Материалы металлические. Метод испытания на изгиб

3 ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

3.1 Единица проката - изделие, отобранное от партии с целью вырезки проб для изготовления образцов для испытаний.

3.2 Проба - часть изделия, предназначенная для изготовления заготовок образцов для испытаний.

В некоторых случаях пробой может быть сама единица проката.

3.3 Заготовка - часть пробы, обработанная или необработанная механически, подвергнутая, в случае необходимости, термической обработке, предназначенная для изготовления образцов для испытаний.

3.4 Образцы для испытаний - часть пробы или заготовки определенного размера, обработанная или необработанная механически и доведенная до состояния, необходимого для конкретного испытания.

В некоторых случаях образцом может быть проба или заготовка.

3.5 Контрольное состояние - состояние, при котором проба, заготовка или образец для испытания могут быть подвергнуты термической обработке и (или) механической обработке и отличающееся от состояния поставки.

В таких случаях пробу, заготовку или образец для испытания называют контрольной пробой, контрольной заготовкой или контрольным образцом.

3.6 Эквивалентные термины на русском, английском, французском и немецком языках приведены в приложении А.

4 ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОТБОРУ ПРОБ, ЗАГОТОВОК И ОБРАЗЦОВ

4.1 Пробы, заготовки и образцы для испытания, отбираемые в соответствии с требованиями приложений Б, В и Д, должны характеризовать вид проката. Требования по отбору проб, заготовок и образцов могут быть уточнены в других нормативных документах на прокат.

4.2 Идентификация проб, заготовок и образцов

Пробы, заготовки и образцы для испытания должны быть замаркированы. Если в процессе изготовления пробы, заготовки и (или) образца нельзя избежать удаления маркировки, перенос маркировки выполняют до ее удаления.

4.3 Количество проб и образцов, отбираемых для испытаний, должно устанавливаться в нормативном документе на прокат.

4.4 При отборе проб и заготовок должны быть обеспечены условия, предохраняющие образцы от влияния нагрева и наклепа.

Припуски от линии реза до края готового образца должны соответствовать таблице 1.


Таблица 1 - Припуски от линии реза до края готового образца

(Поправка).

5 ОТБОР И ПОДГОТОВКА ПРОБ И ЗАГОТОВОК. МЕСТО ОТБОРА И ОРИЕНТАЦИЯ ОБРАЗЦОВ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

5.1 Место отбора и размеры пробы

Пробу отбирают таким образом, чтобы место отбора и ориентация образцов для испытаний, взятых от нее, по отношению к изделию соответствовали требованиям стандарта на прокат или, при его отсутствии, требованиям приложения В.

В случае возникновения разногласий между изготовителем и потребителем пробы отбирают от конца проката на расстоянии, приведенном в приложении Г, если в нормативном документе на прокат не оговорено иное.

Размеры пробы должны быть достаточными для отбора образцов, необходимых для проведения конкретного испытания.

При необходимости должно быть достаточное количество материала для проведения повторных испытаний.

5.2 Место отбора, размеры и ориентация образцов для испытаний

Место отбора образцов (вариант отбора проб) и, при необходимости, размеры образцов, ориентация образца в направлении прокатки (вдоль и поперек) должны оговариваться в нормативном документе на прокат.

При отсутствии таких требований используют направления, указанные в приложении В.

Примечание - С целью снижения потерь металла и с учетом установившейся практики стандарт на прокат, если это приемлемо с технической точки зрения, может регламентировать возможность применения поперечных образцов вместо продольных (для перекованных проб), чтобы проконтролировать заданные значения для продольных образцов.


На образце для испытания на ударный изгиб продольная ось надреза должна быть перпендикулярна к направлению прокатки.

5.3 Отбор и подготовка проб

5.3.1 В нормативном документе на прокат должно быть оговорено, предназначено ли испытание для определения свойств в состоянии поставки (5.3.2) или в контрольном состоянии (5.3.3).

5.3.2 Испытание в состоянии поставки

Если в нормативном документе на прокат не оговорено иное, проба должна отбираться от проката, прошедшего все стадии пластической и (или) термической обработки, которым должен быть подвергнут прокат перед поставкой.

Если проба не может оставаться прикрепленной к единице проката до конца изготовления (например, листы, разрезаемые перед отжигом, пробы для испытания которых отбирают из скрапа, образующегося при резке), нормативные документы на прокат должны определять стадию отбора пробы от единицы проката. Режимы обработки, которым затем подвергается проба, должны быть аналогичны режимам обработки самого проката. В частности, термическая обработка должна проводиться в тех же режимах, в каких обрабатывается прокат и, по возможности, одновременно.

Отбор проб должен производиться таким образом, чтобы не изменять характеристики той части пробы, из которой изготовляют образцы.

При необходимости правки пробы для получения из нее качественных образцов, правка должна быть в холодном состоянии, если не оговорено иное. Правка не считается механической обработкой (5.3.3.2), если она не вызывает деформированного упрочнения, способного изменить механические свойства проката.

Примечание - После правки в холодном состоянии заготовок для образцов может потребоваться термическая обработка. В этом случае режимы термической обработки должны определяться по согласованию изготовителя с потребителем. В исключительных случаях, когда правка вызывает существенное изменение формы пробы, метод подготовки проб должен устанавливаться по согласованию изготовителя с потребителем.


Проба не должна подвергаться никакой другой механической или термической обработке.

5.3.3 Испытание в контрольном состоянии

5.3.3.1 Проба

Проба должна отбираться от изделия на стадии изготовления, определяемой нормативным документом на прокат.

Отбор проб может выполняться любым способом, при условии, что он не влечет за собой изменения в металле.

Если способ отбора влечет за собой изменения в металле, то в пробе должно быть достаточное количество металла, чтобы исключить это влияние при изготовлении образцов. Перед любой термической обработкой, при необходимости, должна проводиться правка в горячем или холодном состоянии.

5.3.3.2 Заготовка (проба), при необходимости, подвергается:

а) обработке давлением, при этом нормативные документы на прокат должны определять условия любой обработки давлением (например, ковки, прокатки), которой должна подвергаться проба, и указывать, в частности, исходные и конечные размеры пробы;

б) предварительной обточке перед термической обработкой.

Если проба должна быть уменьшена для термической обработки, то стандарт на прокат должен определять размеры, до которых должна быть уменьшена проба. При необходимости стандарт на прокат должен оговаривать также способ уменьшения пробы;

в) термической обработке в среде с гарантированной стабильностью температуры, измеряемой прибором, прошедшим метрологическое освидетельствование.

Вид термической обработки должен соответствовать требованиям нормативного документа на металлопрокат.

Заготовка не должна подвергаться заданной термической обработке более одного раза, за исключением отпуска, который может быть повторен в заданном диапазоне температур. Для любого повторного испытания должна отбираться новая заготовка.

Для стали с пределом прочности 1270 Н/мм (130 кгс/мм) и более термической обработке подвергают образцы, изготовленные с припуском под шлифовку.

5.4 Отбор и подготовка образцов для испытания механических свойств

5.4.1 Вырезка и механическая обработка

Вырезка образцов должна выполняться холодным способом и с принятием мер предосторожности, позволяющих избежать поверхностного упрочнения и перегрева проката, которые могут изменить его механические свойства.

Следы, оставленные инструментом после механической обработки, которые могут повлиять на результаты испытания, должны устраняться шлифовкой (при обильной подаче охлаждающей жидкости) или полировкой при условии, что выбранный метод отделки поверхности сохраняет размеры и форму образца в пределах допусков, регламентированных стандартом на соответствующее испытание.

5.4.2 Форма, размеры и допускаемые отклонения по размерам образцов должны соответствовать ГОСТ 1497 , ГОСТ 7268 , ГОСТ 9454 , ГОСТ 9651 и ГОСТ 11701 .

5.4.3 Для испытания на растяжение сортового проката круглого, квадратного и шестигранного профиля применяют цилиндрические образцы.

5.4.4 Для испытания на растяжение полосового и листового проката толщиной до 25 мм включительно применяют плоские образцы, свыше 25 мм - цилиндрические образцы. Испытание проката толщиной 7-25 мм можно проводить как на плоских, так и на цилиндрических образцах. В документе о качестве указывают вид образца.

5.4.5 Для испытания фасонного проката толщиной до 25 мм включительно применяют плоские образцы с сохранением на них поверхностных слоев проката, а при непараллельных сторонах полки - с сохранением поверхностных слоев проката на одной стороне; при толщине проката более 25 мм допускается обработка плоского образца до толщины 25 мм с сохранением на одной стороне образца поверхности проката или изготовление цилиндрических образцов.

Примечание - При толщине полки фасонного профиля от 7 до 25 мм испытание может проводиться как на плоских, так и на цилиндрических образцах.

5.4.6 Прокат круглого, квадратного и шестигранного профиля, для которых отбор заготовок и образцов производится по варианту 1, диаметром или стороной квадрата до 25 мм, полосовой прокат толщиной до 25 мм и шириной до 50 мм, фасонные профили с толщиной полки до 4 мм могут испытываться на растяжение на образцах, не подвергаемых механической обработке.

5.4.7 Для испытания на ударный изгиб проката диаметром до 16 мм включительно, квадратного со стороной квадрата до 10 мм включительно и полосового и листового проката толщиной до 10 мм включительно применяют образцы размером 5х10х55 мм, для проката диаметром более 16 мм и толщиной более 10 мм - образцы размером 10x10x55 мм.

5.4.8 Образцы для испытания на ударный изгиб от фасонного проката вырезают таким образом, чтобы одна из боковых граней совпадала с поверхностью проката. Ось надреза должна быть перпендикулярна к поверхности проката.

5.4.9 В случае проведения термической обработки образцов требования должны быть такими же, как для заготовок (5.3.3.2, подпункт в).

6 ОТБОР ПРОБ И ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦОВ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА ОСАДКУ

6.1 Пробы для испытаний на осадку отбирают от любого конца прутка или полосы. Для проката, поставляемого в мотках, пробу отбирают на расстоянии не менее 1,5 м от конца при массе мотка до 250 кг и на расстоянии не менее 3,0 м - при массе мотка более 250 кг.

6.2 Условия испытания, состояние поверхности образцов и порядок оценки результатов должны соответствовать требованиям ГОСТ 8817 .

7 ОТБОР ПРОБ И ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦОВ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА ИЗГИБ В ХОЛОДНОМ СОСТОЯНИИ

7.1 Место вырезки проб по отношению к направлению прокатки и длине проката - в соответствии с приложением Б.

7.2 При отборе проб и заготовок должны быть обеспечены условия, предохраняющие образцы от влияния нагрева и наклепа, изложенные в 4.4 настоящего стандарта.

7.3 Минимальное расстояние от конца изделия для отбора проб или образцов для испытания в случае возникновения разногласий - в соответствии с приложением Г.

7.4 Схема отбора проб для испытаний на холодный изгиб - в соответствии с приложением Д.

7.5 Методы отбора образцов, виды образцов и другие требования к испытанию на изгиб в холодном состоянии должны отвечать требованиям ГОСТ 14019 .

ПРИЛОЖЕНИЕ А (справочное). ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЯЕМЫЕ В РАЗДЕЛЕ 3, НА РУССКОМ, АНГЛИЙСКОМ, ФРАНЦУЗСКОМ И НЕМЕЦКОМ ЯЗЫКАХ

ПРИЛОЖЕНИЕ А
(справочное)

Таблица А.1 - Эквивалентные термины

Рисунок А.1

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (рекомендуемое). МЕСТО ВЫРЕЗКИ ПРОБ, ЗАГОТОВОК И ОБРАЗЦОВ ПО ОТНОШЕНИЮ К НАПРАВЛЕНИЮ ПРОКАТКИ И ДЛИНЕ ПРОКАТА

Таблица Б.1 - Место вырезки проб, заготовок и образцов

ПРИЛОЖЕНИЕ В (рекомендуемое). СХЕМА ОТБОРА ЗАГОТОВОК ИЗ ПРОБ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРОКАТА

В.1 Схема отбора заготовок из проб для определения механических свойств проката в состоянии поставки (вариант 1)

В.1.1 Отбор заготовок из проб от сортового проката

______________

Рисунок B.1 - Схемы отбора заготовок из проб от проката круглого и многоугольного сечений

______________
* Разрешается производить отбор до 01.01.2001.

Рисунок В.2 - Схемы отбора заготовок из проб от проката квадратного и прямоугольного сечений

Полоса со скошенными кромками

Рисунок В.3 - Схемы отбора заготовок из проб от полосы со скошенными кромками

(Поправка).

В.1.2 Отбор заготовок из проб от фасонного проката*
_____________
* У неравнополочных уголков заготовка вырезается из большей полки.

Рисунок В.4 - Схемы отбора заготовок из проб от фасонного проката

В.1.3 Отбор проб от листового и широкополосного проката

Ширина проката; и - место отбора проб

Рисунок В.5 - Схемы отбора проб от листового и широкополосного проката

Таблица B.1 - Положение образца относительно поверхности проката

B.2 Схема отбора заготовок из проб для определения механических свойств проката из улучшаемой стали в состоянии поставки (нормализованном или улучшенном) или в контрольном состоянии (вариант 2)

B.2.1 Отбор заготовок из проб от сортового проката

Прокат круглого и многоугольного сечений

Рисунок В.6 - Схемы отбора заготовок из проб от проката круглого и многоугольного сечений

Прокат квадратного и прямоугольного сечений

Рисунок В.7 - Схемы отбора заготовок из проб от проката квадратного и прямоугольного сечений

В.2.2 Отбор заготовок из проб от полосы со скошенными кромками листового и широкополосного проката - аналогично варианту 1

ПРИЛОЖЕНИЕ Г (рекомендуемое). МИНИМАЛЬНОЕ РАССТОЯНИЕ ОТ КОНЦА ИЗДЕЛИЯ ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ, ЗАГОТОВОК И ОБРАЗЦОВ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ В СЛУЧАЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ РАЗНОГЛАСИЙ

Таблица Г.1 - Минимальное расстояние от конца изделия для отбора проб, заготовок и образцов

ПРИЛОЖЕНИЕ Д (рекомендуемое). СХЕМА ОТБОРА ПРОБ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА ИЗГИБ В ХОЛОДНОМ СОСТОЯНИИ

Д.1 Отбор проб от сортового проката

Прокат круглого и многоугольного сечений

Рисунок Д.1 - Схемы отбора проб от проката круглого и многоугольного сечений

Прокат квадратного сечения

Рисунок Д.2 - Схема отбора проб от проката квадратного сечения

Прокат прямоугольного сечения

Рисунок Д.3 - Схемы отбора проб от проката прямоугольного сечения

Д.2 Отбор проб от фасонного проката*
_____________
* У неравнополочных уголков отбор проб производят из большей полки.

Рисунок Д.4 - Схемы отбора проб от фасонного проката

Д.3 Отбор проб от листового и широкополосного проката - в любом месте по ширине для проката толщиной:

Рисунок Д.5 - Схемы отбора проб от листового и широкополосного проката

Электронный текст документа
подготовлен АО "Кодекс" и сверен по:
официальное издание
Сталь углеродистая обыкновенного
качества и низколегированная: Сб. ГОСТов. -
М.: Стандартинформ, 2009

На практике металлы нередко испытывают простыми технологическими пробами. Технологические пробы имеют целью выявить способность металла к тем или иным деформациям, которым он подвергается при его службе или обработке в холодном или горячем состоянии.

Удовлетворительность или неудовлетворительность металла по технологическим пробам определяется по внешнему виду металла после испытания; отсутствие надрывов, трещин, расслоения или излома свидетельствует о том, что металл выдержал пробу.

Испытание на вытяжку применяют для определения способности тонких листов подвергаться штамповке, вытяжке и другим аналогичным операциям. На рис. 29 приведен прибор для испытания на вытяжку. Образец помещают в пространство 1 между пуансоном и матрицей. Равномерно вращая штурвал 2, вытягивают испытываемый материал до момента его разрыва, следя за поведением материала в зеркало 3. Глубина вдавливания пуансона до разрыва определяется по шкале 4 с точностью до 0,1 мм.

Проба на изгиб (ОСТ 1683) служит для определения способности металла (листов, прутков различных профилей и т. д.) принимать заданный по размерам и форме загиб.

Рис. 29. Прибор для испытания на вытяжку.

Различают загиб до определенного угла, загиб вокруг оправки до параллельности сторон и загиб вплотную. Тот или другой вид загиба должен быть оговорен в технических условиях. Для проведения испытания на загиб применяют специальные машины, прессы, тиски с закругленными губками и т. д.

Проба на перегиб служит для определения способности металла (проволоки, полосового и листового материала) выдерживать повторный загиб и разгиб. Проба производится только в холодном состоянии.

Проба на завивание проволоки проводится в холодном состоянии. Образец считается выдержавшим пробу, если после навивания (и развивания) в нем отсутствуют расслоения, трещины и другие дефекты.

При работе с трубами нередко применяются следующие технологические пробы: 1) на раздачу; 2) на обжатие; 3) на бортование: 4) на сплющивание; 5) на расплющивание.

Вопросы для самопроверки:

1. Что понимают под макроструктурой?

2. Что называют микроструктурой?

3. Как осуществляется проба на характер распределения серы?

4. Для каких целей применяется электронный микроскоп?

5. Для каких целей применяется оптический микроскоп?

6. Для каких целей используется структурный рентгеновский анализ?

7. В чём сущность и в каких целях применяют: термический анализ, дилатометрический анализ, электрический анализ, магнитный метод?

8. Какие методы механических испытаний металлов и сплавов Вы знаете?

9. Как проводится испытание на растяжение?

10. Что понимают под твёрдостью? На каких приборах и какими методами ее измеряют?

11. Что такое ударная вязкость? На каком приборе проводятся испытания?

12. Как проводятся испытания на ползучесть?

13. Как может характеризоваться предел ползучести?

14. С какой целью проводят технологические пробы?

15. Какие технологические пробы Вы знаете?

Литература:

1. Готтштайн Г. Физико-химические основы материаловедения / Г. Готт­штайн; пер. с англ. К. Н. Золотовой, Д.О.Чаркина; под ред. В. П. Зломанова. - М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. - 400 с.: ил. - (Лучший зарубежный учебник).

2. Гуляев А.П. Металловедение: Учеб. пособие для вузов. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1986. – 542 с.89-141

3. Иваней А.А. Электронный конспект лекций.

4. Кларк Эшли Р., Эберхардт Колин Н. Микроскопические методы исследования материалов Москва: Техносфера, 2007. - 376с.

5. Солнцев Ю.П. Оборудование пищевых производств. Материаловедение: Учеб. для вузов.- СПб.: Изд-во «Профессия», 2003.- 526с.

6. Технология конструкционных материалов: Учебник для вузов /Под ред. А.М. Дальского. – 2-е изд. перераб. и доп. /М.: Машиностроение, 1985. – 448 с.

7. Технология металлов и материаловедение: Учебник для вузов и техникумов /Под ред. Л.Ф. Усовой – Производственное издание. М.: Металлургия, 1987. – с.106-123;

8. Фетисов Г.П., Карпман М.Г., Матюнин В.М. и др. Материаловедение и технология металлов. – М.: Высш. шк., 2000. – 638 с.

Форма отчета

Практическая работа № 1.

« МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ»

1. Дать определение макроструктуры и микроструктуры.

2. Указать методы, используемые при макроанализе и микроанализе.

3. Проанализировать свойства материалов: механические, физические, химические, санитарно-гигиенические и т.д. и методы их определения.

Введение. Составление программы испытаний турбогенератора

1 Рабочая программа испытаний турбогенератора ТВВ-63-2

1.1 Испытание повышенным напряжением частоты 50 Гц

1.2 Испытание изоляции обмотки повышенным выпрямленным напряжением

1.3 Определение характеристик генератора. Определение работоспособности промежуточного реле с катушкой из медного провода. Выбор реле максимального напряжения и добавочного термостабильного резистора для термокомпенсации. Определение начальной температуры обмотки статора электрической машины. Расчет намагничивающей и контрольной обмоток для испытания стали статора

Заключение

Введение

Одним из основных параметров работы любой электростанции и энергосистемы является непрерывность выработки энергии и снабжение ею потребителей. Непрерывность выработки энергии обеспечивается высокой надежностью всего энергетического - вспомогательного и основного, силового и слаботочного оборудования. Поэтому абсолютно все оборудование электростанции подвергается периодическим ремонтам и испытаниям: периодичность этих работ строго регламентируется ПТЭ и Нормами испытаний. Ни одно оборудование на электростанции не может быть включено в работу, если срок его ремонта и испытаний истек.

В данной курсовой работе составляется программа испытаний турбогенератора, определяется работоспособность промежуточного реле, выбирается реле максимального напряжения и добавочный термостабильный резистор, определяется начальная температура обмотки статора, а также производится расчет намагничивающей и контрольной обмоток для испытания стали статора.

I. Составление программы испытаний турбогенератора

Табл. 1.1 Основные параметры генератора

Тип турбогенератораТВФ-63-2Мощность номинальная78,75 МВА / 63 МВтНапряжение статора, номинальное10,5 кВТок статора, номинальный4330 АЁмкость одной фазы статора относительно земли и двух других заземленных фаз0,25 мкФСистема возбужденияВысокочастотная, ВТД-490-3000У3Сопротивление обмотки ротора, при 15 ºС0,103 ОмСистема охлаждения статораКосвенное, водородомСистема охлаждения ротораНепосредственное, водородом

1.1 Рабочая программа испытаний турбогенератора ТВВ-63-2

1.1.1 Испытание повышенным напряжением частоты 50 Гц

1. Условия проведения испытаний.

схема статорной обмотки генератора разобрана, каждая фаза испытывается отдельно, две другие фазы закорочены и заземлены;

обмотка генератора очищена от грязи, промыта и просушена;

в системе охлаждения и по обмотке циркулирует дистиллят с удельным сопротивлением не ниже 75 кОм/см. Расход дистиллята номинальный;

испытания проводятся в тёмное время суток при потушенном общем освещении машинного зала и включенном местном освещении. На последнем этапе местное освещение также отключается для наблюдения за коронированием обмотки статора;

схема испытании приведена на рисунке 1.2.

Испытательное напряжение вычисляется по формуле:

где - номинальное напряжение генератора;

3. Схема подключается на линейное напряжение, в котором меньше, чем в фазном высших гармоник, а следовательно, меньше возможность искажения синусоиды испытательного напряжения.

4. Перед началом испытаний необходимо отрегулировать пробивное напряжение разрядника FV на 110% испытательного напряжения:

Испытательная схема отключается от объекта испытаний, и испытательное напряжение поднимается на холостом ходу. Устанавливается заданное напряжение 21,12 кВ , и шары разрядника сближаются до возникновения пробоя.

Испытательное напряжение снижается до 50% и вновь поднимается до возникновения пробоя: напряжение пробоя разрядника должно быть в пределах (1,05-1,1) , то есть 20,16-21,12 кВ . Контрольный пробой шарового разрядника FV производится трижды подъёмом напряжения с.

Проведение испытаний повышенным напряжением частоты 50 Гц.

Напряжение поднимается с нуля плавно, со скоростью около 2%/с-0,38 кВ/с. Следовательно вся процедура подъёма напряжения будет длится около 1-2 мин.

В процессе подъёма напряжения необходимо прослушивать генератор на предмет возникновения потрескивания или шипения частичных разрядов. Одновременно необходимо наблюдать за обмоткой- не появится ли тление или искрение на поверхности обмотки.

В процессе подъёма напряжения необходимо делать промежуточные отсчеты по вольтметрам и индикатору частичных разрядов. В случае расхождения в показаниях вольтметра или резкого возрастания показаний индикатора частичных разрядов подъём напряжения следует прекратить и немедленно выяснить причину ненормальности.

При достижении полного испытательного напряжения оно выдерживается в течение 1 мин и плавно снижается до номинального напряжения.

На номинальном напряжении в течение 5 мин изоляция проверяется визуально, для чего желательно полностью выключить освещение в машинном зале при соблюдении мер безопасности.

При этом не должно наблюдаться сосредоточенное в отдельных точках свечение жёлтого и красного цвета, дым, тление бандажей и т.п.

Голубое и белое свечение допускается. По выполнению наблюдений коронирования обмотки напряжение плавно снижается до нуля, обмотка разряжается и заземляется. Освещение машинного зала включается.

Поочерёдно испытываются все три фазы обмотки статора.

Необходимое оборудование.

испытательная установка высокого напряжения согласно схеме на рисунке 1.1;

секундомер пружинный с ценой деления 0,2 с;

разрядно-заземляющая штанга;

температура обмотки принимается как среднее значение показании штатного термоконтроля статора.

Рисунок 1.1 Схема установки для испытания генератора повышенным напряжением промышленной частоты 50 Гц.

1.1.2 Испытание изоляции обмотки повышенным выпрямленным напряжением

1 Условия проведения испытаний:

схема обмотки статора разобрана, нейтраль разобрана;

вода из обмотки статора слита, обмотка продута сжатым воздухом;

испытания проводятся пофазно, две другие фазы при этом закорочены и заземлены.

Напряжение поднимается пятью ступенями по 1/5 полного испытательного напряжения, кВ,

На каждой ступени производится выдержка данного напряжения в течение 60 с.

На каждой ступени производится измерение тока утечки через изоляцию через 15 с и 60 с после установления неизменного напряжения: и.

По измеренным напряжению данной ступени и токам утечки и вычисляются для каждой ступени величины сопротивления изоляции для 15 с и 60 с, Ом,

На каждой ступени вычисляется коэффициент абсорбции,

В процессе испытаний строится график зависимости тока утечки от испытательного напряжения. Величина тока утечки не должна выходить за пределы, указанные в таблице 2.

Таблица 1.2 Предельные значения тока утечки от испытательного напряжения

Кратность испытательного напряжения по отношению к номинальному / 0,511,5 и вышеТок утечки , мА0,250,51

Если в процессе подъёма напряжения величина тока утечки начнёт резко возрастать и выйдет за допустимые пределы, то испытания необходимо прекратить до выяснения причины резкого возрастания тока утечки.

По достижению полного расчетного испытательного напряжения, оно выдерживается в течение одной минуты и далее плавно в течение двух минут снижается до нуля. По снижению напряжения до нуля необходимо разрядить обмотку наложением заземления через токоограничивающий резистор заземляющей штанги. Через 10 с необходимо наложить глухо заземление на вывод испытанной фазы.

Вычисляется коэффициент нелинейности,

где - наибольший ток утечки при полном испытательном напряжении;

Ток утечки при испытательном напряжении, равном приблизительно 0,5×Uном генератора;

Полное испытательное напряжение;

Испытательное напряжение, равное приблизительно 0,5×Uном генератора.

Коэффициент нелинейности должен быть меньше трёх.

Измерительная аппаратура и оборудование.

аппарат для испытания изоляции АИМ-90 (с миллиамперметром до 5мА).

секундомер пружинный с ценой деления 0,2 с.

разрядно-заземляющая штанга.

1.1.3 Определение характеристик генератора

1. Снятие характеристики трехфазного короткого замыкания (КЗ).

1.1 Условие проведения испытаний закоротки, устанавливаемые при снятии характеристики трёхфазного замыкания, должны быть рассчитаны на длительное протекание номинального тока генератора.

1.2 Характеристика КЗ в пределах не менее полуторократного номинального тока статора имеет прямолинейный характер, поэтому достаточно снять 4-5 точек характеристики до.

3 Если определение характеристики КЗ генератора не сопровождается изменением его потерь, то поддержание номинальной частоты вращения не обязательно.

4 Характеристика снимается при постепенном увеличении тока ротора и одновременной записи, установившихся значений на каждой ступени тока ротора и тока во всех фазах статора.

5 Отклонение характеристики КЗ, снятой при испытании от заводской должно находиться в пределах допустимых погрешностей измерений. Обращается особое внимание на то, чтобы характеристика стремилась к началу координат. В противном случае делаются повторные испытания, и если результат повторяется, то делается предположение о наличии витковых замыканий в обмотке ротора. В этом случае включение машины в работу не допускается.

2. Снятие характеристики холостого хода генератора (ХХ).

1 Перед подъёмом напряжения на генераторе для снятия характеристики измеряют остаточное напряжение на генераторе при разомкнутой обмотке ротора.

2 Для снятия характеристики холостого хода генератора производится плавный подъём напряжения до заданной величины при номинальной скорости вращения. Обычно напряжение на генераторе поднимается до 115% от номинального.

Испытательное напряжение, кВ,

2.3 Во время проведения пусковых испытаний генератора снятие характеристики холостого хода совмещают с проверкой витковой изоляции. Для этого напряжение на генераторе поднимается до напряжения, соответствующего номинальному току ротора, но не ниже 130% номинального напряжения. Продолжительность такого испытания - 5 мин.

Испытательное напряжение, кВ,

Снижая напряжение на генераторе, снимают основные точки характеристики. Последняя точка снимается при отключенном токе возбуждения. Всего снимают 10-15 точек примерно на равных интервалах напряжения. Полученную характеристику холостого хода смещают на D i 0 .

4 Отсчет показаний приборов производится только при установившихся параметрах одновременно на всех приборах по команде руководителя испытаний или наблюдателя, измеряющего ток ротора. Как отсчет, так и запись показаний приборов производится в делениях шкалы с указанием предела измерения.

5 После окончания измерений до разбора схемы необходимо построить характеристику и убедиться в отсутствии большого числа сомнительных точек, затрудняющих построение характеристики.

6 Для получения характеристики холостого хода в области повышенного напряжения, без значительного повышения напряжения на генераторе, ее снимают при пониженной скорости вращения с последующим пересчетом по формуле

где U НОМ - напряжение при номинальной скорости вращения;

n НОМ - номинальная скорость вращения;

n 1 - скорость вращения, при которой производились измерения.

7 Одновременно со снятием характеристики холостого хода при проведении пуско-наладочных испытаний проверяют симметрию напряжения. Для этого при установившемся режиме, близком к номинальному, измеряются напряжения между тремя фазами. Измерение производится одним вольтметром, что повышает точность измерения. Несимметрия напряжения D U определяется отношением разности между наибольшим U MAX и наименьшим U MIN измеренными напряжениями к среднему его значению линейного напряжения U СР :

Коэффициент несимметричности не должен превышать 5%.

8 По характеристике холостого хода определяется ток ротора, соответствующий номинальному напряжению генератора на холостом ходу. Он должен соответствовать расчетному значению. Если ток ротора выше расчетного, то следует искать ошибки в расчетах или монтаже (увеличенный воздушный зазор или неправильная установка ротора по высоте, отклонения в качестве стали).

9 Измерительная аппаратура и оборудование.

вольтметр класса 0,5 или 0,2, подключающийся через «вольтметровый ключ», позволяющий в процессе испытаний быстро переключать вольтметр на другие линейные напряжения;

частотомер с пределами 45-55 Гц, а для снятия характеристики холостого хода при пониженной частоте- частотомер с низким пределом измерения 40Гц;

милливольтметр класса 0,2, подключенный к штатному или специально установленному в цепи ротора шунту класса 0,2.

Рис.1.2 Схема снятие характеристик трехфазного короткого замыкания и холостого хода

II. Определение работоспособности промежуточного реле с катушкой из медного провода

Таблица 2.1 Исходные данные

Номинальное напряжение реле, , В110Минимальное напряжение срабатывания реле, , В100Сопротивление катушки реле при 20 ºС, , Ом8500Максимальная температура реле, , ºС85Номинальное напряжение сети постоянного тока, , В110

Минимальное напряжение сети оперативного постоянного тока, при котором схема должна работать, В:

Минимальный ток срабатывания реле, А:

Сопротивление обмотки реле при максимальной температуре 85 ºС, Ом:

3 Ток в горячей обмотке реле с сопротивлением 10039 Ом при возможном минимальном напряжении в сети постоянного тока, А:

Заключение о работоспособности реле.

Так как ток в обмотке реле в самом тяжёлом режиме меньше минимального тока срабатывания реле, то можно сделать вывод о невозможности применения исследуемого реле в данных условиях.

III. Выбор реле максимального напряжения и добавочного термостабильного резистора для термокомпенсации

Таблица 3.1 Исходные данные

Требуемое напряжение срабатывания реле, Uмср, В55Допустимая погрешность срабатывания, %2Диапазон изменения температуры реле, ºС10 - 30

Изменение сопротивления обмотки реле, %,

В заданном диапазоне температур сопротивление обмотки реле, а следовательно и напряжение срабатывания изменяются на 8%. Для решения поставленной задачи необходимо применить схему, в которой ток, протекающий через реле не зависел бы от температуры реле.

По /2,табл.3-5/ выбираем низковольтное реле РН51/6.4, имеющее следующие характеристики:

• напряжение срабатывания Uср= 6.4 В;
• сопротивление обмотки реле при 20 ºС R 20 = 2400 Ом.

Все остальное напряжение 55-6,4=48,6 В погашается на сопротивлении резистора, выполненного из температуронезависимого резистивного материала - константана или манганина.

Сопротивление добавочного резистора, Ом,

Суммарное изменение сопротивления цепи реле с добавленным резистором в заданном диапазоне температур, %,

Так как суммарное изменение сопротивления цепи реле с добавленным резистором, а значит и изменение сопротивления срабатывания реле не превысило 2% - предельно допустимой нормы, то можно сделать вывод о возможности применения рассчитанного реле и резистора в заданном диапазоне температур.

IV. Определение начальной температуры обмотки статора электрической машины

турбогенератор реле резистор статор

Таблица 4.1 Исходные данные

Отсчет№12345Времяt, c10204090160Перегрев0C57,955,952,344,937,9

Расчет производится графически (рис 4.1) и в цифровой форме.

Определяется постоянная времени остывания, Т, с:

где t - отрезок времени;

q Н - перегрев машины в начале отрезка времени t i ;

q - перегрев машины в конце отрезка времени t i .

За расчетное значение постоянной времени остывания берется среднеарифметическое значение ТСР:

Начальный перегрев машины аналитическим методом:

t ОКР = 200 С

q ОБМ = q Н + t ОКР ;

q ОБМ = 59,67+20 =79,67 0 С .

Рис. 4.1 Процесс остывания электрической машины после ее отключения в полулогарифмических координатах.

Начальный перегрев машины графическим методом:

Начальная температура обмотки статора электрической машины при температуре окружающей среды t ОКР = 200 С

q ОБМ = q Н + t ОКР ;

q ОБМ = 59,74+ 20 = 79,74 0С.

Разница между аналитическим и графическим методом 0,09%.

Рис. 4.2 Схема измерения сопротивления обмотки статора электрической машины непосредственно после ее отключения

V. Расчет намагничивающей и контрольной обмоток для испытания стали статора

Таблица 5.1 Исходные данные

Наружный диаметр, dH, M3,05Внутренний диаметр, dB, м1,36Полная длина спинки статора, l, м6,7Ширина вентиляционного канала, lк, м0,01Число вентиляционных каналов, n60Высота зуба статора, hэ, м0,27Коэффициент заполнения стали, k0,93Теплоемкость стали, m, кВт×ч/(кг×град)1,429 × 10-4

Принимается, что 1/3 мощности расходуется на потери во внешнюю среду на конвекцию и лучеиспускание. Для питания обмоток намагничивания выбирается напряжение 380 В.

Число витков намагничивающей и контрольной обмоток.

Потребляемый намагничивающей обмоткой ток, активную и полную

мощности.

Скорость нагрева активной стали.

1. Определение массы активной стали статора

Длина спинки:

Высота спинки:

Чистое сечение спинки:

Средний диаметр спинки:

Масса активной стали статора:

1. Расчет необходимой мощности.

Требуемая скорость подъема температуры a = 5 0С/ч. Необходимая для этого мощность:

Определяется значение индукции для создания удельных потерь р 0 = 1,072 Вт/кг /1,таблица и рис.3/

В = 0,825 Тл.

1. Расчет числа витков намагничивающей обмотки.

Если включить намагничивающую обмотку на линейное напряжение сети собственных нужд 380 В, то потребуется следующее число витков:

Практически невозможно создать дробное число витков. Поэтому выбираем один виток W =1. При этом индуктивное сопротивление намагничивающей обмотки неизбежно уменьшится против расчетного значения, ток намагничивания и индукция - увеличатся. Можно воспользоваться переключением отпаек трансформатора собственных нужд и переключить его на минимальное напряжение (+10% номинального) 418 В. данное напряжение позволит создать в статоре индукцию:

• что на 30% меньше вычисленного ранее значения индукции. При В = 0.577 Тл нагрев будет происходить несколько медленнее, но в данном случае иного выхода нет.
• Потребляемые ток и мощность.

Для создания индукции В = 0,577 Тл по графику /1, рис.3/ определяем требуемые удельные ампер-витки:0 = 71 А-в/м

Полные ампер-витки:

При одном витке W = 1 ток намагничивания численно равен:

= AW / W,= 552 /1 = 552 A.

Полная мощность намагничивающей обмотки:

= I × U,= 552 × 418 = 230,7 кВА .

Активная мощность при индукции В = 0,577 Тл вычисляется по величине удельных потерь /1, рис.3/ р0 = 0,621 Вт/кг:

Р = р 0 × G,

Р = 0,621 × 197799,525 = 122833,505Вт =122,8 кВт.

Коэффициент мощности схемы намагничивания:

Кабель для обмотки намагничивания, исходя из допускаемой в данном случае плотности тока j = 2,0 А/мм2, должен быть сечением не менее:

1. Расчет контрольной обмотки.

Учитывая, что напряжение на контрольной обмотке при равном числе витков с намагничивающей обмоткой будет близким к напряжению 380 В , выбираем для контрольной обмотки один виток W К = 1, ЭДС контрольной обмотки при индукции в статоре В = 1 Тл определяется:

Добавочный резистор R (рис. 5.1) для вольтметра 300 В, 150 дел. и внутренним сопротивлением RВ = 30 кОм выбирается таким образом, чтобы при 724 В (соответствует В=1 Тл) его показания были бы равны 100 делениям:

Рис. 5.1 Схема индукционного нагрева статора генератора намагничиванием стали статора

Заключение

В данной курсовой работе была составлена программа испытаний для турбогенератора. Была определена работоспособность промежуточного реле в определенных условиях, также выбрано реле максимального напряжения и добавочный термостабильный резистор для термокомпенсации. Также был произведен расчет для определения начальной температуры, графическим и аналитическим методами. Рассчитаны, для определенных генераторов, контрольные и намагничивающие обмотки.

Библиографический список источников информации

1.Объемы и нормы испытания электрооборудования / Под. общ. ред. Б.А. Алексеева, Ф.Л. Когана, Л.Г. Мамикоянца. - 6-е изд. - М.: НЦ ЭНАС, 1998.

2.Справочник по наладке электрооборудования электрических станций и подстанций / Под. ред. Э.С. Мусаэляна - М.: Энергоатомиздат, 1984.

.Мусаэлян Э.С. Наладка и испытания электрооборудования электрических станций и подстанций. - М.: Энергоатомиздат, 1986.