ГОСТ 12501-67

ГОСТ 12501-67 Труби. Методи випробування крутним моментом (зі зміною N 1)

ГОСТ 12501-67

Група В62*
__________________________
* У покажчику «Національні
стандарти» 2007 р. група В69. -
Примітка виробника бази даних.

МІЖДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ

ТРУБИ

Метод випробування крутним моментом

Tubes. Twisting moment test method

МКС 23.040.10
ОКСТУ 1909

Дата введення 1967-04-01

Постановою Державного комітету стандартів, заходів та вимірювальних приладів СРСР від 04.01.67 дату запровадження встановлено 01.04.67

Обмеження терміну дії знято за протоколом N 7-95 Міждержавної ради зі стандартизації, метрології та сертифікації (ІВД 11-95)

ВИДАННЯ (вересень 2010 р.) зі Зміною N 1, затвердженою у травні 1986 р. (ІВД 8-86).


Цей стандарт поширюється на сталеві цельнокатані, волочені та зварні труби і встановлює метод статичних випробувань крутним моментом для визначення при температурах 15-30 °С наступних характеристик:

а) моменту межі пружності (умовної);

б) моменту межі пропорційності (умовної);

в) моменту межі плинності (фізичного);

г) моменту межі плинності (умовної);

д) граничного крутного моменту.

Застосування методу передбачається у стандартах та технічних умовах, що встановлюють технічні вимоги на сталеві труби.

1. ВИЗНАЧЕННЯ І ПОЗНАЧЕННЯ

1.1. При випробуванні сталевих труб крутним моментом передбачаються такі визначення та позначення:

а) робоча довжина зразка , мм - Частина зразка між ділянками для захоплення;

б) розрахункова довжина зразка , мм - Ділянка зразка, що служить для визначення величин деформацій;

в) зовнішній діаметр труби , мм;

г) товщина стінки труби , мм;

д) скручуючий момент , Н·м (кгс·н), що діє на зразок в даний момент;

е) кут закручування , У градусах - кут відносного повороту поперечних перерізів на кінцях розрахункової довжини;

ж) залишковий зсув — пластична деформація зразка після зняття прикладеного моменту, що скручує.

1.2. Характеристики властивостей сталевих труб, що визначаються при випробуванні крутним моментом, мають такі позначення та визначення:

а) момент межі пружності (умовної) Н·м (кгс·н) - величина крутного моменту, при якому зразок отримує залишковий зсув, що дорівнює 0,05%.

Примітка. За наявності в стандартах або технічних умовах на сталеві труби особливих вказівок дозволяється визначати величину моменту межі пружності (умовного) з меншими допусками величину залишкового зсуву (до 0,02%). Величина використаного допуску повинна бути вказана в позначенні, наприклад ; і т.д.

б) момент межі пропорційності (умовної) , Н·м кгс·н — величина моменту, що крутить, при якому відступ від лінійної залежності між моментом і кутом закручування по поверхні зразка досягає такої величини, при якій тангенс кута, утвореного дотичної до кривої деформації і віссю моментів, перевищує своє первісне значення на 50 %.

Примітка. За наявності стандартів або технічних умов на сталеві труби особливих вказівок, дозволяється визначати величину моменту межі пропорційності , Н·м (кгс·н), при іншому допуску збільшення зазначеного тангенса кута нахилу дотичної.

Величина допуску у відсотках має бути зазначена у позначенні, наприклад: , і т.д.

в) момент межі плинності (фізичної) , Н·м (кгс·н) - найменша величина моменту, що кутить, при якому зразок деформується без помітної зміни навантаження;

г) момент межі плинності (умовної) , Н·м (кгс·н) - величина крутного моменту, при якому зразок отримує залишковий зсув, що дорівнює 0,3%.

Примітка. За наявності в стандартах або технічних умовах на сталеві труби особливих вказівок дозволяється визначати величину моменту умовної межі плинності при інших допусках на величину залишкового зсуву. Величина допуску, що використовується, повинна бути вказана в позначенні, наприклад: ; .

д) граничний крутний момент , Н·м (кгс·н) - величина крутного моменту, що передує втраті стійкості труби (зминання).

2. ФОРМА І РОЗМІРИ ЗРАЗКІВ

2.1. Для випробування труб моментом, що крутить, застосовують відрізки труб повного перерізу.

2.2. Виготовлення зразків шляхом відрізання труб необхідної мірної довжини виготовляють на металорізальному устаткуванні.

Необхідно вживати запобіжних заходів проти можливої зміни властивостей металу зразків внаслідок нагрівання або наклепу. Поверхні зразків (крім торців) механічної обробки не піддають.

Гострі задирки на торцях зразків, що залишилися після відрізки, повинні бути видалені запилом або обточуванням.

2.3. До випробувань не допускають зразки, що мають на поверхні робочої частини вм'ятини, вибоїни та інші механічні ушкодження.

2.4. Зовнішній діаметр зразків вимірюють з похибкою трохи більше 0,1 мм.

2.5. Розрахункова довжина зразків відповідає основі застосовуваного тензометра і витримується з похибкою трохи більше 1,0 мм.

Примітка. Застосування розрахункових довжин менше ніж 500 мм не рекомендується.

2.6. Загальні розміри зразків встановлюють за рис.1.

чорт.1. Загальні розміри зразків

Чорт.1

2.7. Для здійснення деформації скручування в кінці зразків (труб) щільно вставляють металеві пробки, що оберігають зразок від зминання при закріпленні в захватах машини.

2.8. Зразки маркують поза розрахункової частини.

3. ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ВИПРОБУВАНЬ

3.1. Як випробувальні машини допускається застосовувати машини для кручення всіх систем, що забезпечують:

- Точність показання величини крутного моменту ±1%;

- плавність статичного навантаження (без ударів та поштовхів);

- надійне центрування зразка та відсутність згинальних навантажень;

- Можливість призупинення навантаження з точністю до одного найменшого поділу шкали силовимірювача;

- вільне поздовжнє переміщення одного із захоплень;

- Плавність розвантаження.

3.2. При визначенні величини граничних моментів за допомогою тензометрів або торсіометрів ціна поділу останніх не повинна перевищувати 10'.

4. ПРОВЕДЕННЯ ВИПРОБУВАНЬ І ПІДРАХУНОК РЕЗУЛЬТАТІВ

4.1. Величину моменту, що крутить, при випробуванні відраховують з точністю до одного найменшого поділу шкали силовимірювача.

4.2. При визначенні величин граничних моментів труб, що випробовуються, навантаження повинні становити не менше 0,1 застосовуваної шкали силовимірювача, але не нижче 0,04 від максимального навантаження випробувальної машини.

4.3. Момент межі пружності (умовної) визначають за допомогою тензометрів або торсіометрів в такий спосіб.

Обчислюють величину залишкового зсуву ( ) у градусах за формулою

,

де - База тензометра, що застосовується для вимірювання залишкової деформації зсуву (розрахункова довжина зразка), мм;

- Зовнішній діаметр труби, мм;

- Допуск на величину залишкового зсуву,%.

Отримані значення округляють до 5'.

На зразок після закріплення його в захопленнях випробувальної машини та навантаження крутним моментом, що не перевищує 10% від очікуваної величини моменту межі пружності, встановлюють тензометр.

Потім зразок навантажують моментом, що становить 70% від очікуваного пружності моменту, і розвантажують до початкового моменту. Наступні навантаження виробляють ступенями, що відповідають не більше 10% від очікуваного граничного моменту. Після кожного ступеня навантаження роблять розвантаження до початкового моменту з визначенням величини залишкового зсуву.

Випробування припиняють, коли залишковий зсув досягне або дещо перевищить обчислену величину .

За результатами випробувань визначають величину моменту, що відповідає встановленому залишковим зсувом.

У випадках, коли необхідно уточнити чисельне значення визначається характеристики, допускається використання лінійної інтерполяції.

Приклад визначення моменту межі пружності .

Зразок - труба 51х2,5 мм, початкова розрахункова довжина та база тензометра 750 мм, очікуваний момент межі пружності 2450-2548 Н·м (250-260 кгс·м).

Розмір залишкового зсуву дорівнює

.

Початковий момент 196 Н·м (20 кгс·м). Ціна розподілу тензометра 10'.

Перший ступінь навантаження приймають рівною 1760 Н·м (180 кгс·м), надалі навантаження проводять сходами по 196 Н·м (20 кгс·м) доти, поки залишковий зсув досягає або трохи перевищить встановлений допуск 0°50'. Результати випробувань записують у табл.1.

Таблиця 1

За результатами випробувань знаходять величину моменту, що відповідає встановленому залишковим зсувом. Момент межі пружності (умовної) 2548 Н·м (260 кгс·м). Знайдений момент уточнюють шляхом лінійної інтерполяції:

2548-2352 = 196 Н · м (20 кгс · м); 60' - 25' = 35'.

Додатковий момент ( ) визначають із пропорції 196 Н·м - 35'

,

де - Різниця між обчисленим залишковим зсувом 0 ° 50 'і отриманим (1 °) після зняття прикладеного моменту 2548 Н · м (260 кгс · м);

* Н · м (5,7 кгс · м).

________________
* Формула відповідає оригіналу. - Примітка виробника бази даних.

Отриманий уточнений момент межі пружності дорівнює 2548-56 = 2492 Н · м (254,3 кгс · м).

(Змінена редакція, зміна N 1).

4.4. Допускається визначати момент межі пружності (умовної) по діаграмі випробувань (чорт.2), побудованої за даними показань силовимірювача випробувальної машини (момент) та тензометра (деформація). Масштаб діаграми повинен забезпечувати відповідність 1 (мм) осі абсцис не більше 0,1% від залишкового зсуву і 1 мм осі ординат не більше 1,0% від величини крутного моменту, що визначається.

Чорт.2. Діаграма випробувань

Чорт.2

Для визначення моменту обчислюють величину залишкового зсуву за формулою, наведеною у п. 4.3.

З точки , віддаленої від початку координат на відстані, що дорівнює величині заданого допуску на залишковий зсув, проводять пряму , паралельну прямий . Крапка (перетин з кривою скручування) визначає висоту ординати, тобто величину моменту , Що відповідає моменту межі пружності при заданому допуску величину залишкового зсуву.

4.5. Момент межі пропорційності (умовної) визначають за допомогою тензометрів або торсіометрів в такий спосіб.

На зразок після його закріплення в захопленнях випробувальної машини та навантаження крутним моментом, що не перевищує 10% від очікуваної величини моменту межі пропорційності, встановлюють тензометр.

Час витримки під навантаженням для зняття показань на кожному ступені навантаження має становити не більше 5-7 с.

Зразок навантажується великими щаблями до величини моменту, що становить 70% від очікуваного моменту межі пропорційності . Надалі навантаження виробляють дрібними сходами ( 5% від очікуваного моменту межі пропорційності). Коли кутова деформація від навантаження при малому ступені перевищить у 2-3 рази середнє значення збільшення деформації (при тому ж ступені навантаження) на початковому лінійному пружному ділянці, випробування припиняють. На пружній ділянці визначають середній кут закручування на малий ступінь навантаження та знайдену величину збільшують на 50% (відповідно до заданого допуску).

Обертаючий момент , Що відповідає точці цієї полуторної деформації, яку знаходять на відповідній ділянці малого ступеня навантаження, і є шукана величина.

У випадках, коли необхідно уточнити чисельне значення визначається характеристики, допускається використання лінійної інтерполяції.

Приклад визначення моменту межі пропорційності (умовної)

Допуск на збільшення тангенсу кута, утвореного до кривої деформації з віссю навантажень, — 50% від його значення на лінійній ділянці.

Зразок - труба 51х2,5 мм, початкова розрахункова довжина та база тензометра 750 мм, очікуваний момент межі пропорційності 2450 Н·м (250 кгс·м).

Початковий момент 10% від очікуваного 2450 Н·м (250 кгс·м) складе 245 Н·м (25 кгс·м) (округлено приймаємо 196 Н·м (20 кгс·м). Момент , Що відповідає 70% від очікуваного моменту межі пропорційності, дорівнює 1715 Нм (175 кгсм) (округлено приймаємо 1760 Нм (180 кгсм).

Для отримання не менше чотирьох відліків у зазначеному інтервалі навантажень велику ступінь навантаження визначають за формулою

392 Н·м (40 кгс·м).

Подальше навантаження проводять дрібними сходами по 98 Н·м (10 кгс·м) (що відповідає збільшенню величини моменту не більше 5% від очікуваного) ) до помітного відхилення від закону пропорційності.

Середня величина збільшення кута зсуву на малий ступінь прикладеного моменту 98 Н·м (10 кгс·м) становить

.

Знайдену величину збільшення кута зсуву на малий ступінь прикладеного моменту на лінійній ділянці відповідно до встановленого допуску збільшують на 50%. Шукана величина на ступінь прикладеного моменту становитиме

.

Шуканий момент, що відповідає межі пропорційності , Знаходять на підставі отриманих результатів. Для цього випадку 2450 Н·м (250 кгс·м).

Знайдений момент може бути уточнений методом лінійної інтерполяції

2548-2450 = 98 Н · м (10 кгс · м); 20-10 = 10.

Додатковий момент , Н·м (кгс·м), визначають із пропорції 98 Н·м - 10'

,

де 5' - різниця між заданим кутом зсуву 15' і отриманою різницею відліків по тензометру 10' при 2450 Н·м (250 кгс·м);

49 Н·м (5 кгс·м).

Уточнений момент межі пропорційності (умовної) складає

2450 +49 = 2499 Н · м (255 кгс · м)

Результати випробувань записують у табл.2.

Таблиця 2

___________________
* Ціна розподілу шкали тензометра 10'.


(Змінена редакція, зміна N 1).

4.6. Момент межі плинності (фізичної) визначають за діаграмою, отриманою на випробувальній машині, якщо масштаб діаграми забезпечує відповідність 1 мм осі абсцис не більше 0,1% від відносного зсуву і 1 мм осі ординат не більше 1% від величини крутного моменту, що визначається.

При масових випробуваннях момент може бути визначений по явно вираженій зупинці стрілки силовимірювача випробувальної машини, обумовленої деформацією зразка без збільшення величини моменту.

4.7. Момент межі плинності (умовної) визначають:

- За допомогою тензометрів за методикою визначення моменту межі пружності;

- Прискореним методом (при масових випробуваннях). Цей метод дає можливість встановити відповідність отриманої характеристики моменту умовної межі плинності норм, передбачених стандартами або технічними умовами на цей вид труб. Точне значення умовного моменту межі плинності цим способом не визначається.

Сутність методу полягає у визначенні величини залишкового зсуву при моменті , що відповідає вимогам стандарту або технічних умов, та зіставленню її з показником відповідної контрольної таблиці.

Контрольні таблиці можуть бути отримані в результаті обчислення залишкового зсуву в залежності від заданого допуску, розмірів труби та тензометрної бази.

Приклад контрольної таблиці визначення за допомогою тензометрів з базами 500, 750 та 1000 мм наведено у додатку 1.

Якщо показання тензометра при заданій величині моменту менше або дорівнюють показникам контрольної таблиці для відповідного розміру труби, то випробувані труби відповідають необхідним вимогам.

4.8. Для визначення величини граничного крутного моменту випробуваний зразок піддають скручування під дією плавно зростаючого моменту до втрати стійкості (зминання) труби.

Найбільшу величину моменту, що передує втраті стійкості труби, приймають за граничний момент, що крутить, .

4.9. Отримані величини моментів, що крутять, заносять в протокол випробувань, рекомендована форма якого дана в додатку 2.

4.10. Випробування вважається недійсним:

- при руйнуванні зразка у захватах випробувальної машини або за межами розрахункової довжини;

- при руйнуванні зразка за дефектами металургійного виробництва (розшар, бульбашки, полони та ін.);

- При розкритті зварного шва;

- при виявленні помилок у проведенні випробувань або запису результатів останніх.

У зазначених випадках випробування може бути повторене на нових зразках тієї ж партії або плавки.

ДОДАТОК 1. Контрольна таблиця для труб діаметром від 50 до 114 мм

ДОДАТОК 1

__________________
* Ціна розподілу шкали тензометра 10'.

ДОДАТОК 2. Зразкова форма протоколу випробувань сталевих труб крутним моментом

ДОДАТОК 2

ПРОТОКОЛ N