ГОСТ Р 52728-2007

Группа Т51

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МЕТОД НАТУРНОЙ ТЕНЗОТЕРМОМЕТРИИ

Общие требования

Method of strain-and-temperature measurements in situ.
General requirements

ОКС 77.040

Дата введения 2007-10-01

     

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

Сведения о стандарте

1. РАЗРАБОТАН Институтом машиноведения Академии наук Российской Федерации (ИМАШ РАН) и Федеральным государственным унитарным предприятием "Опытное конструкторское бюро машиностроения им. И.И.Африкантова" (ОКБМ)

2. ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 132 "Техническая диагностика"

3. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 14 июня 2007 г. N 135-ст

4. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

Введение

В настоящее время методы тензометрии широко используются для определения локальных деформаций и напряженного состояния материала технических объектов различного назначения. Существует значительное число ответственных потенциально опасных технических объектов, температура поверхности которых во время эксплуатации достигает сотен градусов. Для определения напряженно-деформированного состояния материала объектов в этих случаях традиционные приемы тензометрии оказываются непригодны, а приемлемой альтернативой им может быть метод тензотермометрии.

Настоящий стандарт служит методической основой широкого применения метода тензотермометрии при решении широкого класса инженерных задач, требующих оперативной оценки напряженно-деформированного состояния материала в составе ответственных технических объектов, эксплуатирующихся при различных температурных условиях.

     1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает основные положения метода тензотермометрических исследований напряженно-деформированного состояния элементов машиностроительного оборудования в натурных условиях, при пусконаладочных работах и в процессе эксплуатации.

Настоящий стандарт распространяется на сосуды и трубопроводы, работающие под давлением, а также на теплоэнергетическое оборудование ТЭС, эксплуатируемое при температуре не выше 450 °С.

Настоящий стандарт допускается применять при исследованиях напряженно-деформированного состояния других видов конструкций, работающих в аналогичных условиях.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12.3.002-75 Система стандартов безопасности труда. Процессы производственные. Общие требования безопасности

ГОСТ 20420-75 Тензорезисторы. Термины и определения

ГОСТ 21616-91 Тензорезисторы. Общие технические условия

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины, обозначения и сокращения

В настоящем стандарте применены термины, обозначения и сокращения по ГОСТ 20420, а также следующие обозначения:

- напряжения, МПа;

- модуль упругости, МПа;

- коэффициент Пуассона;

- деформация, мкм/М;

- чувствительность тензорезистора;

- выходной сигнал (относительное изменение сопротивления тензорезистора), мкОм/Ом;

- суммарная неинформативная составляющая выходного сигнала тензорезистора, мкОм/Ом;

- цена деления или единицы младшего разряда прибора, мкОм/Ом;

- значение функции влияния температуры на чувствительность тензорезистора;

- местные деформации, обусловленные ужесточающим влиянием тензорезистора и защитного устройства;

- температурная характеристика тензорезистора, установленного на объекте, мкОм/Ом;

- неинформативная составляющая выходного сигнала тензорезистора, обусловленная ползучестью тензорезистора, мкОм/Ом;

- неинформативная составляющая выходного сигнала тензорезистора, связанная с дрейфом выходного сигнала, мкОм/Ом;

- местные деформации, обусловленные влиянием тензорезистора и его защитного устройства на температурное поле детали;

- температурное приращение сопротивления тензорезистора, обусловленное разностью температур детали и тензорезистора (в предположении, что температуры чувствительного элемента и подложки одинаковы);

- температурный коэффициент линейного расширения, 1/°С;

- среднеквадратическая погрешность измерений или определения влияющей величины.

     4 Общие положения

4.1 Измерение деформаций выполняют методом тензометрии с применением тензорезисторов, принцип действия которых основан на тензорезистивном эффекте, т.е. изменении электрического сопротивления проводника при его деформировании.

4.2 Измерение деформаций является косвенным измерением. При воздействии на тензорезистор температуры и других влияющих факторов измеренную деформацию вычисляют по формуле

.                                                            (1)

4.3 Выходной сигнал тензорезистора для измерительного прибора с пропорциональной функцией преобразования вычисляют по формуле

,                                                         (2)

где - сопротивление соединительных проводов (с учетом приращения от температуры);

- начальное сопротивление тензорезистора;

- разность отсчетов измерительного полумоста прибора, вызванная изменением сопротивления тензорезистора.

4.4 Структура и значение неинформативной составляющей выходного сигнала тензорезистора определяются условиями измерений (воздействием влияющих факторов) и принятой схемой измерений (способом термокомпенсации) и т.п.

4.5 При измерениях статических деформаций (стационарном режиме) параметр может быть представлен выражением:

,                                                           (3)

где - температурная характеристика установленного на объект тензорезистора;

и - неинформативные составляющие выходного сигнала тензорезистора, связанные с ползучестью тензорезистора и дрейфом выходного сигнала.

4.6 Температурную характеристику установленного тензорезистора рассчитывают экспериментально как разность индивидуальной характеристики неприваренного тензорезистора и средней разностной характеристики, которая определяется как разность средних значений температурных характеристик выборок (из партии) неприваренных и приваренных тензорезисторов. При натурном эксперименте можно найти по данным тензорезисторов-свидетелей той же партии, что и рабочие тензорезисторы, и установленных на исследуемом объекте рядом с рабочими тензорезисторами на образцах из материала той же марки (плавки), что и натурный объект. Выборка тензорезисторов-свидетелей должна быть достаточной для надежной оценки . Схема установки тензорезисторов-свидетелей приведена на рисунке 1.

1 - компенсационный терморезистор; 2 - рабочий тензорезистор;
 3 - скоба; 4 - деталь; 5 - компенсационная пластина; 6 - "салазки"

Рисунок 1 - Схема установки тензорезисторов-свидетелей

4.7 Неинформативную составляющую , связанную с ползучестью тензорезистора, получают экспериментально по данным натурной тензотермометрии с воспроизведением реальной нагруженности исследуемого объекта. При натурной тензотермометрии (в сумме с дрейфом начального сопротивления тензорезистора) проявляется как уход нулей, который может быть оценен сравнительным анализом показаний рабочих тензорезисторов при двух идентичных тепловых и напряженно-деформированных состояниях натурного объекта.

4.8 Неинформативную составляющую , связанную с дрейфом выходного сигнала тензорезистора, следует определять с учетом реальной кинетики теплового состояния натурного объекта по данным тензорезисторов-свидетелей, устанавливаемых на исследуемом объекте или на стенде с воспроизведением температурных режимов натурного объекта.

4.9 При измерениях деформаций в условиях нестационарной работы натурного объекта суммарная неинформативная составляющая получает приращение и вычисляется по формуле

,                                                  (4)

где - температурное приращение сопротивления тензорезистора, обусловленное разностью температур детали и тензорезистора (в предположении, что температуры чувствительного элемента и подложки тензорезистора равны).

4.10 Приращение связано с непосредственным воздействием нестационарного теплового потока рабочей среды на тензорезистор и определяется экспериментально методом моделирования (стендовые испытания) или оценивается по данным натурной тензотермометрии с применением приближенной зависимости

,                                            (5)