ОТРАСЛЕВОЙ СТАНДАРТ

Письмом организации п/я А-7236 от «11» декабря 1979 г.

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на ресурсные испытания: определительные, оценочные, сравнительные, в том числе исследовательские, периодические и типовые по ГОСТ 16504-81 трубопроводной арматуры и ее элементов, отказ которых обуславливается накоплением износных повреждений.

Настоящий стандарт устанавливает: вид и объем информации, необходимой для обоснованного выбора принципа ускорения для конкретного изделия или узла, принципы проведения ускоренных испытаний сокращенных или форсированных, возводящих оценить ресурс изделия в условиях и режимах эксплуатации, методы измерения износа в узлах арматуры.

На основе настоящего стандарта разрабатываются программы и методики ускоренных испытаний для конкретных видов арматуры и ее элементов при изнашивании.

Перечень исходных данных, необходимых для разработки методики ускоренных испытаний, приведен в рекомендуемом приложении.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПАР ТРЕНИЯ И ВИДОВ ИЗНАШИВАНИЯ В ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЕ

1.1. Классификация видов трения, изнашивания и его характерных признаков в парах трения трубопроводной арматуры указана в табл. 1.

1.2. Термины и определения по ГОСТ 27674-88.

Таблица 1.

2. ПРИНЦИПЫ УСКОРЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ НА ИЗНАШИВАНИЕ

2.1. Области применения и основные характеристика принципов указаны в табл. 2.

Таблица 2.

Примечание. Под термином «нагрузка» понимается любое внешнее физическое или химическое воздействие, обуславливающее изнашивание объекта.

2.2. Основы методик ускоренных испытаний при применении различных принципов

2.2.1. Экстраполяция по времени.

Испытания проводят при нормальном режиме на начальных этапах установившегося (после приработки) процесса изнашивания. По результатам испытаний оценивают параметры функции средней (гамма-процентной) наработки от износа или функции среднего (гамма-процентного) износа от наработки.

Для этого производят периодическое или непрерывное измерение износа в процессе испытаний. Путем подстановки заданного предельного износа в первую функцию или заданного ресурса (при оценочных испытаниях) во вторую функцию оценивают, соответственно, средний (или гамма-процентный) ресурс изделия и средний (или гамма-процентный) износ, соответствующий заданному ресурсу. В последнем случае производят сопоставление полученной оценки износа с заданным его предельным значением. Аналогичным образом получают оценку среднеквадратического отклонения ресурса и износа.

Для оперативной оценки возможно применение графического выравнивания опытных данных, экстраполяции зависимостей и оценки ресурса или износа по пересечению кривой зависимости с уровнем, отражающим предельный износ или заданный ресурс (черт. 1).

Указанные функции получают выравниванием опытных данных известными методами (метод наименьших квадратов, метод экспоненциального сглаживания и др.). Выравнивающая функция и способ выравнивания определяются принятой физической и математической моделью изнашивания. Вид функции также может быть оценен непосредственно по результатам испытаний.

Схема экстраполяции по времени (для случая оценки среднего ресурса и его предельных значений)

1 - изученный участок зависимости наработки от износа, 2 - участок экстраполирования зависимости,
3 - границы доверительных интервалов наработки, η₀, η_пр - начальное (на момент завершения приработки)
и предельное значение износа (предельный износ),  - продолжительность приработки,
продолжительность испытаний и оценка ресурса, соответственно (средние значения)

Черт. 1

2.2.2. Экстраполяция по нагрузке

Испытания проводят на нескольких группах (выборках) испытываемых изделий. Каждую группу испытывают при определенном значении форсированной нагрузки в некотором интервале от Р_min до Р_max (черт. 2).

По результатам испытаний устанавливают вид и параметры функциональной зависимости среднего или гамма-процентного ресурса (наработка до предельного износа) от нагрузки.

Оценивают ресурс при нормальной нагрузке, подставляя ее значение в указанную функцию. Аналогично оценивают среднеквадратическое отклонение ресурса при нормальном режиме.

Возможна ориентировочная оценка графическим построением (черт. 2). При этом указанную функциональную зависимость следует представить в линеаризирующих ее координатах.

2.2.3. Двойная параллельная экстраполяция.

При испытаниях по принципу двойной параллельной экстраполяции кроме испытаний на форсированных нагрузках, как и при экстраполяции по нагрузке, в течение примерно такого же времени проводят испытания при нормальной нагрузке (черт. 3). Как для первых, так и для вторых испытаний, получают данные для оценки зависимости наработки от износа. Для этого производят измерения износа через определенные интервалы наработки или измерения наработки, через определенные интервалы износа (предпочтительно получение зависимости наработки от износа на основе его непрерывного измерения в процессе испытаний).

Экстраполяцией по нагрузке оценивают значения наработки на нормальной нагрузке для ряда значений износа в пределах его значений, достигнутых при испытаниях на нормальной нагрузке.

Схема экстраполяции по нагрузке (для случая оценки среднего ресурса и его доверительных пределов)

1 - зависимость ресурса от значения нагрузки, установленная испытаниями на форсированных нагрузках,
2 - участок экстраполирования зависимости, 3 - границы доверительных интервалов ресурса,
P_max, P_min, P_н - максимальная и минимальная форсированная нагрузка и нормальная нагрузка,
Т_н - оценка ресурса при нормальном режиме

Черт. 2

Схема двойной параллельной экстраполяции

1, 2 - функции накопления износа, соответственно, для форсированных нагрузок Р_max и Р_min;
3 - функция накопления износа на нормальной нагрузке t_н(η) (изучена только на участке испытаний,
показанном сплошной линией); 4, 5 - зависимость наработки до износа η₁ и η_пр от нагрузки
(пунктиром показана экстраполяция по нагрузке); 6 - зависимость от износа оценок наработок,
полученных экстраполяцией по нагрузке; 7 - зависимость от износа отношения оценки наработки,
полученной экстраполяцией по нагрузке к опытному значению (для того же износа) (пунктиром
показана экстраполяция)

t_нр(η₁) и Т_нр = t(η_пр) - оценки экстраполяцией по нагрузке наработки до износа η₁
и наработки до предельного износа (т.е. ресурса) на нормальной нагрузке

Черт. 3

Оцененные таким образом наработки сопоставляют со значениями для этих же износов, полученными при испытаниях на нормальной нагрузке. Устанавливают вид и параметры функции изменения отношения  экспериментальных и оценочных значений от износа и экстраполяцией этой зависимости в область предельного износа (подставляя значение предельного износа) определяют значение К(η_пр) поправки к оценке наработки Т_нр до предельного износа (ресурса), полученной экстраполяцией по нагрузке. Вводя эту поправку (умножая Т_нр на К(η₁)) получают уточненную оценку ресурса.

2.2.4. Двойная последовательная экстраполяция.

Испытания проводят также, как при экстраполяции по нагрузке (см. п. 2.2.2), но не до предельного износа.

Экстраполяцией по нагрузке наработок для ряда значений износа (а не только предельного) оценивают соответствующие этим значениям наработки при нормальном режиме. Устанавливают вид и параметры зависимости наработки от износа в нормальном режиме. Экстраполяцией этой зависимости по времени (см. п. 2.2.1) оценивают ресурс при нормальном режиме (черт. 4).

Схема двойной последовательной экстраполяции

Т_н - оценка средней наработки на нормальном режиме, t_p1, t_p2 - средние расчетные наработки нормального режима,
1 - среднее значение износа, на основе которого прогнозируется ресурс, t_исп - продолжительность испытаний,
Р_ф - нагрузка при форсированном режиме, Р_н - нагрузка при нормальном режиме

Черт. 4

2.2.5. Принцип «доламывания»

Испытания проводят при ступенчатом нагружении (черт. 5). Для одной группы изделий, испытываемых непродолжительное время, проводят испытания при нормальной нагрузке Р_н, в течение некоторого времени t_н, затем при форсированной нагрузке Р_ф ведут испытания до предельного износа.

Другая группа изделий испытывается с самого начала на форсированной нагрузке.

В случае, когда справедлива линейная гипотеза накопления повреждений, оценка Т_н среднего ресурса при нормальном режиме производится по формуле:

где  - средняя продолжительность испытаний при нормальной нагрузке на первой ступени;

 - средняя продолжительность испытаний до предельного износа при форсированной нагрузке на второй ступени;

Т_ф - средняя наработка до предельного износа при испытаниях с самого начала на форсированной нагрузке.

Схема нагружения по принципу «доламывания»

Р_ф - нагрузка при форсированном режиме, Р_н - нагрузка при нормальном режиме

Черт. 5

Если в качестве предельного состояния назначается случайный момент возникновения катастрофического изнашивания, то испытания повторяются дважды, каждый раз при разных значениях t_н.

В этом случае средняя наработка до предельного состояния оценивается по формуле:

где индексы (1), (2) обозначают номер одного из двух экспериментов при различных t_н.

Повторные испытания при нескольких значениях t_н позволяют учесть упрочняющее или разуплотняющее влияние нагрузки Р_н.

2.2.6. Принцип «запросов»

Испытания каждого образца проводят при последовательном ступенчатом чередовании нормального и форсированного режимов (черт. 6).

Устанавливают зависимость изменения скорости изнашивания в нормальном режиме от уровня износа.

Искомую зависимость получают путем выравнивания результатов испытаний на ряде ступеней с нормальным режимом в координатах «скорость изнашивания-наработка» и «износ-наработка».

Количество нормальных ступеней назначают, исходя из заданного значения предельного износа, требуемого коэффициента ускорения, погрешности измерений износа, чувствительности метода измерения и требований к точности оценки результатов испытаний.

Минимально необходимая продолжительность испытаний на каждой нормальной ступени должна быть такой, чтобы за это время накопился износ, который можно с заданной достоверностью оценить выбранным методом измерения износа. Выполнение этого условия контролируют по общим правилам математической статистики проведением нескольких повторных серий измерений износа на очередной нормальной ступени.

Методику ускоренных ресурсных испытаний по принципу «запросов» разрабатывают в соответствии с ГОСТ 23.205-79.

Схема «запросов» (для приработочной, трех нормальных и двух форсированных ступеней)

I - результаты испытаний при чередовании режимов, II - результаты пересчета
к условиям нормального режима по трем нормальным и двум форсированным
ступеням, η₁ ... η_n - износ, накопленный за i ступеней нагружения, i = 1, 2... n, Δη_Ni,
Δt_Ni - износ и время испытаний на i-нормальной ступени, Δη_Fi, Δt_Fi - износ и время
испытаний на i-форсированной ступени

Черт. 6

3. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗНОСА В УЗЛАХ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ

3.1. Методы измерения износа в узлах трубопроводной арматуры указаны в табл. 3.

Таблица 3

4. ПОРЯДОК ВЫБОРА ПРИНЦИПА УСКОРЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ

4.1. В соответствия с табл. 1 и 3 на основе анализа данных об условиях работы конкретного изделия и физической природы изнашивания определяют доминирующий вид изнашивания, контролируемый параметр η, характеризующий уровень изношенности (износа), метод измерения этого параметра.

4.2. В соответствии с перечнем (приложение 2) из предварительной информации, расчетом или испытаниями определяют исходные данные для конкретного вида изделий, необходимые для обоснованного выбора принципа ускорения испытаний и разработки методики испытаний.

4.3. В соответствии с табл. 2 выбирают принцип ускорения испытаний для конкретного вида изделий, разрабатывают методику испытания.

4.4. При выборе принципа ускорения учитывают также экономические параметры (затраты материальных средств, трудозатраты), конкретные производственные условия (наличие испытательного оборудования, возможность создания форсированного нагрузочного режима и пр.)

Руководитель предприятия п/я Г-4745                                                С.И. Косых

Главный инженер                                                                                   М.Г. Сарайлов

Заместитель главного инженера                                                          О.Н. Шпаков

Заместитель главного инженера                                                          Ю.И. Тарасьев

Заведующий отделом 161                                                                      М.И. Власов

Заведующий отделом 151                                                                      Ю.Д. Симкин

Руководитель темы                                                                                Р.А. Колядина

Исполнитель                                                                                           Г.М. Маркова

Приложение

Рекомендуемое

ПЕРЕЧЕНЬ
исходных данных для разработки методики ускоренных испытаний конкретного вида арматуры

1. Контролируемый параметр, уровень которого характеризует степень изношенности пары трения, определяющей ресурс изделия.

2. Предельное значение этого параметра, соответствующее предельной степени изношенности пары трения (исчерпанию ресурса изделия).

3. Количественные значения параметров режима внешних воздействий (нагружения) по отношению к которым определяется или контролируется ресурс.

4. Значения параметров нагружения, обеспечивающих предельную степень форсирования режима испытаний при условии отсутствия влияния форсирования на вид процесса изнашивания.

5. Допустимые максимальные погрешности измерения износа.

6. Режим приработки пары трения.

7. Характеристики закономерностей, изменение интенсивности изнашивания во времени, от нагрузок.

 

СОДЕРЖАНИЕ