zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2023-89-3-46-56zldm-1887Research ArticleИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ: ПРОЧНОСТЬ, РЕСУРС, БЕЗОПАСНОСТЬTESTING OF STRUCTURE AND PARAMETERS. MECHANICAL TESTING METHODSОпределение температурной зависимости вязкости разрушения металла толстостенной обечайки с учетом его неоднородностиDetermination of the temperature dependence of the fracture toughness of the metal of a thick-walled shell taking into account the inhomogeneity of the materialКазанцевА. Г.KazantsevA. G.

Александр Георгиевич Казанцев

115088, Москва, ул. Шарикоподшипниковская, д. 4

Alexander G. Kazantsev

115088, Moscow, Sharikopodshipnikovskaya uL, 4

agkazantsev@cniitmash.comСкоробогатыхВ. Н.SkorobogatykhV. N.

Владимир Николаевич Скоробогатых

115088, Москва, ул. Шарикоподшипниковская, д. 4

Vladimir N. Skorobogatykh

115088, Moscow, Sharikopodshipnikovskaya uL, 4

ПогореловЕ. В.PogorelovE. V.

Егор Васильевич Погорелов

115088, Москва, ул. Шарикоподшипниковская, д. 4

Egor V Pogorelov

115088, Moscow, Sharikopodshipnikovskaya uL, 4

ПиминовВ. А.PiminovV. A.

Владимир Александрович Пиминов

142103, Московская обл., г. Подольск, ул. Орджоникидзе, д. 21

Vladimir A. Piminov

142103, Moscow obl, Podolsk, Ordzhonikidze ul, 21

КоролевС. Ю.KorolevS. Y.

Сергей Юрьевич Королев

142103, Московская обл., г. Подольск, ул. Орджоникидзе, д. 21

Sergey Yu. Korolev

142103, Moscow obl, Podolsk, Ordzhonikidze ul, 21

НПО «ЦНИИТМАШ»РоссияNPO "TSNIITMASH"Russian FederationОКБ ГИДРОПРЕССРоссияОКB GIDROPRESSRussian Federation2023230320238934656Copyright © Казанцев А.Г., Скоробогатых В.Н., Погорелов Е.В., Пиминов В.А., Королев С.Ю., 20232023Казанцев А.Г., Скоробогатых В.Н., Погорелов Е.В., Пиминов В.А., Королев С.Ю.Kazantsev A.G., Skorobogatykh V.N., Pogorelov E.V., Piminov V.A., Korolev S.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/1887

Для основного металла и металла шва типа Сг - Ni - Mo - V (обечайка толщиной 200 мм) приведены оценки референсной температуры Т0 , полученные на основе статистического моделирования методом Монте Карло. Температуру Т0 определяли по стандарту ASTM Е1921 с учетом неоднородности материала. При моделировании Т0 объемы выборок составляли 12, 24 и 70 значений вязкости разрушения KJc. С использованием метода Монте Карло выполнен анализ корректности идентификации металла (однородный/неоднородный). Показано, что выборки по 12 образцов не позволяют надежно определить, является металл однородным или неоднородным — в 50 % случаев для основного металла и 37 % случаев для металла шва получены некорректные результаты. При увеличении выборки до 24 образцов некорректные результаты получены в 5 % случаев. Значения Т0 с учетом неоднородности определяли двумя способами — с применением процедуры скрининга и на основе фактического бимодального представления распределения значений вязкости разрушения, параметры которого находили методом максимального правдоподобия. Показано, что оба способа для основного металла и металла шва дают близкие результаты, величина сдвига Т0 в сторону положительных значений при учете неоднородности составляет около 22 °С. На основе полученных оценок Т0 построены нижние огибающие температурных кривых вязкости разрушения (мастер-кривые для вероятности разрушения 5 %).

The estimates of the reference temperature T0, obtained for the base metal and the weld-seam metal of the Cr - Ni - Mo - V type (shell 200 mm thick) on the basis of statistical modeling by the Monte Carlo method are presented. T0 was determined according to the ASTM E1921 standard taking into account the inhomogeneity of the material. The sample size of the fracture toughness values KJC for T0 modeling was 12, 24 and 70. The Monte Carlo method was used for analysis of the correctness of metal identification (homogeneous/inhomogeneous). It is shown that sampling of 12 samples do not provide a reliable determination whether the metal is homogeneous or inhomogeneous (incorrect results were obtained in 50% of cases for the base metal and in 37% of cases for the weld-seam metal). When the sample size increased to 24 samples, the incorrect results were obtained in 5% of cases. The T0 values with allowance for the material inhomogeneity were determined by two ways: using a screening procedure and proceeding from the actual bimodal representation of the fracture toughness distribution (parameters of the bimodal distribution were determined by the maximum likelihood method). It is shown that both methods give close results for the base and weld-seam metal, the magnitude of the shift towards positive values in the average T0 values determined with allowance for the inhomogeneity being about 22°C. Using the obtained T0 estimates, the lower envelopes of the temperature curves of the fracture toughness are constructed (master curves for 5 % failure probability).

референсная температура Т0вязкость разрушениямастер криваястатистическое моделированиеметод Монте Карлоreference temperature T0fracture toughnessmaster curvestatistical modelingthe Monte Carlo methodReferencesPisarski Н. G., Wallin К. The SINTAP fracture estimation procedure / Eng. Fract. Mech. 2000. Vol. 67. E 613 - 624.Pisarski Н. G., Wallin К. The SINTAP fracture estimation procedure / Eng. Fract. Mech. 2000. Vol. 67. E 613 - 624.Wallin K., Laukkanen P., Planman T. Master Curve analysis of inhomogeneous ferritic steels / Eng. Fract. Mech. 2004. Vol. 71. E 2329 - 2346.Wallin K., Laukkanen P., Planman T. Master Curve analysis of inhomogeneous ferritic steels / Eng. Fract. Mech. 2004. Vol. 71. E 2329 - 2346.Wallin K. Inhomogeneity screening criterion for the ASTM E1921 T<sub>0</sub> estimate based on SINTAP lower-tail methodology / J. Test. Eval. 2012. Vol. 40. E 867 - 874.Wallin K. Inhomogeneity screening criterion for the ASTM E1921 T<sub>0</sub> estimate based on SINTAP lower-tail methodology / J. Test. Eval. 2012. Vol. 40. E 867 - 874.Viehrig H. W, Scibetta M., Wallin K. Application of advanced master curve approaches on WWER-440 reactor pressure vessel steels / Int. J. Pressure Vess. Piping. 2006. Vol. 83. E 584 - 592.Viehrig PI. W, Scibetta M., Wallin K. Application of advanced master curve approaches on WWER-440 reactor pressure vessel steels / Int. J. Pressure Vess. Piping. 2006. Vol. 83. E 584 - 592.Zhu X. K., Joyce J. A. Review of fracture toughness (G, K, J, CTOD, CTOA) testing and standardization / Eng. Fract. Mech. 2012. Vol. 85. E 1 - 45. DOI:10.1016/j.engfracmech.2012.02.001Zhu X. K., Joyce J. A. Review of fracture toughness (G, K, J, CTOD, CTOA) testing and standardization / Eng. Fract. Mech. 2012. Vol. 85. E 1 - 45. DOI:10.1016/j.engfracmech.2012.02.001Gao X., Dodds R. H. Constraint effects on the ductile-to-brittle transition temperature of ferritic steels: a Weibull stress model / Int. J. Fract. 2000. Vol. 102. E 43 - 69.Gao X., Dodds R. PI. Constraint effects on the ductile-to-brittle transition temperature of ferritic steels: a Weibull stress model / Int. J. Fract. 2000. Vol. 102. E 43 - 69.Анискови ч E. В., Лепихи н A. M., Москвиче в В. В. Оценка статической трещиностойкости тонкостенных сосудов, работающих под давлением / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Т. 84. № 9. С. 55 - 63. DOI:10.26896/1028-6861-2018-84-9-55-63Aniskovich E. V, Lepihin A. M., Moskvichev V V. Evaluation of the static cracking resistance of thin-walled pressure vessels / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2018. Vol. 84. N 9. E 55 - 63 [in Russian]. DOI:10.26896/1028-6861-2018-84-9-55-63Орлов А. И. Ошибки при использовании коэффициентов корреляции и детерминации / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Т. 84. № 3. С. 68 - 72. DOI:10.26896/1028-6861-2018-84-3-68-72Orlov A. I. Errors in the use of correlation and determination coefficients / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2018. Vol. 84. N 3. E 68 - 72 [in Russian]. DOI:10.26896/1028-6861-2018-84-3-68-72Wasiluk В., Petti J., Dodds R. H. Temperature dependence of Weibull stress parameters: studies using the Euro-material / Eng. Fract. Mech. 2006. Vol. 73. E 1046 - 1069.Wasiluk В., Petti J., Dodds R. H. Temperature dependence of Weibull stress parameters: studies using the Euro-material / Eng. Fract. Mech. 2006. Vol. 73. E 1046 - 1069.Joyce J. A., Tregoning R. Evaluation of a method to characterize material inhomogeneity in ferritic steels within the ductile-to-brittle transition regime / Eng. Fract. Mech. 2011. Vol. 78. E 2870 - 2884.Joyce J. A., Tregoning R. Evaluation of a method to characterize material inhomogeneity in ferritic steels within the ductile-to-brittle transition regime / Eng. Fract. Mech. 2011. Vol. 78. E 2870 - 2884.Ipifia J. P., Berejnoy C. Analysis of specimen size conversion in ductile to brittle region of ferritic steels / Draft. 21<sup>st</sup> European Conference on Fracture, ECF21, Catania, Italy. 2016. E 769 - 776.Ipifia J. P., Berejnoy C. Analysis of specimen size conversion in ductile to brittle region of ferritic steels / Draft. 21<sup>st</sup> European Conference on Fracture, ECF21, Catania, Italy. 2016. E 769 - 776.Seal С. K., Sherry A. N. Weibull distribution of brittle failure in the transition region / Draft. 21<sup>st</sup> European Conference on Fracture, ECF21, Catania, Italy. 2016. E 1668 - 1675.Seal С. K., Sherry A. N. Weibull distribution of brittle failure in the transition region / Draft. 21<sup>st</sup> European Conference on Fracture, ECF21, Catania, Italy. 2016. E 1668 - 1675.Казанце в А. Г., Силае в А. А., Короле в С. Ю. О связи критической температуры хрупкости и референсной температуры, определяемой по стандарту ASTM Е1921 / Тяжелое машиностроение. 2021. № 11 - 12. С. 2 - 8.Kazantsev A. G., Silaev A. A., Korolev S. Yu. On the relationship between the critical temperature of brittleness and the reference temperature determined according to the ASTM E1921 standard / Tyazh. Mashinostr. 2021. N 11 - 12. E 2 - 8 [in Russian].Казанце в А. Г., Маркоче в В. М., Сугирбеко в Б. А. Статистическая оценка определения критической температуры хрупкости металла корпуса реактора ВВЭЕ-1000 по данным испытаний на ударный изгиб / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 3. С. 47 - 54.Kazantsev A. G., Markochev V M., Sugirbekov B. A. Statistical Simulation in Determination of the Critical Temperature of Metal Brittleness of the WER-1000 Reactor Shell from Data of Bending Impact Test / Zavod Lab. Diagn. Mater. 2017. Vol. 83. N. 3. E 47 - 54 [in Russian].Шевандин Е. И., Разов И. А. Хладноломкость и предельная пластичность металлов в судостроении. — Л.: Судостроение, 1965. — 365 с.Shevandin E. I., Rozov I. A. Cold fracture and ultimate plasticity of metals in shipbuilding. — Leningrad: Sudostroenie, 1965. — 365 p. [in Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.