ICS 47.020.20 U 44 备案号：40858-2013 中华人民共和国船舶行业标准 CB/T42842013 船用柴油机受热件热疲劳通用试验方法 General test method for heated parts fatigue of marine diesel engine 2013-04-25发布 2013-09-01实施 发布 中华人民共和国工业和信息化部 (利内置防伪石 中华人民共和 国 船舶行业标准 船用柴油机受热件热疲劳通用试验方法 CB/T4284-2013 * 中国船舶工业综合技术经济研究院出版 北京市海淀区学院南路70号 邮政编码：100081 网址：www.shipstd.com.cn 电话：010-62185021 船舶标准化管理研究与咨询中心发行 版权专有不得翻印 * 开本880×1230 ）1/16印张0.5字数2.64千字 2014年1月第1版 2014年1月第一次印刷 印数1-300 CB/T4284—2013 船标出字第2013158号 CB/T 42842013 前言 本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。 本标准由全国船用机械标准化技术委员会柴油机分技术委员会归口。 本标准起草单位：中国船舶工业综合技术经济研究院、潍柴动力股份有限公司、广州中标联检验认 证技术开发有限公司、哈尔滨工程大学。 本标准主要起草人：孙猛、陈民忠、杨立平、李文广、郭新峰、郭新茂。 CB/T4284—2013 船用柴油机受热件热疲劳通用试验方法 范围 本标准规定了船用柴油机受热件（包括气缸盖、活塞、气缸套等）（以下简称受热件）的热疲劳试 验的试验原理、试验环境、试验装置、试验程序、试验报告等。 本标准适用于对受热件进行热疲劳试验。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T10623金属材料力学性能试验术语 3术语和定义 GB/T10623确立的以及下列术语和定义适用于本文件。 3. 1 热负荷thermalload 受热件在加热和冷却过程中，吸收和释放的热量。 3. 2 热应力thermalstress 温度改变时，受热件由于外在约束以及内部各部分之间的相互约束，使其不能完全自由胀缩而产生 的应力。 3. 3 热疲劳thermalfatigue 在受热件中，由温度梯度和不均匀膨胀的循环变化产生的循环热应力和应变所导致的疲劳损伤。 3. 4 疲劳试验fatiguetest 为评定受热件的疲劳强度及疲劳寿命所进行的试验。 4试验原理 本标准规定的热疲劳试验是采用实样热疲劳试验方式，即在实际受热件工作受热区域实现热交变过 程。通过加热受热件工作受热区域，在受热件工作受热区域表层形成高温热流及要求的温度场。用加热 CB/T 42842013 一保温一冷却的方法实现热疲劳循环过程，直至达到7.6规定的试验失效和终止的条件。试验过 程中不考虑机械负荷的影响。 5试验环境 受热件热疲劳试验环境条件如下： a) 标准大气压； b) 常温： c) 试验环境湿度不高于70%。 试验装置 6.1 试验系统组成 试验系统主要包括受热件安装试验台、加热系统、冷却系统和循环控制与数据采集系统，典型试验 系统原理示意图见图1。 温度计 压力表 流盘计① 监控系统 69 节流阀 气体分配管 气瓶 压缩空气气 电磁阀以 加热装置 足 电磁阀 泵 气体喷头血 气体喷头 试件 工作台 试件 导轨 齿条 液体喷哦中 驱动电机 电磁阀 液体分配管 液体回收池 温度计 压力表 液体储存池 流量计 节流阀 液体压缩泵 图1 典型试验系统示意图 6.2受热件安装试验台 试验台应能将受热件安装紧固，并提供与其他系统的接口。 2 CB/T42842013 6.3加热系统 加热系统一般采用高频感应加热，也可采用其他加热方式，加热速率可调，一般在1℃/s50℃/s 范围内，保证在规定的时间内将受热件加热到规定温度，温度波动值不大于士3℃。 6.4冷却系统 冷却系统一般采用压缩空气和液体冷却，根据具体要求也可采用其他冷却方式，冷却速率可调， 一般在1℃/s～30℃/s范围内，保证在规定的时间内将受热件冷却到规定温度，温度波动值不大于 ±3℃。 6.5循环控制与数据采集系统 循环控制与数据采集系统对试验数据进行采集记录。通过对加热系统燃料或电压电流大小和冷却工 质流量控制实现加热一一保温一冷却循环试验过程，并且对受热件内的温度传感器信号、加热系统 参数设置、冷却系统的压力、温度和流量等信号进行实时监测、采集和存储，并能够随时将曲线或数据 表通过打印机输出。 6.6设备的检定或校准 应根据相关检定规程或校准规范对所有设备和传感装置进行周期检定或校准。 7试验程序 7.1试件准备 试验前的准备工作主要包括： a）根据受热件的类型和温度场分布情况对加热系统的结构进行设计，并确定测温元件的位置； b）在受热件上适当的位置钻制安装孔或通道，用于安装测温元件或冷却； c) 准备若干同类型的受热件，其中一件用于温度场设定，其他用于正式疲劳循环试验。 7.2温度场设定 根据受热件实测温度场进行加热器形状、加热器与受热件间位置关系、冷却方式、冷却强度分配、 台架控制参数等的设计与调整可以较精确地模拟受热件的实际温度分布。温度场设定工作在其中一受热 件上进行。 7.3被测受热件的安装 根据被测受热件的类型、结构及尺寸将受热件安装在对应试验台上。受热件的装夹可以采用多种方 式，例如螺栓或者加工的专用夹具等，但是试验过程中受热件与试验台的连接应保持紧固，避免试验台 运动过程中受热件与工作台之间产生间隙和相对运动。 7.4各系统之间的连接 通过试验台上的接口将加热系统、冷却系统、循环控制与数据采集系统连接，包括子系统的各种部 件。 7.5试验步骤 试验步骤如下： 3 CB/T42842013 4284-2013 a) 起动加热器进入工作状态并开始加热； 控制系统按照设定的加热循环对受热件施加热载荷； b) 利用数据采集系统测量并采集受热件各温度测点温度； c) 受热件温度达到规定值后开始保温，保温时间应不低于30s； (P CB/T 保温结束开始强制冷却，达到设定温度后开始保温，保温时间不应低于30S； e) 完成一个加热一保温一冷却循环，记数器增加1： f) 反复进行循环试验，检测受热件较易出现裂纹区，大约每100个循环检测一次裂纹，监测点应 g) 避开热疲劳裂纹区域； h) 试验结束，得到总循环次数。 7.6试验失效和终止 根据受热件类型和合同要求，设定受热件的循环次数。若在试验过程中发现可视裂纹，即可判定试 验失效，终止试验。达到设定的循环次数而没有出现可视裂纹，即可终止该受热件试验，继续下一试验。 7.7数据记录 数据记录表的基本构成按表1规定，试验中根据监测点数量的不同对表格结构进行相应调整。 表1 数据记录表 加热 保温 冷却 监测点最低 监测点最高 循环温度 循环 序 裂纹 裂纹 裂纹 时间 时间 时间 温度Tat 温度Tain 变化量△T 次数N 号 位置 形式 长度 s ℃ 次 1 2 3 4 5 8试验报告 试验报告应至少包括下列内容： a) 试验名称，试验目的； b) 试验样件的名称、材质、生产厂家； c) 试验装置、试验方法、试验环境条件： d) 试验项目； e) 试验结果分析； f) 试验结论； g) 试验日期、试验人员。