ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Оценка предельных давлений испытания оборудования с дефектами из "Сертификация нефтегазохимического оборудования по параметрам испытаний" Непровар сварных соединений является одним из распространенных и опасных дефектов. Основные типы непровара сварных соединений показаны на рис.4.13,а, бив. Наиболее распространены в сварных соединениях непро-вары, показанные на рис.4.13,6, в. [c.257] Основные геометрические параметры сварных соединений с непроваром видны на рис. 4.13. [c.259] НОМ работают при нормальных температурах, при которых маловероятно охрупчивание металла шва. Кроме того, большинство труб и сосудов относятся к категории тонкостенных конструкций оболочкового типа, для которых реализация хрупкого разрушения требует специфических условий низкая температура коррозия под напряжением и др. Поэтому важно знать напряженное состояние элементов не только при упругих, но и при упругопластических и больших пластических деформациях. [c.260] Рассмотрим протяженные дефекты В. В этом случае для оценки нагряженно-деформированного состояния можно воспользоваться моделями в виде пластины в условиях плоской деформации (рис.4.14,а). [c.260] По мере роста а , а следовательно, величины К1 в вершине трещины образуется пластическая зона (рис.4.14,6). Для идеальнопластического материала осевые напряжения на участке пластической зоны равны пределу текучести металла а . [c.260] В предельном случае, пластическая зона распространяется по всей площади поверхности нетто-сечения (рис.4.14,6). При этом линии скольжения представляют собой прямые линии, выходящие из вершины дефекта примерно под углом 45 градусов. При этом средние разрушающие напряжения образца близки к временному сопротивлению металла. [c.260] Аналогичный факт отмечается и ддя модели с центральной трещиной (рис.4.15). [c.262] Средние разрушающие напряжения для такой модели равны таковым для модели с краевой трещиной (очевидно, при условии равенства величины Ьн для обеих моделей с одинаковой толщиной S). [c.262] Справедливость такого подхода подтверждается при испытаниях моделей и натурных образцов с трещинами. [c.262] Особенно четко это видно из картин линий равных поперечных перемещений U = onst (рис.4.16 и 4.17). Видно, что зоны с развитой деформацией (линии скольжения) располагаются в вершине трещины и затем они распространяются по нетто-сечению примерно под углом 45 градусов к оси V = 0. [c.262] Аналогичные закономерности отмечаются и при испытаниях образцов с центральным непроваром шва. Заметим, что в случае, когда в образцах усиление шва не снимается, то разрушения могут происходить по основному металлу, несмотря на наличие в них трещиноподобного дефекта. [c.265] Проведены (совместно с ИПТЭР) испытания труб большого диаметра (О = 1220 х 10) из стали типа 17ГС (табл.4.6) с предельными поверхностными трещинами на статическое давление до разрушения. Результаты испытаний показали, что расчетные и экспериментальные данные удовлетворительно согласуются между собой. Максимальное расхождение между и не превышает 14%. [c.265] В случае, когда металл шва находится в охрупченном состоянии значение аокр следует умножать на параметр трещиностойкости а р. [c.265] При эксплуатации конструктивных элементов возможны следующие коррозионные повреждения общая коррозия участка трубы (рис.4.20,а) или целиком язвенная коррозия с наружной или внутренней поверхности (рис.4.20,б) канавочная коррозия (рис.4.20,в) коррозионное растрескивание (рис.4.20,г). [c.266] В месте выхода дефекта на поверхность непрокодированного участка трубы возможно возникновение концентрации напряжений. Рассмотрим случай, когда сплошная коррозия охватывает весь периметр трубы (рис.4.21). По данным работы [7] построена зависимость концентрации предельных напряжений Ог от относительного радиуса закругления (рис.4.22). [c.266] Формула (4.25) получена на основании решения краевой задачи теории оболочек. Предложенный подход можно использовать и для случая, когда зона коррозии охватывает часть периметра трубы, поскольку с уменьшением площади дефекта концентрация напряжений снижается (результат идет в запас прочности). По значению можно определять коэффициенты концентрации напряжений К , и деформаций Ке при упруго-пластических деформациях на основании формулы Нейбера (а = Кд Ке). [c.269] Далее рассмотрим трубу с коррозионной язвой. Реальные коррозионные язвы имеют сложную форму, которую на практике трудно установить. Поэтому, ниже дадим консервативную (в запас прочности) оценку а и прочности труб с коррозионной язвой. [c.269] Оценку статической прочности цилиндрического элемента с коррозионной язвой рекомендуется определять следующим образом. Величину 2с необходимо принять за длину трещиноподобного дефекта а Ьк - за его глубину. Далее, на основании формулы (4.5) определить разрушающее окружное напряжение. Этот подход подтверждается при испытаниях труб с локальными повреждениями, имитирующими коррозионные язвы (рис.4.25). На этих трубах (из стали 20) локальные повреждения были нанесены механическим путем. [c.272] Следует отметить, что расчетные напряжения Стокр примерно на 25% были больше экспериментальных. Это объясняется тем, что в области таких повреждений отмечается выпучивание металла (рис.4.25), что приводит к неравномерному напряженному состоянию (по сечению повреждения). В полюсе вьшучиваемого повреждения создается двухосное напряженное состояние с соотношением главных напряжений, близким к единице. [c.272] Напомним, что в однородной трубе под давлением отношение главных напряжений равно 0,5. В связи с этим экспериментальные значения аокр оказываются больше, чем рассчитанные по формуле (4.5). Тем не менее, предложенный подход оправдывается, поскольку он обеспечивает запас прочности. [c.273] Вернуться к основной статье