ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Исследования циклической долговечности элементов трубопроводов с локальными повреждениями из "Ресурс безопасной эксплуатации сосудов и трубопроводов" Общие модели деформируемых сред и теорий прочности для обоснования ресурса и безопасности сосудов давления изложены в гл. 3-6 разд. I. [c.367] Механические характеристики материала и конструкции, определенные при статическом нагружении, достаточно точно могут гарантировать функциональность изделия как при нагрузках, определяемых пределом текучести, прочности, так и при циклическом нагружении в сильно поврежденном состоянии. [c.367] Физико-механические характеристики металла трубопроводов определялись на плоских широких образцах, цилиндрических образцах различного диаметра, средних и длинных трубах 0100-160 мм, сосудах с жестким закреплением концов и при наличии эксцентриситета оси приложения нагрузки. [c.367] Модельные образцы позволяют анализировать отдельные аспекты деформирования и разрушения трубопроводов. Для соблюдения подобия образцов из трубы сохраняли постоянными отношение 5/1) = 1/60 1/100 для труб и технологию изготовления (изготовления широких плоских образцов реальной трубы без обработки поверхностей). [c.367] Определение кинетики образования и деформирования гофров и складок проводилось на трубах и сосудах длиной 100-200-250-500-1000 мм, соответственно Ь/К средних и длинных. Стенка труб и баллонов подвергалась утонению для сохранения геометрического подобия магистральным трубопроводам. [c.367] Деформации образцов замерялись методом сеток и часовыми индикаторами по образующей оболочке в шести равноудаленных секторах. Испытания проводили на гидравлической машине ЦДМ-200-400 ПУ с предельным усилием 4000 кН. Поддерживающее влияние внутреннего давления частично моделировалось цилиндрическими заглушками. Баллоны для имитации реального сжатия с изгибом снабжались проушинами с втулками, что позволило получать гофры и взломы с малым углом а. [c.367] Широкие плоские образцы (ГОСТ 25.502-79) для определения влияния экстремальных повреждений — задиров, подрезов, рисок показаны на рис. 5.1, а. С целью уменьшения дополнительных изгибных составляющих напряжений при растяжении гнутого образца, вырезанного перпендикулярно оси трубы, рабочая часть образца сокращалась до минимума. [c.368] Моделирование дефектов типа вмятин, задиров проводилось в специально сконструированном приспособлении (рис. 5.4) на широких плоских образцах по рис. 5.1, а. [c.368] Индентор приспособления имеет геометрию кромки рабочих органов бульдозеров и экскаваторов. Приспособление устанавливается в пресс. В поступательном движении индентор 2 наносит на образец 8 задир, совмещенный с вмятиной. [c.369] ВБ — участок пластического деформирования. [c.370] При определении несущей способности оболочки необходимы соответствующие расчеты и, специальные эксперименты. Число печатных работ по исследованию оболочек огромно и тем не менее в ряде случаев, по существующим теориям [42, 108, 177, 239, 240], невозможно достаточно точно определить перемещения и деформации в поврежденных трубопроводах. [c.370] Поведение гофров как моментной формы равновесия может быть получено на основе уравнений с учетом начальных несовершенств, но неопределенность задания формы и амплитуды начального прогиба может приводить к большим погрешностям. [c.370] При осевом сжатии трубы, сосуда происходит образование гофра или складки при этом наблюдается близкая к линейной зависимость между приращением диаметра и величиной усадки (рис. 5.6). Относительные размеры гофров и складок рассматриваемых труб различного диаметра практически равны (линии 1-4 ). Однако развитие симметричной формы потери устойчивости с перераспределением деформаций по длине достаточно сложно (рис. 5.7, 5.8). [c.370] В наиболее нагруженных точках гофров и складок реализуется высокая локальная пластическая деформация (рис. 5.9), измеряемая десятками процентов. [c.370] Многочисленные аварии выдвинули задачу рассмотрения несущей способности трубопроводов при наличии трещиноподобных дефектов. Для определения параметров трещиностойкости в районе гофров проведен анализ металла разрушившегося трубопровода (см. п. 3.1). На рис. 5.10 показана схема вырезки образцов из разрушившегося трубопровода. Цилиндрические образцы соответствовали ГОСТ 1497-84. Образцы для испытаний на внецентренное растяжение (ГОСТ 25.506-85) ориентированы вдоль осевого главного напряжения, контактирующие поверхности не обрабатывались. [c.372] Как отмечалось выше (п. 3.1), для 1-3-4 зоны гофра величина соответственно равна 55,2 55,3 44,6 МПа л/м. Максимальное сужение стенки образца 4 на 19 % ниже, чем у образцов 1-3. [c.372] Коэффициент интенсивности напряжений = KQ позволяет подтвердить вывод о неравномерности повреждения стенки трубопровода в районе гофров и неоднородности сопротивления металла распространению трещин. [c.372] Анализ стандартных свойств металла стенки магистрального трубопровода (см. табл. 3.2) показал значительное повышение пределов текучести сгод и прочности исчерпание пластических свойств и повышение вероятности хрупкого разрушения. [c.373] Влияние вмятин и задиров оценивалось на широких плоских образцах (рис. 5.1, а), вырезанных из трубы диаметром 1220 мм, не бывшей в эксплуатации. На образце при двухстороннем стеснении создавали задир по схеме рис. 5.5, уменьшаюший плош адь поперечного сечения до = 325 мм2. Начальная площадь сечения Ра = 420 мм . Ширина задира составляет 10-13 мм при переменной глубине соответственно от 4,5 до 1,8 мм. Прогиб плоского образца на базе 80 мм / = 2,0 мм. Максимальная деформация сжатия, замеренная методом сеток, достигает 68,9 %. Образование хрупких разрушений на образцах с дефектами такого типа происходило при критических напряжениях а , равных (0,46 0,58)сГв. Максимальная продольная деформация не превышала 0,5 % при относительном сужении [/ = 9,2%. [c.373] Во время эксплуатации при всплытии трубопроводов, образовании арок, гофров и вмятин меняется его температурный режим. Для установления закономерностей изменения несущей способности труб с вмятинами при изменении температуры (рис. 5.13) проводились испытания до разрушения широких плоских образцов с вмятинами (рис. 5.1, а). Опыты показали, что снижение характеристик пластичности и образование остаточных напряжений по мере понижения температур от 20 до -60 °С дает существенное (в 3 раза) уменьшение критических напряжений. Этот эффект необходимо вводить в расчеты несущей способности поврежденных трубопроводов с учетом действующих температур. [c.375] Вернуться к основной статье