ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Пути повышения надежности оборудования и трубопроводов из "Ресурс нефтехимического оборудования с механической неоднородностью" Надежность оборудования и трубопроводов определяется напряженно-деформированным состоянием, свойствами металла и сварочных материалов, а также условиями работы (рабочая среда, температура и др.). Отсюда вытекают основные направления повышения их работоспособности повышение свойств металла и сварочных материалов снижение степени напряженности и агрессивности рабочей среды. Мероприятия по повышению работоспособности могут быть реализованы при проектировании, изготовлении и эксплуатации конструкции. На стадии проектирования работоспособность конструкций обеспечивается путем рационального конструирования сварных соединений правильный расчет исключение концентраторов напряжений избежание наложения швов в высоконапряженных зонах конструкций уменьшение жесткости конструктивных элементов и размеров зон остаточных напряжений, рациональная последовательность наложения швов выбор оптимального состава и улучшение свойств основного металла перед сваркой и пайкой подбор рациональных присадочных материалов рациональная форма шва и др. [c.6] Технологические методы повьппения работоспособности сварных соединений основаны на регулировании термодеформационных циклов сварки и пайки (применение рационального способа и режима сварки и пайки, предварительный и сопутствующий подогрев и др.), а также улучшение свойств и снятие остаточных напряжений термической, механической, термомеха нической, ультразвуковой и другими видами обработки. [c.6] Сущность технологических методов повышения работоспособности сварных соединений заключается в снижении структурной и механической неоднородности. Регулирование режимами сварки позволяет в той или иной степени изменять свойства и размеры характерных участков сварных и паяных соединении- Термообработкой можно изменять напряженное состояние. [c.6] Работоспособность сварных соединений определяется не только свойствами отдельных зон с различным физико-механическим состоянием, а также их размерами и соотношением механических характеристик. При сварке термоупрочненных сталей в зоне термического влияния возникают участки (мягкие прослойки) с пониженными прочностными характеристиками в сравнении с основным металлом. Тем не менее при определенных ограничениях режимов сварки возможно обеспечивать рав-нопрочность сварного соединения и основного металла, несмотря на наличие в них мягких прослоек. Основными способами повышения работоспособности таких сварных соединений являются уменьшение относительной толщины мягких прослоек путем регулирования термических циклов сварки (уменьшение погонной энергии и сопутствующее охлаждение наложение дополнительных швов в зоне термического влияния при малых погонных энергиях сварка на медных подкладках и др.). Заметим, что иногда механическая неоднородность может создаваться преднамеренно, например, с целью повышения технологической прочности предлагается производить мягкими или композиционными швами. При использовании этого технологического приема необходимо учитывать характер нагружения и температурные условия. При ударных нагрузках и отрицательных температурах возникает опасность хрупкого разрушения мягких прослоек и, в особенности, тонких. В мягких прослойках при нагружении реализуется объемное напряженное состояние, жесткость которого зависит от их толщины. Чем тоньше прослойка, тем более вероятно ее хрупкое разрушение. [c.7] Долговечность конструкций, например, при повторно-статическом нагружении, определяется уровнем локальной напряженности металла, поэтому при выполнении сварных соединений необходимо обеспечивать плавные сопряжения металла пша и основного металла с целью снижения концентрации напряжений. В некоторых случаях для повышения работоспособности сварных соединений целесообразно применение твердых швов, металл которых обладает более высокими прочностными характеристиками, чем основной металл. При этом следует принимать меры ио обеспечению технологической прочности (например, предаарительный подогрев при сварке). [c.8] Отметим также следующие общие задачи, решение которых позволит повысить работоспособность трубопроводов и оборудования [48]. [c.8] Разработка научно обоснованных методов и норм расчета конструкций с учетом реальных эксплуатационных условий и, в частности, коррозионного воздействия рабочих сред. [c.9] Выбор и разработка рациональной технологии изготовления конструкции. [c.9] Обоснование рациональных методов повышения коррозионно-механической прочности конструкций, вьшолненных из материала, отвечающего требованиям 1. К таким методам относятся а) применение защитньк покрытий б) ингибирование в) электрохимические методы защиты г) технологические способы повышения коррозионно-механической прочности (термическая, механическая, термомеханическая обработка). [c.9] Обоснование выбора материала и рациональных методов повышения его коррозионно-механической прочности является задачей оптимизационной, экономической. [c.10] Следующая группа путей повьппения работоспособности имеет направленность на решение названных выше проблем. [c.10] Оценка влияния и значимости основньсс конструкторско-технологических факторов для обоснованного решения об устранении их вредного влияния, если таковое обнаруживается, с учетом конкретных свойств материала, условий нагружения и среды. К важнейшим факторам, влияющим на работоспособность конструкции, относятся следующие а) степень изменения свойств под действием термодеформационного цикла уровень и распределение остаточных напряжений в) технологические и конструктивные концентраторы напряжений г) жесткость схемы напряженного состояния. [c.10] Важное место в ряду названных задач принадлежит незамедлительным экспертным исследованиям причин возможных отказов с целью своевременного принятия мер по их устранению, по корректировке выбранных материалов, технологии изготовления, средств защиты. [c.10] Серьезной проблемой в настоящее время становится проблема ремонта и ремонтопригодности конструкций, особенно при их работе в коррозионных средах. [c.10] Значимость названных задач возрастает в связи с увеличением единичной мощности конструкций, применения высоко-прочньк материалов, ужесточения технологических и эксплуа-тационньк условий. [c.10] Более подробно остановимся на принципах рационального проектирования сварных соединений трубопроводов и оборудования. [c.11] В настоящее время выбор параметров разделки кромок, сварочных материалов и режимов сварки производятся исходя лишь из технологических и экономических соображений. При этом прочностные требования считаются удовлетворенными, если свойства различных участков соединения, определенные путем испытания вырезанных из них образцов, не ниже свойств основного металла. Если же такое требование удовлетворить нельзя, то прочность соединения ошибочно отождествляют с прочностью металла наиболее слабого участка, определенной на вырезанных из этого участка образцах. При этом не учитывается эффект контактного упрочнения. [c.11] В большинстве случаев является желательным достижение механической однородности или минимальной неоднородности в сварном стыковом соединении. Тем не менее не всегда состоятельным является требование, чтобы металл пюа бьш равнопрочен основному металлу. Стремление во чтобы то ни стало удовлетворить этому требованию приводит к тому, что иногда, когда равнопрочность и так фактически обеспечена за счет контактного упрочнения и усиления шва, добиваются все же повышения прочностных свойств металла шва в ущерб его пластичности и вязкости. Это снижает запас технологической прочности соединения и повьппает опасность квазихрупких и хрупких разрушений при экстшуатации конструкций. [c.11] Вернуться к основной статье