ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Исследование состояния металла и местные деформации в местах локальных повреждений из "Ресурс безопасной эксплуатации сосудов и трубопроводов" Исследование процессов изменения физико-механического состояния металла трубы с целью определения допустимых параметров гофров, вмятин, задиров — задача крайне необходимая для оценки предельных состояний и надежности работы конструкций. [c.341] Технологические и эксплуатационные процессы влияют на микроструктуру сложным образом (см. пп. 1.2, 1.3, 3.1, 3.3). Отсутствие фундаментальной количественной зависимости свойств материала от определенных структурных параметров создает главную трудность в определении предельных состояний, прочности и ресурса. Поэтому прогнозирование характеристик материала с учетом изменения его структуры требует проведения широкого спектра исследований. [c.342] Одним из определяющих параметров структуры материала является однородность ее по всему объему. Технология производства и обработки в идеале предполагает создание структурно-однородного материала в таких конструкциях, как трубы большого диаметра. Однако реальная структура трубопровода содержит большое разнообразие неоднородностей микроструктуры в силу неизбежности отклонений технологических параметров по объему. Весьма распространенной является проблема локальных микроструктурных изменений. [c.342] В последние годы обострились проблемы обеспечения надежности сооружаемых трубопроводов большого диаметра. Важнейшим фактором, определяющим надежность трубопровода, является состояние поверхности составляющих его труб. Технологическая последовательность изготовления труб, механические воздействия при погрузочно-разгрузочных, транспортных и монтажных операциях, очистке трубопроводов скребками обусловливают структурную неоднородность, с одной стороны, и появление рисок, задиров, вмятин — с другой, что может привести к снижению сопротивления вязкому, хрупкому, циклическому, усталостно-коррозионному разрушению в сложных условиях реального нагружения и воздействия агрессивных сред. Искривление оси трубопровода в плане и пространстве может вызвать образование гофров. [c.342] В настоящей работе, проведенной в соответствии с планом программы Разработать механические модели связи трещиностойкости со структурой и текстурой вьщать методику их учета при оценке надежности трубопроводов , смоделированы характерные дефекты типа задира, забоин, вмятин и гофров. [c.342] Труба диаметром 1220 мм и толщиной стенки 5 = 10 мм, сварная, прямошовная Челябинского трубопрокатного завода подвергалась ударам ковша экскаватора. В результате образовался дефект задир + вмятина глубиной 3,5 мм с прогибом стенки до 2 мм. Забоина глубиной до 2 мм и шириной 9-14 мм образована ножами бульдозера. [c.342] На станке Гт-1021 проведен гиб трубы диаметром 0720 х 9 мм с образованием гофра (см. п. 4.1). [c.343] Микроструктурные исследования проводили на оптическом микроскопе при увеличениях от 50 до 1000 раз для определения характера дефектов на внешней и внутренней поверхности трубопровода до и после его разрушения [123]. [c.343] В зонах расположения дефектов типа вмятин и гофра измеряли микротвердость на приборе ПМТ-3 с нагрузкой 100 г для оценки степени деформированного наклепа. [c.343] Для определения искаженности структуры на субструктурном уровне проведен рентгенографический анализ дефектных зон по ширине линии. Образцы снимались на аппарате ДРОН-3. [c.343] Результаты этих исследований сопоставляли с данными п. 3.1 для трубы, бывшей в эксплуатации (см. рис. 3.3, 3.4, 3.11-3.15). [c.343] Следующий образец-темплет содержал вмятину + задир на внешней поверхности трубы от удара ковшом экскаватора (образец 5). В пару к нему вырезан как эталон образец исходного состояния. [c.343] На рис. 4.11 показана микроструктура внутренней и внешней поверхности трубы в зоне задира от удара ковшом экскаватора. Зона интенсивной пластической деформации поверхностного слоя простирается на 0,64 мм в глубь стенки трубы. На фотографиях хорошо видны вытянутые в тонкие волокна ферритные и перлитные зерна. Поперечный размер их изменился в результате смятия более чем на порядок от 0,2 до 0,005 мм, что составляет 70 % деформации сжатия. [c.343] Виды дефектов и микроструктур на рис. 4.11 близки по характеру к тем, что имели место в разрушенном трубопроводе (рис. 3.3). [c.343] Каждая из точек на графике представляет среднее из девяти значений. Кривая микротвердости имеет четко выраженный максимум, приходящийся на верхнюю точку гофра. [c.344] Максимальное значение микротвердости для гофра Hq = 2380. Среднее значение микротвердости для исходного образца Hq = 1710, т.е. максимальное упрочнение на гофре составляет почти 40 %. [c.344] На образце с задиром от удара ковшом экскаватора была замерена микротвердость по глубине пластически деформированного слоя. [c.344] Ниже приведены таблицы значений микротвердости (табл. 4.3) и кривая изменений микротвердости (рис. 4.13). [c.345] Наивысшее значение микротвердости составляет 3700 МПа. По сравнению с исходным состоянием упрочнение достигает 100 %. Далее по глубине деформационного слоя происходит плавное понижение твердости, т.е. снижение степени упрочнения. Однако на глубине 1,05 мм твердость не снижается до значения твердости исходного материала (Яд = 1800), а остается на уровне Яо = 2500. Иначе говоря, зона упрочнения выходит за границу видимых микроструктурных изменений (0,64 мм). Степень упрочнения на глубине 1,05 мм снижается до 44 %. [c.345] Для металлографического исследования микроструктуры материала трубы с дефектами типа забоины от ножа бульдозера и задиром от удара ковшом экскаватора на вырезанных из трубы темпле-тах-образцах были приготовлены шлифы. Шлифы готовили механическим шлифованием и полированием с последующим травлением 4%-м раствором азотной кислоты в этиловом спирте. [c.346] Вернуться к основной статье