ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Экспериментальное исследование характеристик малоцикловой усталости сталей длительно работающих труб из "Ресурс безопасной эксплуатации сосудов и трубопроводов" Целью расчета на циклическую прочность является установление ограничений по уровню местных напряжений в зонах концентрации для предотвращения возникновения усталостных трещин. [c.397] При нормировании циклической прочности магистральных трубопроводов необходимо учитывать общую и местную нагруженность. При поверочном расчете используют приведенные эквивалентные напряжения, вычисленные по соответствующим теориям прочности. [c.397] При N 1Q3 кривая усталости имеет при жестком нагружении малый наклон, при этом циклическая прочность близка пределу прочности материала. В связи с тем что сопротивление циклическому разрущению в диапазоне N 10 определяется величинами деформаций, контролируемых в упругопластичеекой области в режиме нагружения с заданными амплитудами деформаций (жесткое нагружение), а инженерные расчеты прочности ведутся по напряжениям, в нормах [178] и работах [82, 117, 241, 280] используются условные упругие напряжения, равные произведению деформаций на модуль продольной упругости при соответствующей температуре. [c.398] В разрушениях конструкций при N 10 циклов обьино превалирующую роль играет пластическая составляющая общей деформации. [c.398] Расчет по уравнению (5.7) в зависимости от числа циклов дает неточный запас долговечности при интенсивно меняющейся доле пластической составляющей. Лангером и Мэнсоном [281] предложены уравнения, объединяющие пластическую и упругую составляющие и позволяющие аналитически описать усталостную кривую с помощью амплитуды полной деформации или через условное упругое напряжение. [c.398] Для малоуглеродистых и низколегированных сталей Шр = 0,5 [211]. [c.399] При а сто2 коэффициент асимметрии г для расчета составляющей амплитуды условных упругих напряжений принимается равным минус 1. [c.400] В процессе эксплуатации, строительства и ремонта магистральных трубопроводов возможно образование гофров, вмятин, задиров. Анализ аварийного металла, эксперименты на реальных трубах и по-лунатурных образцах показывают, что пластичность металла трубы с накоплением эксплуатационных напряжений значительно уменьшается. Изменение геометрической формы трубы приводит к возникновению изгибных составляющих напряжений. Высокие остаточные напряжения, суммируясь с действующими напряжениями, приводят к хрупкому разрушению потенциально вязкого материала. [c.400] В процессе образования гофров, вмятин, задиров, забоин меняются геометрия трубы и физико-механические свойства металла. [c.400] Деформирование труб в процессе образования гофров, холодного гиба и образования вмятин также способствует изменению параметра сужения (/. [c.401] Влияние сварных щвов на прочность трубопроводов рассматривалось в [50, 51, 56, 82, 111, 165, 170, 199, 214, 218, 242-244]. Местное изменение напряженного состояния в сварном соединении трубы обусловлено наличием дефектов типа подрезов, непроваров, смещением кромок, угловатостью в области продольных сварных щвов, овальностью и наличием усиления щва. Указанные выше факторы учитываются коэффициентами концентрации в (5.16). [c.401] ЮТ локальные упругопластические деформации. Величины этих деформаций определяются с использованием уравнений (5.5), (5.9), (5.16), (5.17). [c.402] Долговечность трубопровода, определяемая по М, а, оказывается зависящей от механических характеристик и а 1. В этих характеристиках отражается история формирования дефекта (изменение механических свойств, предварительная деформация, остаточные напряжения). Перераспределение напряжений и деформаций в процессе эксплуатационного цикла нагружения определяется через местные деформации и коэффициенты асимметрии. [c.402] Реализация этого подхода оценки циклической прочности для поврежденных трубопроводов содержится в гл. 6. [c.402] Механические свойства металла наряду с комплексом нагрузок, действующих на трубопровод, и совокупностью конструктивных параметров, являются определяющими факторами долговечности рассматриваемых транспортных систем. Выше показано (см. п. 1.3), что трубопровод во время эксплуатации подвергается действию повторно-статических нагрузок, связанных с изменением во времени внутреннего давления перекачиваемого продукта, и в нем имеются, кроме того, зоны повышенной нагруженности, необходимо проведение испытаний материала труб как в области статики, так и в условиях малоцикловой усталости. Ниже рассматриваются методические особенности исследований малоцикловой усталости трубных сталей 14ХГС, 17ГС и стали производства ЧССР (далее — ЧС) после длительной эксплуатации (24 года). [c.402] Заготовки для последующего изготовления образцов вырезались с помощью газовой резки из действующего трубопровода, находившегося в эксплуатации 24 года, в окружном направлении из основного металла труб. Корсетные малогабаритные образцы изготавливались токарной обработкой с последующей шлифовкой рабочих зон в соответствии с чертежом (рис. 5.32), без распрямления заготовок, что дает возможность получить более точные данные о механических характеристиках исследуемых материалов. Для крепления образцов в захватах испытательной машины изготовлены навинчивающиеся головки (рис. 5.32, 5.33). [c.402] Испытания проведены при различных значениях деформаций на базе чисел циклов до разрушения Nf = 10 10 . Кроме того, проведены статические испытания с целью получения данных о предельной пластичности, модуле упругости и построения статической диаграммы деформации. [c.403] Диаграммы деформирования, отражающие поведение трубных сталей при статическом нагружении, представлены на рис. 5.34, 5.35. Характеристики материалов, полученные при статическом нагружении, приведены в табл. 5.2. [c.404] Обобщенные диаграммы малоциклового нагружения стали ЧС, полученные при жестком нагружении, представлены на рис. 5.36. Рассматриваемый материал может быть отнесен к числу циклически стабилизирующихся, что происходит, как правило, после 15 циклов нагружения. [c.405] Вернуться к основной статье