ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Современные подходы к оценке работоспособности оборудования оболочкового типа из "Обеспечение работоспособности оборудования в условиях механохимической повреждаемости" Параметр определяется методами сопротивления материалов, теории упругости, механики трещин и др. и включает в себя компоненты тензора напряжений, зависящие от геометрических характеристик конструкции, внешних силовых нагрузок, упругих свойств материала и др. Коэффициент запаса прочности характеризует уровень напряжений при эксплуатации изделия и устанавливается в зависимости от условий работы на основании статистических данных о работоспособности подобных конструкций. Параметр п косвенно оценивает качество технологии изготовления, расчетов на прочность, материала и др. [c.25] Анализ нормативных материалов по расчетам на прочность оборудования оболочкового типа показывает, что, независимо от их конструктивных особенностей и условий работы, толщина стенки определяется по одной из приведенных формул (1.5)-(1.9). Уровень мембранных окружных напряжений в цилиндрических и сферических элементах в соответствии с нормами на прочность [64-66] составляют около 0,6. .. 0,7 от предела текучести металла ат. Аналогичную напряженность регламентируют стандарты ASME (США) 1331 и 1592-10, BS 1515 (Великобритания) и ФРГ [225]. Указанный уровень номинальных напряжений оборудования при должном качестве изготовления и работе в нормальных условиях эксплуатации, как показывает практика эксплуатации, обеспечивает назначенный ресурс работы. Однако, в условиях коррозионного воздействия рабочих сред и нестационарных нагрузках картина сильно изменяется. [c.27] По данным ВНИИТнефть для обсадных колонн а = 0,001 и Ь = 0,18 для промысловых трубопроводов [219] а = 0,49 и Ь = 0,72. Ингибиторная защита снижает эти коэффициенты до а = 0,0924 и Ь = 0,6462. [c.27] Все это указывает на необходимость учета при проектировании оборудования динамики процессов взаимодействия рабочей среды и напряженного металла. [c.29] Нестационарность нагружения приводит к накоплению повреждений в металле и усталостному разрушению. Для сосудов и аппаратов характерна малоцикловая усталость [128, 195], ускоряемая наличием коррозионных сред [132]. Рассмотрим основные закономерности разрушения в условиях малоциклового нагружения. [c.29] Показатель степени т в этих формулах зависит от механических характеристик металла. Стали с высоким показателем т характеризуются более низким отношением временного сопротивления к пределу текучести. Например [236], с повышением Ств с 700 МПа до 1400 МПа коэффициент Шц изменяется от 0,5 до 0,65. Эта зависимость аппроксимируется формулой т = 0,5 + 0,0002 (Ов-700). Заметим, что параметр тПц коррелирует с коэффициентом деформационного упрочнения т. По данным, приведенным в работе [276], при т 0,15, тц 0,2. При т 0,15 параметр Шц линейно зависит от коэффициента деформационного упрочнения тц= 0,2 + 2,4 (т - 0,125). [c.30] В области концентраторов напряжений и участках с разными механическими свойствами реализуется объемное напряженное состояние. Анализ литературных данных показывает, что долговечность при малоцикловой усталости существенно зависит от схемы напряженного состояния. При переходе от одноосного к двухосному напряженному состоянию под давлением долговечность снижается до 30% [278]. Долговечность металла при = 1,0 (сферические сосуды) примерно в два раза меньше долговечности металла при т = О [278]. Однако, при использовании вместо главных деформаций Sa = Se (89 - окружная деформация сосуда), интенсивности деформации Si, при расчете амплитуды деформаций, кривые долговечности практически совпадают. [c.32] Параметр X зависит от температурно-скоростных факторов и показателя жесткости напряженного состояния оцениваемым отношением шарового тензора к девиатору. [c.33] Такая же тенденция отмечается при испытаниях в коррозионной среде. Отмеченные закономерности позволяют сокращать трудоемкость построения кривой долговечности сварных соединений с различными концентраторами. [c.38] Возможны и несколько отличающиеся от описанных кривые долговечности (рис. 1.7,в и г). В табл. 1.2 приведены значения характеристик кривых усталости углеродистых, низколегированных и нержавеющих сталей в растворах хлоридов, характерных оборудованию, для подготовки нефти. Кривые усталости углеродистых сталей на воздухе и пластовой воде сопоставлены на рис. 1.7, д. [c.38] Характеристики малоцикловой коррозионной усталости углеродистых, низколегированных и нержавеющих сталей. [c.40] Примечание Для углеродистых сталей значения параметров кривых коррозионной механической усталости получены на основании данных работы [225]. [c.40] Определение параметров диаграммы циклической трещиностойкости в коррозионно-активных средах производится с соблюдением особых условий, в частности, постоянства значения pH среды в процессе испытаний образцов и др. [205]. Иногда диаграммы циклической трещиностойкости строят в координатах Уц-1 -интеграл [222 и др]. [c.42] Рассмотрим некоторые подходы механики разрушения к оценке предельного состояния при статическом нагружении. [c.43] ПО этим формулам, заметно отличаются. В работе [191] отмечается, что для низколегированных сталей более удовлетворительные результаты получаются при использовании формулы (1.28). [c.45] Для конструкций оболочкового типа образование сквозных несплошностей следует считать разрушением, поскольку это связано с разгерметизацией и утечкой продукта, хотя при этом возможно протекание нормальный их работы. Кроме того, сквозные несплошности часто обнаруживаются до и в процессе эксплуатации конструкции. Поэтому практический интерес представляет оценка прочности сосудов с несквозными трещинами. Поверхностный дефект, в отличие от сквозной трещины, характеризуется двумя размерами длиной и глубиной, что заметно усложняет анализ напряженного состояния моделей. [c.47] Оценка по формуле (1.36) заметно завышает значения СТекр для труб с короткими несквозными трещинами. Эмпирическая формула (1.34) консервативна к оекр (/) практически во всем диапазоне /. [c.48] Вернуться к основной статье