ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Оценка трещиностойкости сварных сосудов из "Сертификация нефтегазохимического оборудования по параметрам испытаний" Крупногабаритное сварное технологическое оборудование для нефтегазовых отраслей промышленности - абсорберы, газосепараторы, пылеуловители, реакторы гидрокрекинга, а также магистральные нефте- и газопроводы и др., эксплуатируются в сложных условиях механического нагружения и внешних воздействий (температур, изменяющихся в диапазоне от -70 до 560°С, коррозионноактивных сред, силовых нагрузок). Отмеченные факторы могут способствовать развитию трещиноподобных дефектов, возникающих в процессе изготовления (например, горячие и холодные трещины, трещины повторного нагрева) или эксплуатации (например, при отслаивании плакирующего слоя) конструкций и их преждевременному выходу из строя в результате частичного или полного хрупкого разрушения. [c.236] Существующие нормы и методы расчета на прочность [1-3] не учитывают наличия трещиноподобных образований в основном металле и в сварных соединениях, несмотря на то, что дефекты типа микроскопических трещин, способных в определенных условиях к росту, являются обязательным показателем современных конструкционных материалов. Поэтому в практике эксплуатации сварных конструкций нередко встречаются случаи их разрушения. Достаточно упомянуть такие случаи в Урта-Булаке (разрушение пылеуловителей из стали 10Г2ФР, на Оренбургском и Астраханском газоперерабатывающих заводах, разрушение продуктопровода ШФЛУ в Башкирии (август 1989 г.), газопровода в Норильске (ноябрь 1989 г.). [c.237] Следует отметить, что при определенном сочетании факторов, ответственных за хрупкую прочность, разрушение сварных конструкций, особенно толстостенных, может произойти даже в процессе производства или при гидроиспытании. Такие случаи описаны в литературе [4]. [c.237] Достигнутый к настоящему времени уровень развития механики разрушения позволяет эффективно решать задачи, связанные с определением трещиностойкости высокопрочных материалов. Однако, применительно к сталям средней и низкой прочности с СТв = 500-600 Н/мм , являющимся основным конструкционным материалом в газонефтехимическом машиностроении, использовании положений линейной механики разрушения оказывается в ряде случаев необоснованным из-за значительной пластической деформации в этих материалах в области неупругого деформирования вблизи контура трещины. Отмеченное обстоятельство предопределяется типом напряженного состояния, зависящим также от толщины металгга. [c.237] Основным параметром трещиностойкости является коэффициент интенсивности напряжений Кс - количественная характеристика поля напряжений на стадии возникновения разрушения вблизи вершины трещины. Критическое значение коэффициента интенсивности напряжений - Ki - это предельное значение Кс при наибольшем стеснении пластической деформации, т. е. в условиях плоской деформации, соответствующих разрушегшю отрывом, т. е. хрупкому. [c.238] Для расчетной схемы 1, соответствующей бесконечной пластине с трещиной 2I, нагруженной равномерно распределенными напряжениями растяжени а, значение Y, = 1. [c.239] Представленная выше формула для определения параметра формы трещины (4.6) действительна для условия а/а, = I в интервале изменения С// от О до 0,5. При этом значение Q изменяется от 0,7 до 2,2. [c.239] Более удобно оценивать критичность трещины по величине ее площади F, принимая в качестве критического размера параметра а. [c.241] Таким образом, в данном подходе к решению задачи определения трещиностойкости одним из основных факторов, определяющих опасность хрупкого разрушения, является отношенение S/Li . В интервале S/L[ 0,5...1,0 опасность такого разрушения велика. [c.241] Величина параметра Lie, как видно из табл. 4.1, зависит от температуры. [c.241] Примечание приведены значения ат, ав. Si , полученные в работе [6]. [c.242] Для сравнения отметим, что для высокопрочных сталей Lie 1...10 мм и слабо зависит от температуры. [c.242] В связи с отмеченной температурной зависимостью Lie опасность хрупкого разрушения конструкций из малоуглеродистых и низколегированных сталей резко возрастает по мере снижения температуры. [c.242] Значения параметров, характеризующих механические свойства и трещиносгойкость четырех марок низколегированных сталей, представлены в табл. 4.2 4.3 4.4. [c.243] НИИ с осью ординат определяем величину К(с данной стали, равную 2125 Н/ммЗ/2, затем, продолжая горизонталь в квадранте 2 до ее пересечения с кривой, соответствующей ат = 370 Н/мм2, находим точку в , опускаем из нее перпендикуляр на ось абсцисс и находим точку г , соответствующую f.Kp = 10,2 мм. Продолжая перпендикуляр в квадранте 3 до пересечения с наклонной прямой, находим точку д , через которую проводим горизонталь до пересечения с осью ординат, и находим точку е , которой соответствует величина = 2,6 мм. Продолжая горизонталь в квадранте 4 на ее пересечении с кривой dl/dN для а, = 370 Н/мм 2, находим точку ж . Затем опускаем перпендикуляр из этой точки на ось абсцисс, определяем точку з , соответствующую N = 600 циклов. [c.246] Таким образом, допускаемое количество циклов, которое вьщерживает сталь данной марки, соответствует 600. Следует отметить, что расчеты выполнены для наиболее жестких условий нагружения, исходя из предположения, что а = а,. [c.246] Поскольку фактические значения а меньше, чем а,, то определенная таким образом долговечность гарантируется с определенным запасом. [c.246] Одним из важных параметров является температура гидроиспытания. Основным принципом безопасности сосудов вьюокого давления является следующий нагружение сосуда должно осуществляться в таком диапазоне температур и напряжений, в котором ни одна из возможных трещин в металле не может перейти к нестабильному распространению. т. е. привести к хрупкому разрушению конструкции. [c.246] Вернуться к основной статье