ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Методика экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния, статической и повторно-статической прочности труб большого диаметра из "Прочность при изотермическом и неизотермическом малоцикловом нагружении " Состояние экспериментальных исследований статической и повторно-статической прочности трубопроводов. В настояш,ее время накоплен определенный экспериментальный материал по исследованию прочности трубопроводов при статическом и повторно-статическом разрушениях, однако в ряде случаев полный комплекс необходимых д.ля оценки прочности данных отсутствует. [c.145] В работе [89] приводятся результаты испытаний труб диаметром 273, 325 и 529 мм при статическом нагружении их внутренним давлением. Обш,ее количество труб составило 10 штук, в том числе семь бесшовных (диаметром 273 и 325 мм) и три сварных (диаметром 529 мм). Трубы, имеюгцие различную овальность (от 0 до 2,2%), разрушались при давлениях, составляющих 0,91—1,02 от расчетных значений, определяемых на основании значений временного сопротивления (пв) материалов этих труб. Относительное остаточное удлинение периметров труб при разрыве во время испытаний имело достаточно большое значение (от 5,1 до 8,3%). [c.145] Многочисленные данные по исследованию статической прочности труб приведены в работе [И]. Натрубах диаметром 529и 720 мм изучалось влияние различных факторов (горячей и холодной правки труб, продольного надреза, вмятин и овальности сечения труб) на их прочность при статическом нагружении внутренним давлением. [c.145] Испытания труб после горячей и холодной правки показали, что разрушение сопровождалось пластическими деформациями и происходило на уровне напряжений, близких к временному сопротивлению материалов этих труб (0,86—1,04 Он). Статическое испытание труб диаметром 720 мм (6 = 8 мм) при наличии выдержки под давлением (от 70 до 100 кгс/см ) длительностью свыше 100 ч не показало снижения уровня разрушающих напряжений по сравнению с однократным кратковременным нагружением до разрушения. [c.145] Влияние надреза ироверялось на 9-ти трубах из стали 19 Г. Надрезы во всех случаях наносились вдоль труб, длина надреза равнялась 1,2—1,3 м, а глубина 0,8—1,5 мм с радиусом г = 0,5 мм. Снижение разрушающего давления было пропорционально величине ослабления толщины стенки. [c.146] Исследование статической прочности труб при наличии вмятин и овальности сечений показало, что при статическом нагружении происходит устранение в процессе пластического деформирования местных отклонений от правильной геометрической формы трубы и разрушение наступает при напряжениях, равных временному сопротивлению материалов этих труб. Наблюдаемые разрывы имеют место как в зоне продольного сварного шва, так и вдали от него, по основному металлу. [c.146] В работе [11] также приводятся результаты гидравлических испытаний труб до разрушения в Канаде. Испытанию были подвергнуты трубы из стали типа ЗОГ при температурах — 18, —45 и +72° С. Остаточное удлинение периметра труб составило от 3,2 до 5,1%, а разрушающие напряжения 0,93—1,053 от временного сопротивления материала этих труб. Разрушения также имели место как в зоне продольного сварного шва, так и по основному металлу. [c.146] В работе [137] приводятся результаты испытаний при малом числе циклов нагружения сварных газгольдеров диаметром 3000 мм с толщиной стенки 17 мм. Повторное нагружение производилось водой с частотой 3 цикла в минуту. При максимальном пульсирующем давлении мембранные кольцевые напряжения достигали 970 кгс/см . Первая трещина в газгольдере появилась в продольном сварном шве обечайки после 37 000 циклов нагружения. После 38 250 циклов длина трещины достигла 130 мм. На внутренней поверхности были обнаружены также трещины в шпангоуте, т. е. в зоне больших изгибных напряжений. [c.146] В США и Англии были проведены испытания цилиндрических сосудов с патрубками на действие пульсирующего давления. Так, в работе [2761 исследовалась малоцикловая прочность цилиндрических сосудов диаметром 500 мм, в которые были вварены патрубки с применением и без применения подкреплений. Было показано, что в зоне выраженной концентрации напряжений (зона приварки патрубков) после некоторого ограниченного числа циклов устанавливается режим жесткого нагружения (с неизменной амплитудой деформации). [c.147] В работе [108] сообщается о результатах испытаний цилиндрических сосудов из низколегированных сталей марок А-201, А-302 и Т-1. Диаметр сосудов 900 мм, толщина стенки 50 мм. В процессе повторных нагружений внутренним давлением на внутренней поверхности цилиндрической оболочки и около патрубков измерялись деформации. Было обнаружено перераспределение амплитуды деформаций в зонах концентрации напряжений, которое происходило в течение только первых десяти циклов нагружения, что связано с изменением циклических упругопластических свойств материалов. В дальнейшем деформирование в зоне концентрации соответствовало жесткому типу нагружения. Разрушение происходило, как правило, в местах наибольшей концентрации напряжений в диапазоне от 3000 до 90 000 циклов нагружения с образованием трещин, через которые возникла течь, давление в сосуде при этом падало. [c.147] Результаты исследований в упомянутых выше работах, а также в ряде аналогичных работ, позволяют судить о прочности элементов конструкций в условиях проведения опытов. Объем работ по исследованию прочности натурных объектов в условиях малоциклового нагружения явно недостаточен, и проведение таких исследований с целью проверки существующих методов расчета и обоснования методик, учитывающих характер нагружения в зонах концентрации напряжений объектов во время эксплуатации, весьма актуально. Это относится и к сварным трубам большого диаметра, которые используются при сооружении магистральных трубопроводов. [c.147] С учетом отмеченного авторами работы [.5] спроектирована и построена установка, которая для повышения эксплуатационной надежности снабжена шаровым диафрагменным гидроаккумулятором, установленным между механизмом пульсации давления и испытываемым сосудом. Гидроаккумулятор дает возможность изолировать масло в механизме пульсации от жидкости в сосуде. В качестве рабочей жидкости, заполняющей сосуд, используется вода. Последнее обеспечивает экономию, упрощает эксплуатацию установки и проведение экспериментов. [c.148] Гидроаккумулятор 1 (рис. 3.2.1, а) состоит из металлической оболочки и резиновой диафрагмы 2, разделяющей его внутреннюю полость на масляную М и водяную В полости. [c.148] При достижении заданного уровня внутреннего давления в сосуде срабатывает электроконтактный датчик давления 12 и одновременно клапан крана 7 перекрывает линию А и открывает линию Б. В результате давление масла сбрасывается из полости М через дроссель обратного хода 77 в бак 3, избыточное давление в котором отсутствует. Таким образом, избыток воды поступает из сосуда 5 в полость В, и давление в сосуде падает либо до заданного минимального, либо до атмосферного. [c.149] При достижении нижнего значения внутреннего давления в сосуде 5 клапан крана 7 срабатывает и вновь открывает линию А. Управляемый системой автоматики двухпозиционный электромагнитный кран 7 обеспечивает многократное нагружение сосуда 5 внутренним давлением. Позицией 13 на рис. 3.2.1, а обозначен манометр, а позициями 14 и 15— вентили. [c.149] Схема управления нагрузкой и разгрузкой при ручном и автоматическом нагружении показана на рис. 3.2.1, 6. Ручное управление осуществляется с помощью выключателя ВкЗ. При установке ВкЗ в положение а замыкается цепь питания обмотки I двухпозиционного электромагнитного крана 7 (см. рис. 3.2.1. а), его клапан срабатывает и открывает линию А. Начинается процесс нагружения сосуда внутренним давлением. При установке ВкЗ в нейтральное положение сосуд будет находиться под нагрузкой. После переключения ВкЗ в положение 6 (см. 3.2.1, 6), когда замыкается цепь литания обмотки II электромагнитного крана, произойдет разгрузка сосуда. [c.149] Для автоматического управления нагрузкой и разгрузкой сосуда нужно установить ВкЗ в нейтральное положение и нажать кнопку Кн. В исходном положении контакты реле Р1 разомкнуты, при нажатии кнопки Кн реле Р1 срабатывает, замыкая свои контакты. Так как контакты 7, 2 реле РЗ нормально замкнутые, то замыкается цепь питания обмотки I крана 7 и его клапан занимает положение, обеспечивающее нагнетание внутреннего давления. [c.149] По истечении времени сброса внутреннего давления, которое определяется на первом цикле и устанавливается регулятором цепи задержки реле времени РЗ, последнее срабатывает и контактами 1, 2 разрывает цепь питания реле РЗиР4. При этом срабатывает и счетчик импульсов РИ, а клапан электромагнитного крана в результате замыкания контактов 1,2 реле РЗ перебрасывается в положение нагнетания внутреннего давления. Начинается следующий цикл нагрузки и разгрузки. [c.150] Чтобы избежать излишнего нагрева масла, на время сброса внутреннего давления насосный узел отключается. Для этой же цели в электрической схеме предусмотрено управление с помощью контактов реле РЗ электромагнитным пускателем двигателя насосного узла 6 (см. рис. 3.2.1, а). При срабатывании клапана крана 7 на нагнетание двигатель включается. [c.150] Благодаря простоте конструкции и экономичности установка надежна в эксплуатации. В настоящее время такая установка успешно используется в экспериментальных исследованиях несущей способности сварных труб большого диаметра [1, 2, 5]. [c.150] Вернуться к основной статье