Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 [ 40 ] 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101

П о излому образца определяют относительную глубину трещины

n = d / h. (3.9)

Находим среднее напряжение в нетто-сечении асо в момент разрушения по формуле:

Gco = . (3.10)

Определяют параметр статической трещиностойкости атр при данном значении из выражения

а.р =асо/ а,. (3.11)

Учитывая, что при ц 0 и ц 1 значение асо ав, зависимость атр(п) аппроксимируют следующей формулой:

а.Р (ц) =1 -(1 -аз))цц{(fЦy, (3.12)

где аэ, цэ - экспериментально полученные значения.

Полученная зависимость атр(ц) является характеристикой статической трещиностойкости данной стали с конкретно заданной толщиной h. Эта же сталь с другой толщиной стенки может иметь другую зависимость атр(ц).

Подставляя в выражение атр(ц) значения ц = 0,5, получаем

а0,5 = 1 - 4 1 (-а- ). (3.13)

Величина а0,5 является основной расчетной величиной, получаемой из статического разрушения образцов с трещиной.

Эту величину следует определять по трем образцам как среднее арифметическое результатов испытаний.

В режиме циклического нагружения основными характеристиками трещиностойкости являются параметры Са, па или Се ne в соответствии с формулами Пэриса-Махутова [11, 12, 53, 63, 46, 61 ]. Для экспериментального определения этих величин изготовляют образцы с трещиной, с той лишь разницей, что исходную суммарную глубину надреза + трещины! устанавливают равной приблизительно d = h/3. Количество таких образцов должно быть не менее 5.

Образцы с трещиной нагружают в отнулевом режиме

(аmin/аmах = 0). Максимальное должно соответствовать условию

АК = 0,5Kc,

номинальное напряжение

(3.14)

где АК - размах изменения коэффициента K при испы1тани-ях; K - коэффициент интенсивности напряжений или деформаций; Кс - предельное значение этого коэффициента (при нагрузке, соответствующей условию К= Кс, происходит разрушение образца с трещиной).

При отнулевом режиме испытаний Kmin =0, поэтому

АК = Kmax - Kmin = Kmax. (3.15)

Значения параметра K определяют по формулам «механики разрушения» (см. ниже).

В процессе циклических испытаний образцов с трещинами наблюдают за ростом трещины и по результатам наблюдений строят зависимость (d - N), как показано на рис. 3.4.

Далее на кривой (d - N) выбирают две точки c значениями d1 и 0,4h и d2 и 0,5h; графически находят соответствующие производные (см. рис. 3.4).

d (d)

= tg (P1) = A1;

d(d)

= tg (P2) = A2.

(3.16)

Рис. 3.4. К определению характеристик циклической трещиностойкости металла трубы

Искомые параметры циклической трещиностойкости вычисляют по формулам:

n = ln (А1/ А2) ;

In (AK1/ AK2)

C = n (3.17)

(AK1 )n (AK2 )n

По данному алгоритму можно определить как силовые параметры циклической трещиностойкости Са, na , так и деформационные Се n,. При этом разница в том, что вместо коэффициента K берут в первом случае Ka - коэффи-циент интенсивности напряжения (КИН), во втором случае берут KIе - коэффициент интенсивности деформаций (КИД).

В предложенном эксперименте самое трудное - следить за ростом трещины и правильно определить значение d. Для повышения достоверности измерения глубины трещины существуют специальные методы [87].

П риближенные значения искомых параметров для сталей, применяемых в магистральных нефтепроводах, допускается определять по формулам:

ne = 1 + m;

Ce =-1-+r. (3.18)

e 2n[-500ln (1 -Т , )m+1

Таким образом, для выполнения расчетов необходимо задать следующие исходные параметры, описывающие механические характеристики металла труб:

условный предел текучести а02;

условный предел прочности ав;

параметр упрочнения диаграммы деформирования m; условная деформация в момент разрушения ев; модуль упругости Е;

поперечное сужение равномерное в момент разрыва Тк; поперечное сужение на разрушенном сечении Тв; параметры циклической трещиностойкости n и C; параметр статической трещиностойкости атр или а05 ; предельное значение коэффициента интенсивности напряжений Kс.

Значения всех этих величин можно определить испытаниями образцов (см. рис. 3.1).