Главная -> Словарь

Концентраторов напряжений

чести, тем более что, по нашим наблюдениям, очаги растрескивания, как правило, не связаны с имеющимися на поверхности труб концентраторами напряжений, в которых последние могут превысить предел текучести стали.

Таким образом, КР может быть описано в рамках модели, основанной на специфическом воздействии на металл труб карбонат-бикарбонатной среды, образующейся при катодной поляризации, локализации токов анодного растворения при одновременном воздействии растягивающих механических напряжений . При этом кар-бонат-бикарбонатная среда в присутствии кислорода, с одной стороны, пассивирует поверхность стали, тем самым защищая ее от коррозии, с другой — при определенных режимах катодной поляризации инициирует возникновение анодного тока, приводящего к протеканию локальных коррозионных процессов. При этом коррозионному воздействию, в первую очередь, подвергаются границы зерен сталей, которые, во-первых, являются концентраторами напряжений, a, Bo-BTOpHXj еще до приложения механических нагрузок служат очагами активного развития коррозии за счет обогащения какими-либо элементами, а также в связи с их повышенной дефектонасыщенностью. Поэтому в УГНТУ были проведены лабораторные электрохимические исследования причин возникновения анодного тока с количественной оценкой его величины. Исследования выполнялись путем снятия потенциодинамических поляризационных кривых и показали, что действительно в определенных областях наложенных потенциалов поляризации возникают анодные токи, вызывающие электрохимическое растворение металла в полости трещины.

Величина предельного коэффициента отбортовки зависит главным образом от способа получения отверстия под отбортовку и качества поверхности кромок вырезанного отверстия. Способ газопламенной вырезки отверстий без последующей термообработки или зачистки кромок для холодной отбортовки неприемлем из-за образования трещин и разрывов в горловинах, отбортованных даже при коэффициенте отбортовки, равном 0,6—0,8. Неровности и другие дефекты, образующиеся при газопламенной вырезке, являясь концентраторами напряжений, дают начало образованию трещин в металле. При Направляющие горячей отбортовке способ получения отвер- '"""""

Критерий ткр широко применяется для пластических материалов с малым деформационным упрочнением . При значительном упрочнении металла оценку предельного состояния моделей производят на основе неустойчивости пластических деформаций. Установив функциональную зависимость с учетом характера деформационного упрочнения и используя условие неустойчивости, находят критические силовые и геометрические параметры. Заметим, что найденные таким образом критические параметры не являются характеристиками разрушения, а лишь отвечают моменту перехода из устойчивого пластического деформирования в неустойчивое . Тем не менее результаты анализа неустойчивости деформаций находят широкое применение для оценки несущей способности конструкций и полезны при исследовании разрушения материалов, моделей и конструкций с концентраторами напряжений при статическом и малоцикловом нагружении, в частности, моделей с трещинами.

В реальных условиях в материале могут иметься надрезы или острые углы, являющиеся концентраторами напряжений,

Основным требованием к качеству заготовки является соосность высаженных головок с телом штанги. Допустимое смещение головки относительно тела не должно превышать 0,8 мм. Расчеты показали, что при •эксцентриситете между головкой и телом штанги, равном 1,5 мм, напряжения в штангах нозрастают в 1,5 раза, что может привести к преждевременному обрыву колонны. В связи с тем, что штанги работают в условиях циклического нагружения и лишь концы головок подвергают механической обработке, на поверхности их тела не должно быть пороков , являющихся концентраторами напряжений.

Трещины — частичное местное разрушение сварного соединения в виде разрыва. Образованию трещин способствуют следующие факторы: сварка легированных сталей в жестко закрепленных конструкциях; высокая скорость охлаждения при сварке углеродистых сталей, склонных к закалке на воздухе; применение высокоуглеродистой электродной проволоки при автоматической сварке конструкционной легированной стали; использование повышенных плотностей сварочного тока при наложении первого слоя многослойного шва толстостенных сосудов и изделий; недостаточный зазор между кромками деталей при электрошлаковой сварке; слишком глубокие и узкие швы при автоматической сварке под флюсом; выполнение сварочных работ при низкой температуре; чрезмерное нагромождение швов для усиления конструкции , в результате чего возрастают сварочные напряжения, способствующие образованию трещин в сварном соединении; наличие в сварных соединениях других дефектов, являющихся концентраторами напряжений, под действием которых в области дефектов начинают развиваться трещины. Существенным фактором, влияющим на образование горячих трещин, является засоренность основного и присадочного металла вредными примесями серы и фосфора.

Рис. 2. Диаграмма напряжения-деформации образцов с концентраторами напряжений для упругопластического металла трубы

4. Сабылин Е. И. Повышение работоспособности сварных соединений аустенитных сталей с технологическими концентраторами напряжений при статическом нагружении в условиях криогенных температур. 05.03.06. Автореферат.— МИНГ им. И. М. Губкина, 1985.— 17 с.

При усталостном, коррозионно-усталостном разрушении оптимальное содержание углерода, обеспечивающее максимальную выносливость стали с сформированным импульсным упрочнением белым слоем, находится в пределах 0,45—0,65 %.^1ля стали без белого слоя при испытании на коррозионную усталость нет оптимума, а увеличение содержания углерода приводит к монотонному снижению долговечности стали. Импульсное упрочнение эффективно повышает сопротивление усталости и коррозионной усталости стальных образцов с концентраторами напряжений. В условиях усталостного и коррозионно-усталостного разрушения трещины в стальных деталях с белым слоем зарождаются на границе перехода сжимающих остаточных напряжений в растягивающие. При этом уменьшение вероятности возникновения трещин и отслаивания белого слоя связано с перераспределением напряжений в результате пластических сдвигов в зоне повышенной травимости. Эта зона характеризуется меньшей, чем у белого слоя и мартенсита, твердостью и пониженным уровнем сжимающих остаточных напряжений.

Трещины — частичное местное разрушение сварного соединения в виде разрыва. Образованию трещин способствуют следующие факторы: сварка легированных сталей в жестко закрепленных конструкциях; высокая скорость охлаждения при сварке углеродистых сталей, склонных к закалке на воздухе; применение высокоуглеродистой электродной проволоки при автоматической сварке конструкционной легированной стали; использование повышенных плотностей сварочного тока при наложении первого слоя многослойного шва толстостенных сосудов и изделий; недостаточный зазор между кромками деталей при электрошлаковой сварке; слишком глубокие и узкие швы при автоматической сварке под флюсом; выполнение сварочных работ при низкой температуре; чрезмерное нагромождение швов для усиления конструкции , в результате чего возрастают сварочные напряжения, способствующие образованию трещин в сварном соединении; наличие в сварных соединениях других дефектов, являющихся концентраторами напряжений, под действием которых в области дефектов начинают развиваться трещины. Существенным фактором, влияющим на образование горячих трещин, является засоренность основного и присадочного металла вредными примесями серы и фосфора.

Деформация на образце создавалась усталостной машиной по схеме чистого изгиба при отнулевом цикле нагружения. наиболее полно отражающем условия работы металла труб вблизи концентраторов напряжений . Амплитуда деформации - 0,23%. Выбор указанного уровня деформации связан с наличием помимо сварных соединений других концентраторов напряжений на поверхности реальных труб , в которых, в соответствии с результатами проведенных исследований , наблюдается высокая механохимическая активность стали в указанной среде при напряжениях, превы-

Действующие строительные нормы и правила СНиП 2.05.06-85 не предусматривают расчета коррозионно-усталостной долговечности магистральных нефтепроводов, эксплуатирующихся в условиях малоцикловой коррозионной усталости. Для оценки надежности магистральных трубопроводов, эксплуатирующихся в условиях воздействия циклических нагрузок, совместно с Г.И. Насыровой был проведен расчет долговечности магистрального трубопровода для указанных условий. Расчет проводился в соответствии с РД 39-0147103-361-86 с учетом имеющихся на трубе концентраторов напряжений в виде заводских сварных соединений и их дефектов с допустимыми размерами, регламентируемыми указанными строительными нормами и правилами. В указанных условиях металл может работать в упругопластической области.

г снижение числа концентраторов напряжений.

Методы снижения: предусматривай, в конструкциях установку опор, придающих достаточную гибкость и снижающих концентрацию напряжений ; в ответственном оборудовании следует добиваться более равномерного распределения напряжений в окрестности концентраторов напряжений ; 'снижать концентрации напряжений и номинальное напряжение выбором соответствующей геометрической формы проточек ; правильная геометрическая форме соединения и крепления теплообменных трубок с трубными досками также способствует снижению концентрации напряжений ;

В настоящее время, например, трубы нефтепроводов рассчитывают лишь на прочность от действия статических нагрузок, без учета временных факторов разрушения. Между тем нефтепроводы работают в режиме малоциклового нагружения, которое в десятки раз ускоряет процессы повреждаемости металла труб в зоне дефектов и конструктивных концентраторов напряжений. Кроме того,

ности по долговечности равными единице. Положительными эффектами, возникающими после разгрузки оборудования при испытаниях являются: снятие остаточных напряжений; выявление дефектов; реализация в вершине трещиноподобных дефектов напряжений сжатия; притупление вершины трещин и острых концентраторов напряжений; снижение краевых сил и моментов в области сопряжения элементов различной формы и размеров и др. Все эти факторы способствуют повышению работоспособности оборудования.

Таким образом, в области концентраторов напряжений в результате пластической деформации происходит повышение прочностных свойств металла. Это, наряду с другими положительными последствиями гидравлических испытаний может являться одной из причин повышения эксплуатационных характеристик элементов и аппаратов.

Рассматривая диаграмму растяжения металла легко убедиться, что холодная пластическая деформация снижает относительное удлинение примерно на величину предварительного удлинения. Однако, в связи со склонностью предварительно пластически деформированного металла к явлению деформационного старения, указанное снижение пластически может быть более ощутимым. Как известно, запас пластичности металла в основном определяет ресурс конструкции, в особенности, при наличии концентраторов напряжений, цикличности нагружения и коррозионных сред.

Локальные пластические деформации, возникающие в области концентраторов напряжений могут снижать работоспособность элементов при динамическом нагруже-нии и отрицательных температурах. Поэтому проведены следующие опыты. На полосах квадратного поперечного

В процессе нагружения при испытаниях происходит деконцентрация напряжений в области дефектов и концентраторов напряжений.

В окрестности трещиноподобных дефектов и конструктивных концентраторов напряжений возникают локальные пластические деформации. Область с пластической деформацией ограничивается радиусом гт, . Деформации в пластической зоне распределены крайне неравномерно. Очевидно, что непосредственно в вершине трещины максимальные деформации не могут превысить величины, соответствующей истинному сопротивлению разрыву. Приближенно, предельную деформацию Б„Р можно определить по известному относительному сужению образца при разрыве \у по формуле: