Республика Казахстан (стр. 1 )

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ

РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН

МЕХАНИКА ЖӘНЕ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЦЕССТЕРІН ҮЛГІЛЕУ

МЕХАНИКА И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕХНОЛОГИИ

Ғылыми-теориялық жүрнал. 1994 жылдың қаңтарынан бастап, жылына екі рет шығады.

Научно-теоретический журнал. Выходит 2 раза в год с января 1994г.

2011-1

ТАРАЗ

САРАПТАУ АЛҚАСЫ

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ

(Шымкент)

(Караганда)

(Туркистан)

(Москва)

(Москва)

(США)

(Алматы)

(Шымкент)

(Шымкент)

Бас редакторы:

Главный редактор:

Редакторы: Д.К. Джакияев

Корректор:

Меншік иесі: «Қазақстан Республикасы білім және ғылым Министрлігінің атындағы Тараз мемлекеттік университеті» Республикалық мемлекеттік қазыналық кәсіпорыны.

Собственник: Республиканское государственное казенное предприятие «Таразский государственный университет им. Министерства образования и науки Республики Казахстан».

Тіркеу номері

№ 000(23.11.1993), (4.02.1999), (08.10.2003)

Регистрационный номер

Мекен-жайы:

Тараз, ул. Толе-би, 60

Адрес:

Электронная почта:

[e-mail]

Электрондық пошта:

Формат 70х180. 1/16. Уч. изд. л. 24,3. Усл. п.л. 21,3. Тираж 300. Заказ 315.

Издательство «Тараз университеті» ТарГУ им.

г. Тараз,

© Таразский государственный университет им.

Механика жӘне технология процесстерін үлгілеу

МЕХАНИКА И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ

ТЕХНОЛОГИИ, 2011, № 1,с.3-7

ӘОК 624.042.5:074.433

, , ікбаев

ТЕМПЕРАТУРАЛЫҚ ӘСЕРЛЕРДІ ЕСКЕРЕ ҮЛКЕН ҚЫСЫМДА ЖҰМЫС ІСТЕЙТІН ЖОҒАРЫ БЕРІКТІ СЫМ ОРАМАСЫМЕН КҮШЕЙТІЛГЕН ЦИЛИНДРЛІК ҚАБЫҚШАНЫ ЕСЕПТЕУ

Техниканың көптеген салаларында үлкен ішкі қысымда жұмыс істейтін қабықшалардың беріктігін арттыруда қабықша қабырғасын сыртынан жоғары берікті профильмен немесе сыммен орау қолданылады [1,2].

Мұндай құрама қабықшаның мәні жоғары берікті сымды ораумен қабықша қабырғасында пайда болатын жұмыстық кернеулердің бір бөлігін сымды орамаға тарату және беріктігі төмен қабықша қабырғасының жүктелуін азайту болып табылады.

Алдын ала кернеулеу кезінде қабықша қабырғасында жұмыс кернеулеріне теріс таңбалы кернеулер пайда болып қабықшаның көтергіш қабілетіне қосымша қор береді.

Ішкі қысымында қабырға қалыңдығы , радиусы R, температураның өзгеруін ескере, ұзына бойы созылған жабық цилиндрлік қабықшаның кернеулену деформациялану күйін қарастырайық.

1 суретке сәйкес, қабықшаның бойлық өсіне салыстырмалы бұрышпен сым оралсын. Құрама қабықшаның келтірілген қалыңдығы сымның көлденең қима ауданы мен сым орамасының қадамының қатынасына тең.

Сурет 1 – бұрышта сыммен оралған қабықша элементі

Қиғаш алаңшада туындайтын кернеулерді анықтау формулалар негізінде орама қабатында пайда болатын және күштерімен орама талшығы өсі бойындағы салыстырмалы деформациялар арасындағы тәуелділікті анықтайық:

(1)

мұнда - қаптама материалының серпімділік модулі, - салыстырмалы деформация (ұзаруы).

Температура өзгеруін ескере және өстері бойынша орама элементіндегі салыстырмалы деформацияны келесі түрде жазамыз:

, (2)

мұнда - орамадағы температуралық деформация.

(1) теңдеуде (2)-ні ескере, орама элементі шектеріндегі күштер мен деформациялар арасындағы келесі тәуелділікті аламыз:

(3)

Орама симметриялылығын ескере орама элементі шектеріндегі жанама күштер нөлге тең деп қабылдаймыз.

Сонда , .

Қабықшадағы күштер, кернеулер мен деформациялар арасындағы тәуелділікті келесі түрде жазамыз:

(4)

(5)

мұнда - қабықша қабырғасындағы температуралық деформация, - қабықша қабырғасындағы бойлық және шеңберлік кернеулер.

Сымды орау кезінде қабықша мен сымның температурасы бірдей болады деп қабылдасақ және пайдалану барысында олардың температурасы дан - ға дейін өзгереді деп қабылдайық.

Тепе-теңдік шарты келесі түрде жазылады:

, (6)

,

мұнда - бойлық созушы күш.

(3) және (4) өрнектерді (6) теңдеуге қойсақ, және деформацияларын анықтайтын келесі теңдеулер жүйесін аламыз:

(7)

Келесі белгілеулерді ендірейік:

,

.

және - ке салыстырмалы (7) теңдеуді шешейік:

; (8)

. (9)

Кернеулерді келесі формулалардан анықтаймыз

; (10)

; (11)

. (12)

(8) және (9) теңдеулер мәндерін (10), (11) және (12) өрнектерге қойсақ қабықша қабырғасындағы және орама қабатындағы кернеулерді анықтайтын формулаларды аламыз:

(13)

(14)

; (15)

Цилиндрлік қабықшаларға сым орамасын бұрыштап ораған кезде конструкцияның тиімді шешімін қабықша мен ораманың негізгі сипаттамаларын реттеу арқылы алуға болады, себебі серпімділік модульдердің, және коэффициентерінің, беріктік және аққыштық шектерінің қатынастары құрама қабықшаның салмағы мен көтергіштік қабілетіне үлкен әсерін тигізеді.

болған кезде қабықша мен орамада пайда болатын кернеулер компоненттерін есептеу формуларын (13), (14) және (15) формуларынан алуға болады. Бұл кезде

; (16)

; (17)

. (18)

Алдын ала кернеулеу дәрежесі мен орама қабаты қалыңдығын таңдау арқылы сым талшығын бұрышта ораған кезде қабықшадағы шеңберлік кернеулерін азайтуға және оларды бойлық кернеулерімен теңестіре теңберікті конструкция алуға болады. Қысымның өсуі себебінен қабықшаның қирауы көлденең бағытта жүреді, ал қабықша қалыңдығын қосымша өсіру беріктігін асыруға әкеледі.

Температуралық кернеулерді ескере жоғары берікті сым орамасымен күшейтілген цилиндрлік қабықшаларды есептеу формулалары қабықша қабырғасы мен орамадағы қабықша мен ораманың әр түрлі параметрлерінде шеңберлік және бойлық кернеулерді анықтауға мүмкіндік береді.

ӘДЕБИЕТТЕР

1. , , Рамазанов напряженные металлические листовые конструкции. – М.: Стройиздат, 1979.– 192 с.

2. Воеводин напряженные системы элементов конструкций. – М.: Стройиздат, 19с.

М. О. Әуезов атындағы ОҚМУ Редакция түскен күні

Шымкент қ. 18.02.2011ж.

_________________________

Механика жӘне технология процесстерін үлгілеу

МЕХАНИКА И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ

ТЕХНОЛОГИИ, 2011, № 1,с. 8- 12

УДК 622.692.4.053

, ,

Магистралды газ құбырларының ЭКСПЛУАТАЦИЯЛЫҚ қауіпсіздігін ӨСІРУ ЖОЛДАРЫ

Пайдалы қазбаларды, ең алдымен мұнай мен табиғи газды өндірудің жыл сайын өсімі, оларды тасымалдайтын, өңдеп сақтайтын өнеркәсіптер қуаттылығының жүйелік артуы, сонымен қатар технологиялық процестердің қарқынды дамуы Республиканың жағармайлық-энергетикалық кешенінің маңызды буыны болып саналатын құбыр транспорты алдында, оның ішінде магистралды газ және мұнай құбырлары жүйелеріне бірқатар талаптар қояды. Магистралды газ және мұнай құбырлар апаттары адамдардың денсаулығы мен өміріне үлкен қаупі бар, ірі экономикалық және әлеуметтік шығындар әкеледі, сондықтан да жауапты техникалық объектілердің тобына жатады.

Бүгінгі таңда магистралды құбырлардың құрылысы оның геометриялық өлшемдері мен жұмыстық қысымының артуымен сипатталады. Бұл өз кезегінде магистралды құбыр конструкцияларын пайдалану кезінде жауапкершілік пен сенімділіктің үлкен дәрежесін қажет етеді. Қазіргі нормативтік – техникалық құжаттарда материалдар мен конструкцияларға қойылатын нақты талаптар бекітілген [1]. Оларды пайдаланудағы қауіпсіздікті қамтамасыз ететін беріктікке және орнықтылыққа есептеу әдістемесі, оларды сынаудағы талаптар, коррозиядан қорғау сұрақтары нақты белгіленген.

Бірақ магистралды газ құбырларын жобалау нормаларын талдау оларды қауіпсіз пайдалану мен қауіпті апатты алдын алу сұрақтарында, қауіпсіздігі, беріктігі мен жұмыстық қорын нормалық қамтамасыз етуінде бірқатар әдістемелік қателер жіберілгенін көрсетеді. Бұл қателердің нәтижесі ретінде оларды пайдалану кезіндегі беріктігі мен қалдық қорын дұрыс бағаламау болуы мүмкін. Оның дәлелі ретінде мұнай және газ кешендері нысандарындағы апаттар статистикасын келтіруге болады [2,3].

Мысалы, нормаларда құбыр магистральды ақауланбаған конструкция ретінде қарастырылады, ал (15) және (19)[1] формулалардың құрылымы технологиялық және эксплуатациялық ақауларды ескеретін параметрлерсіз. Сондықтан да нормалар бойынша олардың беріктігін есептеуде қолданылатын сенімділік коэффициентін реттеу және қайта қарауға бағытталған ғылыми зерттеулерді талап етеді. Егер нормадағы коэффициенттер жүйесін қарастырсақ (материал мен құбырдың жұмыс шарты, материалдың сенімділік коэффициенттері т. б.) магистралды құбырлардың беріктігін есептеуде қолданылатын бұл коэффициенттердің көпмақсаттылығы жөнінде бірқатар ойлар туады.

Деформацияны есептеуде қолданылатын жұмыс шарты коэффициентінің әр түрлі жағдайда бір мәнін қолдану теория және практика жүзінде дәлелденбеген, не дегенмен бұл коэффициент әр түрлі қирау жағдайында шеңберлік және бойлық кернеулерді есептеуде бір мәнді бола алмайды.

(12) формулада беріктік критерий ретінде құбыр материалының уақытша қарсыласуы алынған, сондықтан да ол ғылыми дәлелдеуді талап етеді. Бірақ бұл параметр материалдың есептік қарсыласуы ретінде пайдалануда. [1] ҚНжЕ бойынша (1), (9), (11) кестелер көмегімен есептелген және мәндерінде (4) [1] формуладан есептелген шамасы -ге тең болады. Анықталған шама нормалық коэффициенттерді пайдалану құбырларды жобалаудағы МЕСТ-ға сүйене, уақытша қарсыласудың минималды шамасына теңелетін нормалық қарсыласу 1,5 … 2,9 есе кемиді. Бұл жағдай беріктікті есептеуде 1,5 … 2,9 қор коэффициентін ендірумен тең және құбыр қабырғасы үлкен қор коэффициентімен есептеліп, үлкен материал шығынына алып келеді.

Сонымен қатар, (12) және (13)[1] формулалары қирауға әкелетін ақаулар мен кемістіктерді, олардың өлшемдерін, құбыр болаттарының пластикалық қасиеттерін, деформациялық беріктену коэффициенттерін ескермейтіндіктен үлкен қателікті, жуықты баға береді.

Нормалық есептеулерге пайдаланылу кезінде қысым мен температураның өзгеруінен пайда болатын жүктемелер үйлесімі, геометриялық пішімінің өзгеруі қарастырылмайды, сондықтан, бірінші кезекте құбырлардың эксплуатациялық номиналды және жергілікті жүктелуін математикалық тұрғыдан зерттеу қажеттілігі туындайды.

Магистралды құбырлар құрылысы мен оны пайдалануды реттейтін нормативтік-техникалық құжаттарда ұзақ мерзімде құбыр металының механикалық қасиеттерінің өзгеруі қарастырылмағанын айта кету керек[1,4,5]. Сондықтан да құбырды пайдалану мерзімінде оның металының механикалық қасиеттері өзгермейтіндігі жанама түрде болжамдалған. Бірақ [6,7] зерттеулерге сүйенсек, магистральды құбырларды ұзақ мерзімде пайдаланудың нәтижесі құбыр металының механикалық қасиеттерінің деградациясы (кері өзгеруі) болып табылады. Сондықтан да беріктік қоры коэффициентін дифференцияциялау арқылы бұл жағдайды нормаларда ескеру қажет.

Практика көрсеткеніндей, құбырлардың саны мен ұзындығының өсуінен жарықша тәрізді ақаулар мен төмен температура әсерінен қирау санының күрт өсуі байқалады. Бұл жағдай құбырлардың үлкен метал сыйымдылығы мен қауіпсіздік дәрежесіне байланысты оның сенімділігін өсіру проблемасын туғызады. Сондықтан да магистралды құбырлардың морттық, квазиморттық және тұтқырлық қирауға төзімділігіне талаптар күрт өсуде.

Қазір қолданылып жүрген бағалау тәсілдеріне сүйенсек, құбырлардың керекті суыққа төзімділігін қамтамасыз ету үшін төмен температурада пайдалану кезіндегі қирау кездейсоқтығындағы таңдалған беріктік қоры коэффициентінің мәні құбырды нормальды пайдалану кезіндегі қирау кездейсоқтығында таңдалған мәнге тең болуы қажет.

Бұл кезде морттық қирауды зерттеудің кездейсоқтық тәсілі бір жағдайда пайдаланылатын номиналды ұқсас конструкцияның морттық қирауға қарсыласуының таралу функциясын анықтау есебіне және конструкцияның морттық беріктігіне конструкция өлшемдерінің, кернеулердің таралуы мен кернеулену күйінің әсері есептеріне келтірілуі тиіс. Бұл есептер бір-бірімен байланысты және оларды шешу қирау процесінің нақты физика-статистикалық, математикалық үлгілерін тұрғызуды талап етеді.

Бірақ төменгі температуралардағы құбыр болаттарының жарықшаға төзімділік сипаттамалары үлкен ауытқуларға ие және морттық қирау ерекшелігінің кездейсоқтығымен байланысты [8,9].

Сондықтан да морттық қираудың механизмін, төмен температуралардың үлкен диапазонында конструкция элементтерінің жарықшаға төзімділігін статикалық талдауға бағытталған зерттеулер жүргізілуі тиіс. Құбырдың жарықшаға төзімділігін зерттеуде жарықшаға төзімділікті бағалау есептерін жүргізу кезінде пайдаланылатын нормаларға ендірілген таралу функциясы мен сенімділік интервалдары анықталынады.

Үлкен көлемді газды тасымалдау қажеттілігі құбырлардың өткізгіштік қабілетін өсіру проблемасын тудырады. Өткізілген зерттеулер нәтижелерін талдау қазіргі жағдайда газ құбырларының өткізгіштігін өсіру екі тәсілмен жүргізілуі мүмкін: газ құбырындағы жұмыстық қысымды және құбыр диаметрін өсіру.

Сондықтан да бірінші қатарға құбырлардың эксплуатациялық көтергіштік қабілетін өсіру проблемасы шығады. Бұл проблеманы шешудің бір жолы ол құбыр құны мен материал сыйымдылығын азайтатын және оның көтергіштік қабілетін өсіретін алдын-ала кернеулеу тәсілі және беріктігі жоғары болаттарды пайдалану болып табылады.

Екіншіден, үлкен көлемді газды тасымалдау проблемасының нақты шешімі құбыр құрылысында өте үлкен диаметрлі ( мм) газ құбырларын қолдану болып табылады. Бірақ бұл диаметрлі құбырларды жалпы өндіру процесін ұйымдастыру қазіргі әлемдік практикада жасалмаған және бірқатар технологиялық қиындықтарды туғызды.

Магистралды газ құбырларының эксплуатациялық беріктігі мен сенімділігін бағалауға бағытталған зерттеулерді ерекше бір топқа біріктіруге болады. Бұл зерттеулердің бағыттарын белгілейік:

- негізгі және дәнекерленген жалғау металдарының механикалық қасиеттерін, кернеуленген күйін, температураны, деформациялану жылдамдығын, технологиялық және конструкциялық факторлар әсерін ескере отырып, дәнекерленген құбырлардың көтергіштік қабілетін бағалауға арналған есептік тәсілдерді жасау;

- компрессорлық және газ тарату станцияларында ерекше жұмыс жағдайларына арналған құбырлар конструкцияларын жасау, жұмысын зерттеу және өндіріске ендіру;

- газ құбырларын тиімді коррозиядан қорғау тәсілдерін зерттеу, жасау, өндіріске ендіру және оның ішінде катодты қорғауды кеңінен қолдану;

- кернеулердің шоғырлану дәрежесін кемітетін шараларды жасау және зерттеу, оның ішінде дәнекерлеу кезінде пайда болатын қалдық кернеулерге аса назар аудару;

- беріктігі жоғары, суыққа және коррозияға төзімді құбыр болаттарының жаңа маркаларын зерттеу;

- магистралды құбырлардың көтергіш қабілетін өсіруге бағытталған тиімді тәсілдерді жасау, зерттеу және өндіріске ендіру.

Ғылыми техникалық жаңа ойларды магистралды газ құбырларын жобалау, құру және пайдалануда оның тиімділігін өсіруде қолдану құбыр болаттарының жаңа маркаларын алудың жаңа шешімдерін, дәнекерлеу технологиясын, құбыр құрылысының сапасын жақсартуды, жаңа дайындау мен жинақтау тәсілдерін ескере жүйелі зерттеулерді талап етеді.

Осыған байланысты тасымалданатын заттың құбырға әсерін эксплуатациялық температураны, коррозияны, қайталанба жүктелуді, материал қасиеттерінің деградациясын және басқа да эксплуатациялық жағдайды ескере отырып, магистралды құбырдың нақты жұмысын жүйелі түрде зерттеу қажет.

Сонымен қатар, магистралды газ құбырларын жобалау, құру және эксплуатациялау бағытында жасалған әлемнің ең үздік мемлекеттерінің тәжірибесін талдап қолдану қажет.

Әдебиеттер

1.  СНиП 2.05.06-85*. Магистральные трубопроводы. Нормы проектирования. М., 1985, 52с.

2. Авария на газопроводе //газета Известия. – 19

3. Никольс и технология изготовления сосудов давления //М.: Машиностроение.- 1975. – 464 с.

4. Правила технической эксплуатации магистральных газопроводов. М.: Недра, 19с.

5. Правила технической эксплуатации магистральных нефтепроводов
. М.: Недра, 20с.

6. , , Росляков труб нефтепроводов. М.: Недра, 19с.

7. , Воробьев длительной эксплуатации на сопротивление усталости трубной стали // Пробл. Прочности. 2000. №6. С.44-53.

8. Мюнзе разрушение в сварных конструкциях. – В кн.: Разрушение. Под ред. Г. Либовица. – М.: Машиностроение, 1977, с. 333-385.

9. Красовский металлов при низких температурах. –Киев: Наукова думка, 198с.

10. , , К расчету предварительно напряженной цилиндрической оболочки с учетом параметров предварительного напряжения. //Материалы международной научно-технической конференции, посвященной 70-летию академика .- Самарканд, 2007. – С.12-15.

М. Әуезов атындағы ОҚМУ Редакцияға түскен күні

Шымкент қ. 21.02.2011ж.

___________________________

Механика жӘне технология процесстерін үлгілеу

МЕХАНИКА И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ

ТЕХНОЛОГИИ, 2011, № 1,с.13-19

УДК 622.691.4.053:539.421

, ,

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ МЕТАЛЛА ТРУБ ГАЗОПРОВОДОВ С УЧЕТОМ ЛОКАЛЬНОГО СНИЖЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

В практике испытаний и эксплуатации магистральных газопроводов известно множество случаев довольно протяженных разрушений. Анализ характера и причин разрушения показал наличие в изломе коротких участков с хрупкиим характером разрушения.

Одной из возможных причин появления в очаге разрыва хрупких изломов может служить локальное снижение температуры металла в вершинах трещин за счет термодинамического расширения газа при разрыве, что подтверждается практикой ликвидации разрывов, при которых наблюдалось обмерзание труб газопроводов и грунта в зоне разрыва.

В условиях, когда по объективным причинам полностью исключить разрушения магистральных газопроводов невозможно, большое значение приобретают исследования, направленные на разработку научно обоснованной методики оценки сопротивляемости металла труб разрушению, предупреждение распространения или управление протяженностью разрушения.

В связи с этим рассмотрим вопросы методической постановки задачи оценки сопротивляемости металла труб газопроводов с учетом возможного локального снижения температуры металла в зоне сквозного дефекта и распространения разрушения.

Воспользуемся известными соотношениями для образца с трещиной, в соответствии с ГОСТ 25.506.-85 [1]:

(1)

(2)

где -критический коэффициент интенсивности напряжений для образца данной толщины при максимальной нагрузке ; –толщина и ширина образца; -разрушающее номинальное напряжение; –поправочная функция, учитывающая геометрию образца и длину трещины.

Представляя разрушающее номинальное напряжение через коэффициент запаса по напряжениям в виде:

, (3)

и, учитывая (1) и (2), получим:

(4)

где – временное сопротивление стали.

Левая часть уравнения (4) отражает трещиностойкость материала трубопровода, а правая часть - характеризует конструкционную трещиностойкость.

Следует отметить, что при выполнении условия вязкости разрушения в виде

(5)

Наиболее опасные хрупкие и квазихрупкие разрушения исключаются.

При невыполнение условия (5) необходимо рассмотреть условие нераспространения хрупкой трещины в соответствии с формулой (4).

Тогда оценку сопротивляемости труб разрушению необходимо производить по критерию, состоящему из двух неравенств:

(6)

(7)

Неравенство (6) устанавливает толщину труб при которой протяжные разрушения трубопроводов невозможны, т. е. устанавливается область вязкого состояния трубной стали.

Неравенство (7) ограничивает область нераспространения трещины в трубопроводе, если толщина его стенки не удовлетворяет условию (6), в зависимости от размера трещины по направлению ее роста, а также уровня действующих напряжений.

На основе неравенств (6) и (7) предлагается усовершенствованная методика оценки трещиностойкости металла труб газопроводов с учетом температурных условий работы, которая в виде алгоритма представлена на рисунке 1.

Рисунок 1- Алгоритм оценки трещиностойкости металла труб с учетом локального изменения температуры.

Согласно алгоритма методика оценки трещиностойкости металла труб магистральных газопроводов с учетом локального изменения температуры в зоне дефекта или разрушения включает в себе следующие этапы:

1. Устанавливаются температурные условия работы трубопровода. Так как температурные условия на концах линейной части трубопровода разные, определяется средняя температура транспортируемого газа по формуле [2]:

(8)

где - температура окружающей среды; - коэффициент Джоуля-Томсона; - температура газа в начале и конце трубопровода; - давление в газопровде в начале и конце трубы; - средняя температура транспортируемого газа.

В случае рассмотрения металла труб в зоне сквозного дефекта для определения расчетной температуры используются основные положения расчета по эффекту Джоуля-Томсона [3], а при случае быстроразвивающейся трещины – нижеследующая формула [4]:

(9)

где - скорость развития трещины разрушения, -начальная скорость потока газа, -начальная температура транспортируемого газа.

Температура газа в зоне распространение трещины может быть установлена и по зависимостям, представленным на рисунке 2.

а) при б) при

Рисунок 2 - Зависимость отношений температур и от скорости потока газа

2. По установленным температурам работы металла газопроводов стандартными испытаниями образцов Шарпи согласно ГОСТ 9454-78, определяется ударная вязкость металла труб.

3. По экспериментально установленным значениям ударной вязкости металла труб при эксплуатационных температурах по нижеследующим формулам определяются нижние и верхние границы возможных значений критического коэффициента интенсивности напряжений [5]:

, (10)

где - модуль упругости и коэффициент Пуассона, - ударная вязкость металла труб.

4. Определяются соответсвующие данным температурным условиям значения характеристик трещиностойкости

5. Назначается или рассчитывается коэффициент запаса прочности . При известных значениях разрушающих номинальных напряжений коэффициент запаса прочности устанавливается по формуле (3).

6. Задаваясь допустимым размером трещины и используя соответсвующие формулы ГОСТ 25.506-85 определяются значения поправочной функции .

7. Значения характеристики трещиностойкости сравниваются с конструкционными характеристиками трубопровода по критериям (6) и (7).

8. Если условия (6) и (7) не выполняются, то предлагается выбрать трубную сталь с большей ударной вязкостью или изменить толщину стенки трубопровода, а также пересмотреть коэффициент запаса.

Предложенная методика позволяет с достаточной для инженерных целей точностью оценить трещиностойкость металла труб с учетом локального изменения температуры, учесть конструктивные и технологические изменения без проведения сложных и трудоемних испытаний на трещиностойкость.

Литература

1.  ГОСТ 25.506-85. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик вязкости разрушения (трещиностойкости) при статическом нагружении. М.: Изд-во стандартов– 61 с.