авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 || 3 |

Разработка методов расчета конструктивной прочности базовых элементов нефтегазовых объектов

-- [ Страница 2 ] --

Базируясь на многочисленных литературных и полученных в работе экспериментальных данных для оценки взаимосвязи , геометрических характеристик повреждений и исходных механических свойств (Ктв, Птр) металла, обоснована следующая аналитическая зависимость:

, (2)

где относительное удлинение; ; Ктв = т/в (т, в – пределы текучести и прочности).

Зависимость kтр(mh) показана на рисунке 3. Эта зависимость имеет минимум при и kтр = Птр.

  Зависимость коэффициента-70

Рисунок 3 – Зависимость коэффициента трещиностойкости kтр

от относительной глубины mh

В работе показана возможность использования kтр при оценке несущей способности базовых элементов НГО, для которых невозможно и нецелесообразно определять радиус кривизны в областях с максимальной концентрацией напряжений (вершины угловых переходов на рисунках 4 и 5).

Базируясь на подходе, развиваемом в ГУП «ИПТЭР» (проф. Р.С. Зайнуллин и проф. К.М. Гумеров), базовые элементы с острыми угловыми переходами заменены на эквивалентные модели с трещинами (рисунки 4 и 5). Главным условием при такой замене является соблюдение равенства площадей нетто-сечений элемента и модели . Для рассматриваемых моделей для консервативной оценки ресурса (в запас прочности) можно принимать: и принимать модель с односторонней трещиной (рисунок 4, б). За величину необходимо брать сумму: , где максимальное значение выступа в элементе.

При возможности определения угла перехода величину следует заменять величиной с использованием формулы: , где . К примеру, если , то величина .

В дальнейшем на основании формулы (1) определяется величина kтр при заданном . При оценке следует иметь в виду, что его величину необходимо относить к сумме .

Более сложной является задача по оценке несущей способности элементов с угловыми переходами, когда их вершина имеет конечную величину радиуса кривизны . Ориентировочную оценку прочности элементов с различными (или то же самое при изменении ) можно производить по критерию локальной потери устойчивости пластических деформаций. Для этого по известному значению с использованием формулы Нейбера находят величину коэффициента концентрации пластических деформаций , где коэффициент деформационного упрочнения стали, который примерно равен относительным равномерным удлинению и сужению .

В дальнейшем с использованием критерия локальной неустойчивости пластических деформаций можно показать, что для концентраторов, не снижающих рабочее сечение базовых элементов, коэффициент прочности будет определяться формулой:

, (3)

где – разрушающее окружное напряжение трубы (обечайки) с повреждением; предельное значение (предел прочности); ; полное относительное сужение. Если концентратор напряжений (повреждение) снижает толщину стенок , то

. (4)

Анализ формулы (3) показывает, что при величина с для стали 17ГС ( и ) равна единице (с= 1,0). При с снижается с ростом (рисунок 6). Между тем, для труб из стали 17ГС: .

Рисунок 6 – Взаимосвязь с (), рассчитанная по формуле (3)

В работе доказано, что параметр с связан с пластическими характеристиками и в соответствии с формулами:

. (5)

Здесь показатель степени изменяется от 0,125 до 0,5 . Уменьшение пластичности стали приводит к снижению параметра (рисунок 7, а). Рост снижает с, но в ограниченном интервале . В области с kтр (рисунок 7, б).

Отмеченные закономерности согласуются с общими положениями механики разрушения и опытными данными других авторов.

– по формуле (5); – эксперимент [ГУП «ИПТЭР»]

Рисунок 7 – Зависимости с (а) и с (б)

1 и 2 – данные других авторов (Р.С. Зайнуллин); 1 и 3 – по формуле (6)

Рисунок 8 – К оценке с (ml)

Формулы (2) и (5) адекватно отвечают базовым элементам НГО с протяженными кольцевыми и продольными концентраторами напряжений (например сварными швами) и повреждениями. Если их протяженность меньше диаметра труб (обечаек) , то при оценке возникает необходимость введения поправок, оцениваемых параметром :

, (6)

где коэффициент прочности базового элемента с протяженным повреждением (рисунок 8). Видно, что предлагаемый подход адекватнее отражает известные закономерности механики трещин и разрушения.

В четвертой главе произведена оценка конструктивной прочности базовых элементов НГО из низколегированных сталей в различных структурно-прочностных состояниях.

Эффективность нефтегазового оборудования и трубопроводов во многом предопределяется их производительностью и уровнем безопасности эксплуатации. Решение этих проблем непосредственно связано с рациональным применением для их производства сталей повышенной и высокой прочности. В ряде случаев наиболее эффективным направлением повышения прочности низколегированных сталей является термическое упрочнение (улучшение). В связи с этим возникает задача оценки взаимосвязи характеристик безопасности оборудования из низколегированных сталей после соответствующей термической обработки (или в различных структурных состояниях).

Исследованию подлежали низколегированные стали типа 16ГС (17ГС, 17Г1С, 16ГН, 14ГН и др.), для которых эквивалент углерода . При этом содержание углерода в сталях изменялось в пределах . Толщина листового проката во всех образцах составляла .

Большинство испытаний проводились на образцах в горячекатаном (Г), нормализованном (Н) и термически улучшенном (У) состояниях металла. В ряде образцов изменяли температуру отпуска после закалки. В частности, на рисунке 9, а показаны зависимости изменения твердости по Виккерсу от образцов с различным содержанием углерода. Эти зависимости аппроксимируются следующими линейными функциями соответственно для сталей марок 16ГС и 14ГН: и . В нормализованном и горячекатаном состояниях структура и механические характеристики сталей изменяются незначительно (рисунок 9, б, в, г).

Диаграммы растяжения исследуемых сталей достаточно хорошо описываются степенными функциями следующего вида: , где и истинные напряжения и деформации; и n – константы сталей ( константа прочности, МПа, а n – константа упрочнения, не имеющая размерности). Основные механические характеристики, в том числе параметра , приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристики безопасности эксплуатации низколегированных сталей в нормализованном (Н) и термически улучшенном (У) состояниях

№ п/п С, % Сэ, % т, МПа Ктв = т/в С, МПа n 5, % , % iв/т
Н У Н У Н У Н У Н У Н У Н У
1 0,11 0,290 325 425 0,70 0,77 840 920 0,28 0,130 35 22 64 60 1,82 1,55
2 0,11 0,324 325 445 0,68 0,78 820 860 0,215 0,135 34 21 62 58 1,82 1,46
3 0,17 0,313 400 635 0,70 0,83 930 1010 0,245 0,117 25 16 53 47 1,70 1,24
4 0,15 0,320 335 495 0,69 0,82 870 885 0,200 0,125 28 18 62 57 1,88 1,40
5 0,17 0,340 365 555 0,68 0,79 910 1020 0,200 0,121 27 17 56 49 1,82 1,43


Pages:     | 1 || 3 |
 








 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.