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 | 2 ||

Разработка методов расчета конструктивной прочности базовых элементов нефтегазовых объектов

-- [ Страница 3 ] --

 б) в)  Зависимости твердости-146

б) в)

  Зависимости твердости HV-149

Рисунок 9 – Зависимости твердости HV (сплошные линии)

и относительного сужения (пунктир) от температуры отпуска (а), микроструктуры сталей 16ГС (б) и 14ГН (в)

и диаграммы растяжения стали 16ГС (г)

Установлено, что для низколегированных сталей независимо от их структурного состояния отношения их твердости к пределу текучести и временному сопротивлению составляют: и . При этом отношение к : . Термическое упрочнение несколько изменяет это отношение (таблица 1) в сторону увеличения .

Для нормализованных низколегированных сталей отмечается четкое постоянство отношения истинного предела прочности к пределу текучести . Здесь предельная интенсивность напряжений , соответствующая достижению в образце максимальной нагрузки . Этот момент () характеризуется переходом из равномерного (устойчивого) пластического деформирования образца в неустойчивое состояние (шейкообразование). При этом предельные равномерные интенсивности деформаций и напряжений определяются по формулам: . Отсюда следует, что равномерные удлинение и сужение примерно равны величине .

В дальнейшем путем введения понятия среднеинтегрального сужения металла в шейке круглого стержня при растяжении в работе доказано, что основные деформационные характеристики большинства сталей: относительные удлинение , равномерное и полное сужения – находятся в следующей взаимосвязи:

, (7)

где постоянная, определяемая экспериментально. Величина в большей мере зависит от геометрических размеров и формы образцов. Для пятикратных круглых образцов величину можно принимать равной .

По известным значениям и по формуле (7) достаточно адекватно определяются все основные механические характеристики сталей, в частности .

На основании данных таблицы 1 обнаруживается, что в нормализованном состоянии для низколегированных сталей . Однако термическое упрочнение приводит к заметному снижению этого отношения . Очевидно, что величина не зависит от кратности образца.

Анализ результатов испытаний показывает, что в целом термическое упрочнение низколегированных сталей приводит к повышению прочностных и снижению деформационных характеристик (

таблица 1 и рисунок 10). Однако степень снижения деформационных характеристик по конкретным величинам, например по и , существенно отличается. Например, для стали 17ГС (позиция 5 в таблице 1) в сравнении с нормализованным состоянием термическое упрочнение снизило коэффициент деформационного упрочнения и относительное удлинение почти на 40 %. При этом относительное сужение сохранилось практически на прежнем, достаточно высоком уровне. Как известно, величина во многом предопределяет характеристики безопасности эксплуатации конструктивных элементов с концентраторами напряжений, в особенности в условиях повторно-статического нагружения и коррозионного воздействия рабочих сред.

Механические характеристики низколегированных сталей во многом зависят от температуры отпуска , что подтверждается данными рисунка 9, а. При этом в области отмечается аномально резкое снижение относительного сужения . Остальные характеристики, например и , изменяются монотонно от отп (рисунок 10). Возможно, что оптимальной является температура отпуска , при которой кривые и пересекаются, как это отмечается на рисунках 10-12.

Наряду с гладкими образцами были проведены испытания по оценке влияния трещин на несущую способность прямоугольных образцов из стали 17ГС в зависимости от . Образцы изготовлялись и испытывались согласно требованиям соответствующих нормативных материалов. Во всех образцах глубина трещин h составляла половину толщины образцов . Трещиностойкость сталей оценивалась по относительному пределу трещиностойкости kтр, представляющему отношение среднеинтегральных напряжений в нетто-сечении образцов. При температурах отпуска параметр kтр имел постоянное значение, близкое единице . При параметр kтр уменьшается примерно на 20 % (рисунок 11).

  Зависимости и от -206

Рисунок 10 – Зависимости и от

– эксперимент; – по формуле (2)

Рисунок 11 – Зависимость и kтр от Рисунок 12 – Взаимосвязь и

Анализ данных рисунка 12 показывает, что предложенная формула (2) достаточно адекватно отвечает экспериментальным данным.

Таким образом, установлены новые количественные взаимосвязи между характеристиками безопасности эксплуатации базовых элементов объектов нефтепроводного транспорта в различных структурно-прочностных состояниях, обусловленных термообработкой.

Полученные результаты использованы как базовые при разработке в
ГУП «ИПТЭР» методов определения прочности образцов и труб
при испытаниях до разрушения в сероводородсодержащих средах типа
NACE TM 0177-96.

ОНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено, что в отличие от общего машиностроения, большая доля базовых элементов нефтегазовых объектов представляет собой оболочки вращения и их комбинации, что вызывает необходимость оценки напряженности металла с использованием краевых задач теории оболочек в сочетании с подходами механики трещин и разрушения.

2. Базируясь на решениях краевых задач теории оболочек и механики трещин и разрушения, предложена и обоснована аналитическая зависимость для расчетов степени напряженности металла в окрестности наиболее характерных концентраторов напряжений и повреждений в базовых элементах объектов нефтепроводного транспорта.

3. Предложена и обоснована аналитическая взаимосвязь конструктивной прочности базовых элементов НГО с концентраторами напряжений и повреждениями с учетом исходных механических характеристик металла, а также геометрических параметров, характеризующих степень ослабления и напряженности их рабочих сечений в достаточно широком диапазоне их изменения, включая предельные.

Выявлена физическая сущность коэффициента трещиностойкости kтр и установлена его взаимосвязь с известными пластическими характеристиками сталей.

Полученные результаты исследования явились базовыми для выполнения расчетов прогнозируемого и остаточного ресурсов базовых элементов НГО.

4. Произведена оценка характеристик безопасности и конструктивной прочности базовых элементов объектов НГО из низколегированных сталей в различных структурно-прочностных состояниях.

5. Разработаны методические рекомендации по расчетному определению конструктивной прочности базовых элементов НГО с концентраторами напряжений различного происхождения, вызывающих произвольную степень напряженности метала.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы
в следующих научных трудах:

1. Методические рекомендации. Расчеты конструктивной прочности и ресурса базовых элементов нефтегазовых объектов / И.Ф. Кантемиров, А.Т. Фаритов, В.В. Лунев, А.Р. Зайнуллина. – Уфа, 2011. – 19 с.

2. Лунев В.В., Сазонов К.А., Анфиногенов А.А. Современные подходы и методы оценки прочности базовых элементов нефтегазовых объектов с эксплуатационными трещинами. – Уфа: БЭСТС, 2009. – 27 с.

3. Гумеров А.Г., Фаритов А.Т., Лунев В.В., Сазонов К.А., Анфиногенов А.А. Особенности диаграмм растяжения нефтегазопроводных сталей в сероводородсодержащих средах // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. – Уфа, 2010. – Вып. 4 (82). – С. 85-88.

4. Гумеров А.Г., Фаритов А.Т., Лунев В.В., Анфиногенов А.А. Оценка и повышение конструктивной прочности базовых элементов нефтегазовых объектов // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. – Уфа, 2010. – Вып. 4 (82). – С. 116-121.

5. Рождественский Ю.Г., Фаритов А.Т., Худякова Л.П., Лунев В.В. Анализ моделей, прогнозирующих коррозионные разрушения при движении многофазных потоков // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Проблемы и методы рационального использования нефтяного попутного газа. Матер. научн.-практ. конф. 26 мая 2010 в рамках XIII междунар. специализ. выставки «Газ. Нефть. Технологии – 2010». – Уфа, 2010. – С. 246-248.

6. Лунев В.В. Расчетная оценка конструктивной прочности базовых элементов объектов нефтепроводного транспорта // Энергоэффективность. Проблемы и решения. Матер. Десятой Всеросс. научн.-практ. конф. 20 октября 2010 г. – Уфа, 2010. – С. 158-160.

7. Кантемиров И.Ф., Лунев В.В. Оценка степени перенапряженности металла разнотолщинных стыков методами теории тонких оболочек // Энергоэффективность. Проблемы и решения. Матер. Десятой Всеросс. научн.-практ. конф. 20 октября 2010 г. – Уфа, 2010. – С.149-151.

Фонд содействия развитию научных исследований.

Подписано к печати 09.02.2011 г. Бумага писчая.

Заказ № 35. Тираж 100 экз.

Ротапринт ГУП «ИПТЭР» РБ. 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3



Pages:     | 1 | 2 ||
 








 
© 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.