Розробка конструкцій та технології виготовлення експериментальних зразків-моделей і створення автоматизованої випробувальної системи з ЕОМ для комплексних досліджень в кінетиці деформації, руйнування, електродного потенціалу матеріалу трубопроводу.
Аннотация к работе
Особливої актуальності набувають дослідження низькочастотної мало-та багатоциклової втоми і корозійної втоми, а також статичні випробовування з урахуванням фактору часу, в яких використовуються експериментальні зразки-моделі, виготовлені із заготовок, вирізаних зі стінки труби. Реалізація таких досліджень, а особливо довготривалих випробовувань, необхідних для правильного визначення ресурсу роботи трубопроводу, вимагає створення нових методологічних підходів до постановки та проведення експерименту, коректного визначення постійних та запису змінних в часі параметрів, а також представлення інформації у зручному для обробки та подальших інженерних розрахунків вигляді. Розробка конструкцій та типової технології виготовлення експериментальних зразків-моделей і створення автоматизованої випробовувальної системи з ЕОМ для комплексних досліджень в кінетиці деформації, руйнування, електродного потенціалу (ЕП) матеріалу трубопроводу в робочих середовищах, а також сканованих поверхонь зламів, забезпечуючи імітацію умов навантаження елемента трубопроводу. Розкриття кінетичних особливостей деформації i руйнування матеріалу трубопроводу при низькочастотному мало-та багатоцикловому навантаженні у повітрі в залежності від структури та концентрації напружень. Вперше, на гладких зразках-моделях в області низькочастотної (0,8 Гц) малоциклової втоми, виявлено аномальну деформаційну поведінку текстурованої сталі 20 та зварного зєднання, яка проявляється у виникненні деформаційних піків, зумовлених послідовним проходженням інтенсивних швидкоплинних процесів циклічного знеміцнення та зміцнення, а також інверсію втомної довговічності зварного зєднання, яка повязана з ефектами циклічного деформування, розкритими за допомогою кінетичних кривих деформації та діаграм циклічного кругового згину.Показано, що в розрахунках конструкцій трубопроводів за границею пружності першорядне значення мають діаграми „напруження - деформація” для трубних сталей, отримані експериментальним шляхом. Створено розширену інженерну методику дослідження корозійно-механічного руйнування матеріалу трубопроводу, в якій вперше результати випробовувань при статичному та низькочастотному навантаженні у морській воді представлено обєднано, у вигляді кінетичних кривих деформації та ЕП (рис. Кінетичні криві деформації та ЕП сталі трубопроводу при статичному (І) та низькочастотному (ІІ) навантаженні у морській воді: ?т - відносна деформація, яка відповідає умовній границі текучості ; ?п - деформація початку логарифмічної повзучості; - стартова амплітуда деформації; , Nt - амплітуда деформації початку прискореного росту корозійно-втомних тріщин та відповідна кількість циклів; тт, тп, tc, ttp, - відповідно час досягнення деформації ?т, ?п, , ; tp, Np - час та кількість циклів до руйнування. Узагальнена кінетична крива деформації складається з таких характерних ділянок: ОА - пружної деформації; АВ - деформаційного зміцнення; ВС - повзучості; CD - циклічного знеміцнення; DE - стабілізації, або сповільненого зростання амплітуди пластичної деформації ??ц; EF - прискореного росту корозійно-втомних макротріщин, формування магістральної тріщини та спонтанного руйнування зразка. В третьому розділі експериментально підтверджено можливість прогнозування деформаційної поведінки елемента трубопроводу за даними статичних та повторно-статичних випробовувань зразків-моделей методом ступінчастого навантаження з характерними витримками в часі (рис.Розроблено конструкції, типову технологію виготовлення експериментальних зразків-моделей, автоматизовану випробовувальну систему з ЕОМ та оригінальне програмне забезпечення для комплексних досліджень в кінетиці деформації, руйнування, електродного потенціалу матеріалу трубопроводу в робочих (технологічних) середовищах, а також сканованих поверхонь зламів, забезпечуючи імітацію умов навантаження елемента трубопроводу. Розроблено: спосіб оперативної діагностики зламів матеріалів, який полягає в тому, що сканують поверхню руйнування, опрацьовують одержаний цифровий відбиток в графічному редакторі і, використовуючи компютерну базу даних, роблять висновки про характер та причини руйнування; спосіб визначення при ступінчастому навантаженні чистим згином умовної границі текучості - напруження, при якому пластична деформація ??пл = ?т • 0,002, що повязується з реальними умовами навантаження морських трубопроводів. Побудовано придатні для інженерних розрахунків повні криві низькочастотної втоми для сталі трубопроводу з різною структурою та зварного зєднання і дано пояснення характерних ділянок, виявлених перегинів та розривів на кривих втоми, використовуючи кінетичні криві деформації і руйнування та компютерний макроструктурний аналіз сканованих зламів. Вперше, на гладких зразках-моделях з lp/d = 4 та 10 в області низькочастотної (0,8 Гц) малоциклової втоми, виявлено аномальну деформаційну поведінку текстурованої сталі 20 та зварного зєднання, яка проявляється у виникненні деформаційних піків, зумовлених послідовним проходженням інтенсивних швидкоплин