Методи контролю напруженого стану конструкцій. Створення та обґрунтування оперативного розрахунку параметрів обробки вибухом швів трубопроводів для керування величиною залишкових напружень. Перевірка працездатності труб в сірководневому середовищі.
Аннотация к работе
Науковий керівник: доктор технічних наук, с.н.с. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Степанів Геннадій Володимирович Інститут проблем міцності ім. Писаренко НАН України, завідуючий відділом, член-кореспондент НАН України, доктор технічних наук, с.н.с.Метод заснований на використанні загального виду залежності деформації стінки циліндричної оболонки від зовнішнього статичного навантаження, отриманої в рамках теорії пружності, стосовно до рішення задачі визначення величини динамічного навантаження, необхідного для створення пластичних деформацій, що забезпечують зниження залишкових напружень у кільцевих швах труб до наперед заданого рівня. Ефективність зниження залишкових напружень обробкою вибухом не нижча такої, що досягається при термообробці. Експериментально встановлено, що величина зниження залишкових напружень у кільцевих швах труб за допомогою обробки вибухом за режимами, що визначені відповідно до розробленої методики, практично лінійно залежить від вихідних залишкових напружень. Встановлено, щонайбільш доцільно використовувати комбіновану схему попередньої обробки вибухом з розташуванням зарядів вибухової речовини всередині труби біля самого торця та зовні труби в зоні майбутніх залишкових пружних деформації стискування, що утворяться в кільцевому шві, виконаному без вживання заходів по зниженню залишкових напружень.
Вывод
Розроблено новий метод визначення режимів обробки вибухом. Метод заснований на використанні загального виду залежності деформації стінки циліндричної оболонки від зовнішнього статичного навантаження, отриманої в рамках теорії пружності, стосовно до рішення задачі визначення величини динамічного навантаження, необхідного для створення пластичних деформацій, що забезпечують зниження залишкових напружень у кільцевих швах труб до наперед заданого рівня. На основі цього методу створена методика визначення режимів обробки вибухом кільцевих швів труб різного типорозміру, яка придатна для практичного використання без участі розробників технології. Ефективність зниження залишкових напружень обробкою вибухом не нижча такої, що досягається при термообробці.
Експериментально встановлено, що величина зниження залишкових напружень у кільцевих швах труб за допомогою обробки вибухом за режимами, що визначені відповідно до розробленої методики, практично лінійно залежить від вихідних залишкових напружень. Отримана залежність дозволяє прогнозувати результати обробки вибухом і коригувати режими обробки залежно від цілей її проведення.
Запропоновано новий спосіб зниження та перерозподілу залишкових напружень у кільцевих швах попередньою (до зварювання) обробкою вибухом країв труб. Досліджені різні схеми попередньої обробки. Встановлено, щонайбільш доцільно використовувати комбіновану схему попередньої обробки вибухом з розташуванням зарядів вибухової речовини всередині труби біля самого торця та зовні труби в зоні майбутніх залишкових пружних деформації стискування, що утворяться в кільцевому шві, виконаному без вживання заходів по зниженню залишкових напружень. Розроблено новий спосіб вимірювання механічних напружень методом магнітопружної тензометрії, що дозволяє усунути властиву цьому методу помилку, що в цілому істотно підвищує точність і спрощує методику вимірювання. На основі цього способу в поєднанні з відомим способом вимірювання деформацій за допомогою механічного деформометра запропоновано метод контролю результатів обробки вибухом кільцевих швів труб, а також науково обґрунтовані підходи до вирішення практичних завдань оцінки напруженого стану металоконструкцій. Експериментально показано, що стійкість до сірководневого ураження кільцевих швів труб після обробки вибухом перевершує таку неопрацьованих швів або підданих випробуванню підвищеним тиском і не нижче, ніж у швах після термообробки. Обробка вибухом не погіршує стійкість проти сульфідного розтріскування основного металу труб, що зазнав впливу імпульсного навантаження при підриві заряду вибухової речовини.
Результати виконаних у даній роботі досліджень і розроблених інженерно-технічних вирішень покладені в основу створення та промислового застосування технологічного процесу обробки вибухом кільцевих швів трубопроводів і методів оцінки напруженого стану металоконструкцій, які використовувалися на різних підприємствах як в Україні, так і за рубежем.
Список литературы
1. Гутман Э.М., Петушков В.Г., Брызгалин А.Г. и др. Сопротивление коррозии газопроводов в сероводородсодержащих средах// Автомат. сварка.- 1988, № 2.- С. 23-26.
2. Добрушин Л.Д., Эффендиев Э.Э., Брызгалин А.Г. Исследование сравнительной эффективности снижения остаточных напряжений в кольцевых швах труб из стали контролируемой прокатки обработкой взрывом// В кн.: “Применение энергии взрыва в сварочной технике”, Киев, ИЭС им. Е.О. Патона, 1985 г., с. 90-94.
3. Патон Б.Е., Титов В.А., Данильченко Б.В., Волков А.Н., Брызгалин А.Г., Золотов В.П. Новые средства повышения надежности трубопроводов как сварной конструкции// Транспорт и подземное хранение газа.- 2003, № 1.- с. 15-20.
5. Петушков В.Г., Брызгалин А.Г., Титов В.А. и др. Оценка напряженного состояния сварных металлоконструкций методом магнитоупругой тензометрии// Автомат. сварка.- 1992, № 5.- с. 16-18.
6. Петушков В.Г., Брызгалин А.Г., Титов В.А. Механизм релаксации остаточных напряжений при нагружении сварных соединений взрывом// Автомат. сварка.- 2001, № 1.- с. 51.
7. Петушков В.Г., Первой В.М., Брызгалин А.Г. и др. Обработка взрывом кольцевых швов труб газопровода Таас-Тумус-Якутск// Газовая промышленность.- 1987, №11.- с. 24-25.
9. Lobanov L.M., Pivtorak V.A., Gushcha O.I., Petushkov V.G., Bryzgalin A.G. Modern methods of residual stress mesurement// Welding technology Paton Institute, UK, Abington, 1993, Paper 10.
10. Petushkov V.G., Bryzgalin A.G. Improvement of service properties of welded structures by explosion treatment// Welding and surfacing reviews.- 1997, vol. 8.- p. 167-175.
11. Petushkov V.G., Bryzgalin A.G., Titov V.A. Estimation of Stressed State of Welded Metal Structures by the Method of Magnetoelastic Strain Measurement// IIW Doc. No XIII-1476-91.- 6 P.
13. А.с. № 1467869 СССР. Способ обработки взрывом сварных соединений. Петушков В.Г., Титов В.А., Яковлев Г.П., Первой В.М., Михеев П.П., Кузьменко А.З., Брызгалин А.Г. Зарегистрировано15.11.88.
14. А.с. № 1487315. Способ предупреждения образования протяженных разрушений газопроводов. Петушков В.Г., Первой В.М., Солнцев И.В., Брызгалин А.Г. и др. Зарегистрировано 15.02.89.
15. А.с. № 1519041 СССР. Способ снятия остаточных сварочных напряжений в кольцевых швах труб. Петушков В.Г., Брызгалин А.Г., Первой В.М., Титов В.А. Зарегистрировано 01.07.89.
16. А.с. № 1540170 СССР. Способ снятия остаточных сварочных напряжений в кольцевых швах труб. Петушков В.Г., Брызгалин А.Г., Первой В.М. и др. Зарегистрировано 01.10.89.
17. А.с. № 1628367. Способ подготовки кромок под сварку плавлением. Петушков В.Г., Брызгалин А.Г., Первой В.М., Титов В.А. Зарегистрировано 15.10.90 г.
18. А.с. № 1760713 СССР. Способ изготовления сварных металлоконструкций. Петушков В.Г., Брызгалин А.Г., Локшина Е.Я., Савченко В.С., Смирнова С.Н.. Зарегистрировано 08.05.92 г.
19. А.с. № 1790111 СССР. Способ определения остаточных напряжений в сварных соединениях после их обработки взрывом. Петушков В.Г., Брызгалин А.Г., Первой В.М. и др. Зарегистрировано 22.09.92.
20. А.с. № 1790112 СССР. Способ определения остаточных напряжений в сварных соединениях после их обработки взрывом. Петушков В.Г., .Брызгалин А.Г., Первой В.М и др. Зарегистрировано 22.09.92.
21. Патент на винахід України № 20421 А. Спосіб вимірювання механічних напружень. Бризгалін А.Г. Виданий 15.07.97.
22. Петушков В.Г., Добрушин Л.Д., Брызгалин А.Г. Новый метод повышения коррозионной стойкости кольцевых стыков газопроводов обработкой взрывом// Препринт ИЭС 84-4, Киев, ИЭС, 1984.- 8 с.
23. Брызгалин А.Г. Выбор режимов обработки взрывом кольцевых швов труб// Тезисы докладов VII Всесоюзного совещания по сварке и резке взрывом, Киев, 29-30 сентября 1987 г. К.: ИЭС им. Е.О. Патона, 1987 г., с. 96.
24. Петушков В.Г., Брызгалин А.Г., Добрушин Л.Д. Некоторые методы повышения коррозионной стойкости сварных швов труб// Материалы 7-ого международного симпозиума “Использование энергии взрыва для производства металлических материалов с новыми свойствами. Пардубице, Чехословакия, 25-27 октября 1988 г., т. 3, с. 535-538.
25. Петушков В.Г., Брызгалин А.Г., Сосков А.А. и др. Исследование влияния обработки взрывом на водородоустойчивость малоуглеродистых сталей// Тезисы докладов VIII Всесоюзной конференции “Сварка, резка и обработка материалов взрывом”, Минск, 25-27 сентября 1990 г. К.: ИЭС им. Е.О. Патона, 1990 г., с. 105.
26. Сосков А.А., Соколов Р.П., Шульгин Г.В., Рубенчик Ю.И., Брызгалин А.Г. Оценка эффективности взрывной обработки сварных соединений по параметрам подвижности водорода в стали// Тезисы докладов VIII Всесоюзной конференции “Сварка, резка и обработка материалов взрывом”, Минск, 25-27 сентября 1990 г. К.: ИЭС им. Е.О. Патона, 1990 г., с. 98.
27. Petushkov V.G., Pervoy V.M., Titov V.A., Bryzgalin A.G. Modern concept of explosion treatment of welded metal structures. // Proceedings of the international conference held in the Hague. The Netherlands, 1 -4 July 1991 under the auspices of the International institute of Welding. Hague: Pergamon Press.- p. 139-153.