Долговечность трубопровода

на шлицы и позволяет уменьшить их длину с выигрышем в компенсирующей способности торсиона. При заданной компенсирующей способности увеличение диаметра позволяет уменьшить зазор в шлицах, что улучшает условия их работы и повышает долговечность соединения.

Шрейдер и др. [9], а затем Шрейдер и Блок [Ю] определили роль каждой фракции неоднородного слоя аппрета в защите адгезионного соединения стекла с эпоксидной смолой от воздействия влаги. Были изготовлены образцы пирексных блоков с аппретированной поверхностью, причем пленка аппрета содержала разное число составляющих фракций, что достигалось лутем изменения характера экстрагирования растворителем. Затем обработанные блоки склеивались эпоксидной смолой. Адгезионное соединение стекло — эпоксидная смола — стекло выдерживалось в горячей воде под нагрузкой 22,5 ктс, и автоматически регистрировалось время, необходимое для разрушения адгезионного соединения («долговечность соединения»).

В работе [10] была проведена серия экспериментов со стеклянными -блоками. Блоки погружались в очень разбавленный раствор радиоактивного АПС в бензоле, затем извлекались из раствора и высушивались. В процессе высушивания пленка аппрета отвержда-лась при комнатной температуре. Меняя время выдержки блоков в растворе, регулировали количество аппрета, адсорбируемого на поверхности. При таком методе нанесения аппрета толщина пленки составляет два монослоя и достигается 'почти максимальная долговечность соединения—1100 ч (рис. 9). Для достижения такой же долговечности адгезионного соединения при нанесении аппрета методом осаждения — выпаривания с последующим его отверждением лри 110 °С необходимо было около 8 монослоев.

Долговечность соединения, ч

На основании данных, приведенных на рис. 9, можно предположить, что скорость реакции определяется гидролизом силоксано-вых связей под действием молекул воды на поверхности раздела; в соответствии же с данными, приведенными на рис. в, можно считать, что скорость реакции зависит от интенсивности диффузии молекул воды в граничный слой. Если бы обе модели были верны, максимальная долговечность соединения на рис. 8 была бы значительно больше долговечности соединения на рис. 9 (поскольку здесь интенсивность диффузии воды значительно меньше). Если

предположить, что линейная зависимость на рис. 8 случайна и что в обоих случаях гидролиз молекулярной водой определяет скорость реакции, максимальная долговечность соединения на рис. 8 была бы значительно меньше, так как в каждой цепи существует еще больше гидролизуемых звеньев. Напротив, если предположить, что логарифмическая зависимость на рис. 9 случайна и что данные могут представлять пересекающиеся прямые, так что в обоих случаях скорость реакции будет определяться скоростью диффузии молекулярной воды, то тогда максимальная долговечность соединения на рис. 8 должна быть больше из-за существования многочисленных силоксановых групп (в отдельных цепях), которые могут взаимодействовать с водой, не влияя на само соединение. Скорее всего скорость разрушения адгезионного соединения в обоих случаях определяется сложным процессом, а не его отдельной стадией.

В табл. 5 приведены результаты испытаний, иллюстрирующие влияние внутреннего и наружного шва на долговечность соединения по сравнению с долговечностью металла трубы. Долговечность образцов со сварными швами в че-

Припои — присадочные металлы (сплавы), способные в расплавленном состоянии заполнить зазор между спаиваемыми изделиями и в результате затвердевания образовать неразборное прочное и герметичное соединение их. Качество припоя определяется: температурой его плавления, которая должна быть меньше температуры плавления спаиваемых металлов, смачиваемостью (т. е. комплексом свойств, обеспечивающих растекание расплава по спаиваемым металлам с образованием постоянных атомно-молекулярных связей с ними); прочностью, коррозионной стойкостью и другими показателями, характеризующими качество и долговечность соединения. В связи с ростом номенклатуры сплавов и сферы применения пайки деление припоев на мягкие и твердые, низко- и высокотемпературные стало недостаточным. Ниже приведены данные о наиболее распространенных стандартных припоях, а более полное описание см. в работах [4, 11, 12 ].

на шлицы и позволяет уменьшить их длину с выигрышем в компенсирующей способности торсиона. При заданной компенсирующей способности увеличение диаметра позволяет уменьшить зазор в шлицах, что улучшает условия их работы и повышает долговечность соединения.

существенным фактором, влияющим на прочность и долговечность соединения, является раздача усилия по виткам.

болта на долговечность соединения при ударной нагрузке.

Усталостную долговечность трубопровода (через количество циклов до разрушения N) можно определить в виде

Коррозионно-усталостная долговечность трубопровода определяется из (5.1), при этом относительное поперечное сужение определяется согласно [13] и составляет для трубной стали 17Г1С 60%. Согласно зависимости, приведенной на рис. 38, для минимально допустимого значения потенциала катодной защиты магистральных трубопроводов, равного минус 0.85 В (МСЭ), показатель степени m модели Коффина - Мэнсона составляет 0,48. Величина уп-ругопластической деформации в концентраторе напряжений еа определяется, согласно [64], по формуле

На основании полученного давления проводим поверочный расчет на прочность в условиях коррозионно-усталостного воздействия. Кольцевые напряжения от внутреннего давления уменьшаются по сравнению с предыдущими и составляют схс = 252,4 МПа. Деформация в стенке трубы составляет sp = 0.00126. Коэффициент концентрации напряжений от формы сварного шва равен оСф = = 1,525, а коэффициент концентрации напряжений от геометрических отклонений сварного соединения для скорректированного давления составил о^, = 1,429. Коэффициент концентрации напряжений сварного соединения при этом оказался равным сс(а) = 2,179. Тогда для полученного значения а(ст) эффективный коэффициент концентрации деформации в упругопластической области уменьшается до величины Кс= 2,98. Амплитуда упругопластической деформации в концентраторе напряжений составила е.. = 0,00375. Для данного значения ga коррозионно-усталостная долговечность трубопровода увеличивается до величины N = 12 234 цикла, которая удовлетворяет установленному для нефтепровода ресурсу.

давления (А = —25 кПа-год, В = 12,7 МПа) вследствие коррозионного износа напряжения в стенке трубопровода при эксплуатации возрастают (кривая 2), достигая при некотором времени ^ предельной величины ОПР (О^Р = 0,4ат — для шлейфовых трубопроводов I и II категории). Значение ^ принимают за долговечность трубопровода.

Остаточная дефектность, т.е. совокупность дефектов, не выявленных при гидравлических испытаниях, определяет долговечность трубопровода. Причем размеры дефектов определяются значением испытательного давления, временем выдержки и цикличностью испытания. Таким образом, варьируя этими параметрами, можно положительно влиять на показатели надежности трубопроводов.

Количество циклов нагружения до первого отказа (минимальная долговечность) трубопровода при пульсирующем отнулевом цикле нагружения (Ртах^ Рраб) определяется по формуле

Таким образом, долговечность трубопровода будет равна

Долговечность трубопровода, определяемая по N, а*, оказывается зависящей от механических характеристик \\> и а_!. В этих характеристиках отражается история формирования дефекта (изменение механических свойств, предварительная деформация, остаточные напряжения). Перераспределение напряжений и деформаций в процессе эксплуатационного цикла нагружения определяется через местные деформации и коэффициенты асимметрии.

Долговечность трубопровода с вмятиной при eamaxK = 0,93 равна

Долговечность трубопровода с дефектом вмятина, совмещенная с задиром,