Магистральной усталостной

РД 39-0147103-349-86. Руководство по разработке типового состава разделов и показатели надежности в проектной документации по магистральным трубопроводам.

Третий вид оболочковых конструкций составляют магистральные, технологические и промысловые трубопроводы. По магистральным трубопроводам перекачиваются преимущественно подготовленные нефть и газ на большие расстояния. Диаметр трубопроводов при этом обычно составляет 1020 — 1420 мм. Технологические трубопроводы предназначены для связи между машинами, аппаратами, производственными участками промышленных предприятий. По ним транспортируют воду, пар, топливо, реагенты и другие продукты. Диаметр труб при этом со-ставляе от 6 до 1600 мм. По промысловым трубопроводам осуществляют транспорт на относительно небольшие расстояния различных неочищенных продуктов скважин к месту их переработки. Диаметр труб при перекачке обычно не превышает 720 мм.

СБОРНЫЙ ПУНКТ в нефтедобыче - система резервуаров и вспомо-гат. оборудования для сбора и учёта нефти и газа, поступающих от группы скважин. С участковых или бригадных С.п. продукция собирается на центр. С.п. промысла и далее транспортируется по магистральным трубопроводам на нефт. з-ды и др. потребителям.

РД 39-0147103-349-86. Руководство по разработке типового состава разделов и показатели надежности в проектной документации по магистральным трубопроводам.

СБОРНЫЙ ПУНКТ в нефтедобыче— система резервуаров и вспомогат. оборудования для сбора и учёта нефти и газа, поступающих от группы скважин. С участковых или бригадных С. п. продукция собирается на центр. С. п. нефтепромысла и далее транспортируется по магистральным трубопроводам на нефт. з-ды и др. потребителям.

В настоящее время преобладающую роль в топливном балансе страны играют газообразные и жидкие топлива. Их транспортировка осуществляется в основном по магистральным трубопроводам, которые оборудуют современными теплосиловыми установками: мощными газовыми турбинами, двигателями внутреннего сгорания, электродвигателями, котельными агрегатами и др. Для нормальной эксплуатации систем транспорта и хранения нефтепродуктов и природных газов необходимо значительное количество электроэнергии, причем с повышением производительности труда и совершенствованием технологических процессов затраты электроэнергии как на одного работающего, так и на единицу вырабатываемой продукции непрерывно увеличиваются. Растущая потребность в электроэнергии будет удовлетворяться сооружением новых (в основном тепловых) электростанций, оборудованных котельными агрегатами паропроизводительностыо до 300 т/ч и давлением пара до 300 бар, а также паровыми турбинами мощностью до 1,2 млн. кВт.

Так как перед перекачкой по магистральным трубопроводам из газа удаляется влага, то все теплотехнические расчеты производятся по сухому газу. Состав газа в этом случае (в % по объему) определяется равенством

В качестве газообразного топлива используют различные газы (см. гл. 15). Природный газ подается в котельные из городских газовых сетей или отводов от магистральных газопроводов. Природный газ в топках сжигается без предварительной подготовки, так как перед транспортировкой по магистральным трубопроводам его очищают от воды, конденсата, сероводорода, механических и других примесей. В топку газ и воздух, необходимые для сжигания газа, подаются через газовые горелки.

Третий вид оболочковых конструкций составляют магистральные, технологические и промысловые трубопроводы. По магистральным трубопроводам перекачиваются преимущественно подготовленные нефть и газ на большие расстояния. Диаметр трубопроводов при этом обычно составляет 1020 — 1420 мм. Технологические трубопроводы предназначены для связи между машинами, аппаратами, производственными участками промышленных предприятий. По ним транспортируют воду, пар, топливо, реагенты и другие продукты. Диаметр труб при этом составляв от 6 до 1600 мм. По промысловым трубопроводам осуществляют транспорт на относительно небольшие расстояния различных неочищенных продуктов скважин к месту их переработки. Диаметр труб при перекачке обычно не превышает 720 мм.

Материальные связи в нефтеснабжающей системе США обеспечиваются широко развитыми транспортными подсистемами. Доставка нефти к нефтеперерабатывающим заводам и нефтепродуктов к потребителям осуществляется практически всеми видами транспорта: трубопроводным (более половины поставок); железнодорожным и автомобильным (суммарно 8%), речным (17%) и морским. Общая протяженность нефте- и продуктопро-водов составляла 220 тыс. км в 1965 г. и несколько более 300 тыс. км в 1980 г.; произошел и существенный рост объема поставок: по магистральным трубопроводам в 1965 г. транспортировалось

За годы Советской власти в нашей стране построены мощные по производительности и большие по протяженности нефтепроводы. В настоящее время большая часть нефти в СССР транспортируется по трубопроводам. В 1965 г. по магистральным трубопроводам страны было перекачано 205 млн. т, в 1970 г. — 314 и в 1975 г. 458 млн. т нефти.

Для инспекции и прогнозирования возможности разрушения при напряжениях, близких к пределу выносливости, важно знать критический размер дефекта, который может привести к началу распространения магистральной усталостной трещины и, в конце концов, к разрушению материала или конструкции. На рис. 45 приведены данные о размере нераспространяющихся усталостных микротрещин в низкоуглеродистой стали в зависимости от размера ферритного зерна. Видно, что их величина хороню коррелирует с размером зерна.

Разрушение ведущего конического ЗК в эксплуатации происходило в результате проявления конструктивного недостатка. В реальных условиях работы в сопряжении колеса с ведущим валом происходила краевая перегруженность шлицев, приводящая к усталостному обламыванию краевого участка одного шлица с образованием вогнутой в тело шлицевого обода поверхности излома (рис. 13.20). В дальнейшем, от этой зоны излома происходило развитие магистральной усталостной трещины сквозь тело ЗК. Таким образом, из-за конструктивного несовершенства рассматриваемого типа ЗК произошло его разрушение в эксплуатации при высоком уровне напряжений в шлице-вом соединении, через которое осуществляется его вращение. Первоначально происходило усталостное разрушение одного шлица, и далее от этой зоны зарождалась и распространялась усталостная трещина на все сечение колеса (рис. 13.21).

Добавление этой дополнительной длительности работы колес с усталостными трещинами к уже установленной для этапа распространения трещины свидетельствует о том, что для двух исследованных ЗК с наработкой 875 и 511 ч после последнего ремонта вся длительность работы детали с усталостной трещиной была существенно меньше после ее зарождения от шлиц. Следовательно, если в ЗК трещины отсутствовали во время ремонта, то существует высокая вероятность того, что в межремонтный период может происходить зарождение и развитие всего процесса усталостного выкрашивания шлиц, последующего зарождения и распространения магистральной усталостной трещины до разрушения ЗК. Поэтому для данного вида ЗК при допуске начального выкрашивания шлиц в эксплуатацию было введено дополнительное требование к однократному контролю ЗК при половине наработки межремонтного ресурса.

Изменение гармонических составляющих сигнала при усталости. Образцы цилиндрической формы с концентратором в виде кольцевой выточки подвергались циклическому растяжению—сжатию по симметричному циклу с частотой 18 гц на гидропульсаторе типа ЦДМ-10 пу. Материал образца — сталь 45. Циклическое деформирование проводилось в постоянном магнитном поле при напряженности 1000 а/м, при которой сигнал с измерительной катушки, охватывающей образец, был максимальным. Измерительная катушка через РС-фильтр высших частот (дифференцирующая цепочка) подключалась к анализатору гармоник типа С5-3. Проведены исследования изменения с числом циклов нагружения гармоник сигнала, возбуждаемого в измерительной катушке за счет магнитоупругого эффекта [1], до седьмой включительно. Результаты исследований представлены на рис. 1, а. Установлено, что некоторые гармонические составляющие (третья и седьмая) претерпевают заметные изменения с момента появления в образце магистральной усталостной трещины. Однако следует отметить, что измерение гармонических составляющих, кратных частоте нагружения, связано с некоторыми трудностями, заключающимися в том, что при низкочастотном нагружении для уверенного разделения гармоник необходимо работать при очень узкой полосе пропускания анализатора гармоник, а это накладывает жесткие требования к стабильности частоты нагружения, задаваемой испытательной машиной. По этой причине, а также вследствие их малости не удалось замерить изменение при усталости гармоник выше седьмого номера.

Многочисленные эксперименты показали, что при появлении в образце магистральной усталостной трещины форма сигнала, возбуждаемого в катушке при циклическом растяжении—сжатии образца в постоянном магнитном поле, существенно изменяется. На кривой появляются изломы (ступеньки),

В том случае, когда в результате постепенного возрастания электрического сопротивления будет исчерпана шкала записывающего прибора, необходимо провести повторную компенсацию падения напряжения на образце с помощью низкоомного потенциометра ИПв (см. рис. 84). При быстром росте электрического сопротивления материала, происходящего, например, во время распространения в образце магистральной усталостной трещины, целесообразно перейти на измерение с помощью более грубых шкал фотоусилителя ИП5 или уменьшить чувствительность схемы переключением потенциометра ИПе с высшей чувствительности на низшую.

Для углеродистых и некоторых легированных сталей, не обладающих физическим пределом выносливости, технически чистых меди и алюминия в отожженном состоянии предел выносливости соответствует Аея = 2 • 10"° мм/мм для аустенитных сталей, углеродистых и легированных, обладающих физическим пределом текучести Ден = 1,5 • 10~4 мм/мм, для технически чистой меди в состоянии поставки и ее сплавов Ае„ = 5 • 10~ мм/мм, для многих сплавов на основе титана, алюминия и никеля Ден < 10~ мм/мм. Это свидетельствует о том, что возникновение магистральной усталостной трещины в- различных сплавах происходит при различной степени повреждения и чем больше величина Аен, соответствующая пределу выносливости, тем больше степень такого повреждения.

Характер поверхности излома свидетельствует о вязком разрушении образцов при испытаниях в воздухе при нормальной и повышенной температурах. Разрушение при 400°С сопровождается большей пластической деформацией, чем при комнатной температуре. Коррозионно-усталостное разрушение носит хрупкий характер. Фрактографическое исследование поверхности изломов образцов, испытанных в 3 %-ном растворе NaC!, показало, что зона зарождения усталостной трещины представляет собой межзеренное разрушение, а зона ее распространения — типичное усталостное разрушение с элементами хрупкого разрушения. Сравнение зоны распространения трещины в образцах, испытанных в воздухе и в 3 %-ном растворе NaCI, показало, что количество бороздок в воздухе больше, они рельефнее и длиннее, расстояние между ними меньше, что свидетельствует о более интенсивном распространении магистральной усталостной трещины в коррозионной среде. Зарождение трещины при температуре испытания 400°С с периодическим смачиванием водой имеет более ярко выраженный хрупкий характер разрушения, чем без смачивания.

Здесь <Тр шах — максимальное за период цикла разрушающее напряжение, которое до начала процесса циклического нагружения значительно превышает фактически действующее напряжение, но затем с числом циклов снижается по указанному закону. Разрушение (в смысле появления магистральной усталостной трещины) наступает при ошах = сгртах.

Глава II посвящена рассмотрению закономерностей зарождения и развития трещин на ранних стадиях с использованием критериев линейной механики разрушения. Особое внимание уделяется анализу деформационных критериев рассеянного усталостного повреждения, условиям зарождения магистральной усталостной трещины и взаимосвязи традиционных характеристик сопротивления усталостному разрушению с критериями механики разрушения.

Процесс усталостного разрушения металлов можно разделить на две основные стадии — стадию зарождения магистральной усталостной трещины и стадию ее развития. Под магистральной трещиной в этом случае подразумевается трещина, которая при заданных условиях нагружеиия развивается с большей скоростью, чем остальные трещины, и является причиной окончательного усталостного разрушения. Начальные размеры магистральной трещины, т. е. такие размеры, когда магистральную трещину можно выделить из совокупности всех остальных трещин, для пластичных сталей составляют десятые, для высокопрочных сталей сотые доли миллиметра. Стадия зарождения магистральной усталостной трещины (она может быть названа также стадией рассеянного усталостного повреждения) характеризуется наличием большого количества локальных пластически деформированных объемов, являющихся источниками возникновения микроскопических трещин, одна (или несколько) из которых может перерасти в магистральную трещину.