Механических соединений

Наиболее опасными видами КМР для линейной части трубопроводных систем, обеспечивающих магистральную транспортировку углеводородов, являются коррозионное растрескивание (КР) металла, зарождающееся на внешней, катодно-защищенной поверхности труб, коррозионная усталость и общая коррозия, усиленная воздействием механических напряжений (механохимичес-кая коррозия). Причем первый вид коррозионно-механических разрушений характерен для магистральных газопроводов, второй - магистральных нефтепродуктопроводов. Проявление третьего вида разрушений наблюдается при контакте напряженного металла с агрессивной средой, в частности, в системах сбора, транспортирующих сырые неподготовленные углеводороды.

Несмотря на то, что рассмотрению двух последних видов коррозионно-механических разрушений металлоконструкций посвящен ряд известных публикаций, в последние годы авторским коллективом разработаны и апробированы новые подходы к прогнозированию и повышению долговечности трубопроводных систем, эксплуатирующихся в условиях коррозионно-механических воздействий.

сматриваются также основн НН°-механических Разрушений. Рас-

эксплуатации трубопровода определяет локализацию коррозион-но-механических разрушений и, в частности, КР.

МЕХАНИЧЕСКИХ РАЗРУШЕНИЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ, ЭКСПЛУАТИРУЮЩИХСЯ В УСЛОВИЯХ

ГЛАВА 5. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ КОРРОЗИОННО-МЕХАНИЧЕСКИХ РАЗРУШЕНИЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ, ЭКСПЛУАТИРУЮЩИХСЯ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПУЛЬСИРУЮЩИХСЯ НАГРУЗОК............................................................................................101

Разрушение колец и тел качения. Из механических разрушений наиболее частым является скалывание бортов у роликоподшипников, связанное с перекосом колец. Значительно реже при больших динамических нагрузках наблюдается раздавливание колец шарикоподшипников, происходящее по дну желоба, или раздавливание шариков. При нормальной эксплуатации разрушение элементов подшипников не должно происходить.

Главные источники АЭ — процессы пластической деформации, связанные с появлением, движением и исчезновением дефектов кристаллической решетки, возникновением и развитием микро- и макротрещин; трение (в том числе «берегов» трещины друг о друга); фазовые (например, аллотропические) превращения в твердом теле. Эмиссия проявляется в виде отдельных акустических импульсов. Объясним это на примере механических разрушений.

Сюда относятся науки, изучающие виды механических разрушений материалов {сопротивление материалов, ползучесть), изменения, происходящие в материалах и их поверхностных слоях (физико-химическая механика, триботехника), химические процессы разрушения в материалах (коррозия металлов, старение полимеров) и др.

Пористая оксидная пленка может образоваться не только из-за механических разрушений окалины, но и когда часть компонентов оксида в ходе коррозии металла сублимируется или спекается.

Необходимо также предвидеть возможное воздействие средств защиты от биоповреждений на развитие других процессов (коррозии, старения, механических разрушений). Нужно контролиро-

Соединения замазкой. Замазки обычно используют для уплотнения различных механических соединений в тех случаях, когда неприменимы другие виды соединений или уплотнений, а также в качестве электроизоляционного материала. Недостатком замазок является невысокая прочность, которая со временем уменьшается. Особенно плохо работают замазки на растяжение и срез. Поэтому соединения замазкой часто усиливают дополнительной фиксацией деталей.

Соединения элементов сосудов и трубопроводов, содержащих жидкости или газы, должны удовлетворять условиям плотности (герметичности). Для этого контактирующие поверхности механических соединений должны быть сжаты давлением, существенно превышающим давление среды.

Высокочастотные вибрационные воздействия могут передаваться объекту не только через элементы механических соединений его с источником, но и через окружающую среду (воздух, воду). Такие воздействия,, называемые акустическими, оказываются особенно интенсивным'и на современных реактивных летательных аппаратах. Интенсивность акустических воздействий характеризуется

Высокочастотные вибрационные воздействия могут передаваться объекту не только через элементы механических соединений его с источником, но и через окружающую среду (воздух, воду). Такие воздействия,! называемые акустическими, оказываются особенно интенсивными на современных реактивных летательных аппаратах. Интенсивность акустических воздействий характеризуется

В главе 10 представлен достаточно полный обзор исследований, посвященных анализу напряженного состояния в окрестности линий возмущения, краевых зон и узлов соединения. В качестве источников возмущения рассмотрены макро- и микроструктурные нарушения сплошности материала. Установлено, что краевые эффекты зависят от порядка чередования слоев и являются существенными, если расстояние от свободного края не превышает толщины пакета. Исследована эффективность клеевых соединений и показано, что нелинейный анализ позволяет достаточно точно предсказать прочность таких соединений. Представлен обзор экспериментальных результатов, определяющих поведение типовых механических соединений. Поскольку особенности напряженного состояния в окрестности линий возмущения и краевых зон, с одной стороны, и узлов соединений — с другой, отчасти аналогичны, объединение разделов, посвященных этим вопросам, в одной главе представляется естественным.

В главе 10 представлен достаточно полный обзор исследований, посвященных анализу напряженного состояния в окрестности линий возмущения, краевых зон и узлов соединений. В качестве источников возмущения рассмотрены макро- и микроструктурные нарушения сплошности материала. Установлено, что краевые эффекты зависят от порядка чередования слоев и являются существенными, если расстояние от свободного края не превышает толщины пакета. Исследована эффективность клеевых соединений и показано, что нелинейный анализ позволяет достаточно точно предсказать прочность таких соединений. Представлен обзор экспериментальных результатов, определяющих поведение типовых механических соединений; отмечен недостаточный объем исследований в этой области. Поскольку особенности напряженного состояния в окрестности линий возмущения и краевых зон, с одной стороны, и узлов соединений, с другой, отчасти аналогичны, объединение разделов, посвященных этим вопросам, в одной главе представляется естественным.

Для механического соединения двух композитов или компо-, зита с металлом не приемлемы традиционные способы и конструкции скрепления. Причиной этого является низкая прочность композиционных материалов на смятие и сжатие (особенно при армировании стеклянными и графитными волокнами) и органически присущее им наличие слабых полимерных прослоек с низкой прочностью. В дополнение к этому многие композиты имеют низкую прочность на сдвиг в плоскости армирования, существенно понижающую несущую способность механических соединений. Кромочные эффекты вблизи отверстий или других нарушений сплошности материала могут не только вызвать местное межслой-ное разрушение материала, но и существенно изменить величину эффективного коэффициента концентрации напряжений. Этот коэффициент, зависящий в первую очередь от ориентации армирующих волокон по отношению к направлению нагружения, может быть как ниже, так и намного выше коэффициента концентрации при тех же условиях в металлическом материале. При этих недостатках должны ли вообще применяться механические соединения композитов? Ответ на этот вопрос может быть положительным, если тип соединения и его конструкция выбраны надлежащим образом. Обоснование такого выбора является задачей весьма трудной из-за недостатка знаний и опыта в использовании механических соединений композитов.

Стандартные типы механических соединений, такие, как заклепки, болты, штифты, винты и т. д., не должны, если это возможно, применяться в высококачественных и ответственных конструкциях. Однако в слабонагруженных или неответственных конструкциях эти соединения могут не только удовлетворительно работать, но и являться наиболее эффективными в отношении стоимости. Необходимо отметить, что такие соединения требуют особой подготовки и сборки. Например, отверстия должны изготовляться с жесткими допусками, без заусенцев, выкрашивания или расслоения материала. Болты и штифты должны изготовляться также очень точно, входя в отверстия без зазора; любая неряшливость в этом отношении может оказаться губительной для композитов. Заклепки могут использоваться, и то с большой осторожностью, только в специальных соединениях при условии усиления их втулками или прокладками.

Применение нестандартных механических соединений в ответственных конструкциях возможно, если инженер отчетливо пред-

При проектировании стандартных механических соединений целесообразны испытания при эксплуатационных условиях и нагрузках соединений, идентичных разрабатываемым. После этого обычная методика расчета используется уже с соответствующими эмпирическими поправками.

Кроме того, будем пренебрегать изгибно-контактными деформациями зубьев, а также ограничимся рассмотрением лишь упругих свойств подшипниковых опор сателлитов и механических соединений, посредством которых осуществляется остановка центральных колес или связь основных звеньев одно- и двухступенчатых передач, образующих рассматриваемый планетарный механизм. Анализ, основанный на учете упругости опор сателлитов, приводит еще к одной схематизации в представлении одно- и двухступенчатых передач. Предполагается, что оси сателлитов этих передач располагаются на условном безынерционном водиле 3, которое связано с конструктивным водилом 3 упругим соединением, эквивалентным по своей характеристике подшипниковым опорам сателлитов (рис. 57, а, б).