Прогнозирования характеристик

В книге ообощен комплекс вопросов, посвященных повышению корро-зионно-механической стойкости нефтегазовых трубопроводных систем. Приводятся современные представления о механизмах протекания наиболее распространенных видов коррозионно-механического разрушения.' Рассмотрены вопросы диагностики и прогнозирования долговечности трубопроводов.

Использование указанных моделей для прогнозирования долговечности реальных магистральных трубопроводов в условиях МКУ затруднено. Это связано, с одной стороны, с тем. что модель Коффина - Мэнсона, позволяющая прогнозировать усталостную долговечность при наличии геометрических концентраторов напряжения, не пригодна для описания стадии распространения

Приведенные результаты могут быть использованы для прогнозирования долговечности магистральных трубопроводов, эксплуатирующихся в условиях малоцикловой коррозионной усталости.

В настоящее время, несмотря на достаточно бсыг шое количество оригинальных работ, посвященных отниму ив самых опасных видов коррозисчпго-механического разрушения магистральных трубопроводов - коррозионному растрескиванию металла труб со стороны внешней, катоднозащищенной поверхности (КР), отсутствуют монографии и учебники,в которых проводится систематизация имеющихся данных. Вопросы прогнозирования долговечности МТ. эксплуатирующихся в условиях КР, и диагностики очагов разрушения содержатся только в оригинальных статьях и патентах, изложенных в них, зачастую на языках зарубежши оригиналов. В связи с вышеизложенный било составлено данное учебное пособие для студентов специальности 17.05.07 "Химическое сопротивление и зашита от коррозии" и 09.08 "Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и гавонефтехрзнилищ".

В первой главе пособия рассматриваются основные внешние проявления КР МТ, места локализации растрескивания, особенности развития трещин в очаговой зоне разрушения, анализируются достоинства и недостатки предлол">нных моделей прогнозирования долговечности МТ в условиях КР.

На основании полученных результатов был разработан новый подход к прогнозированию усталостной долговечности катсднозащи-щенных трубопроводов. В настоящее время прогнозирование усталее1* ной долговечности осуществляется в рамках эмпирических моделей Коффина - Мэнсона и Пэриса. Исследованиями, проведенными в УГНТУ, было покаэгчо. что параметры, входящие в эти модели, зависят не только от внутренних факторов (свойств материала), а также, как это было показано выше, являются функциями от внешних факторов (состав среды, условия поляризации и др.). Использование указанных моделей на практике для прогнозирования долговечности реальных магистральных, трубопроводов сопряжено с рядом сложностей, г* одной стороны, модель Коффина - Мэнсона, позволяющая прогнозировав усталостную долговечность при наличии геометрических кон-гчнтраторов напряжения, не пригодна для описания стадии распространения трещины. С другой, модель Пэриса используется только для расчета распространения тревдгаы на среднем участке кривой иик:.и-

Таким образом, для корректного прогнозирования долговечности подземных трубопроводов с использованием моделей Коффина -Мгнсона и Пэриса определение показателей соответств«тацих степен-яых зависимостей необходимо проводить с учетом влияния катодной поляризации.

Применительно к высокотемпературной коррозии разработан метод прогнозирования долговечности защитных покрытий толщиной от 50 до 150 мкм. Предполагается [210], что этот метод лишен недостатков, присущих стандартному весовому. Сущность его заключается в проведении испытаний при более высокой, чем эксплуатационная, температуре или при такой же температуре, но в более агрессивной среде. При этом покрытие разрушается значительно быстрее. Критерием жаростойкости является долговечность покрытия

210. Никитин В. И. Метод прогнозирования долговечности защитных покрытий.— Физ.-хим. механика материалов, 1982, № 3, с. 95—99.

оценки механических свойств по значениям твердости (переносные твердомеры) и результатов выборочных разрывных испытаний (РИ) позволило создать единую систему технической диагностики и прогнозирования долговечности энергоустановок.

В книге рассмотрены вопросы сопротивления жаропрочных материалов неизотермическому малоцикловому нагружению — термической усталости. Приведены экспериментальные данные по термической усталости жаропрочных сталей, никелевых деформируемых и литых сплавов, используемых в основном в деталях газотурбинных установок. Освещены роль технологических факторов (режимов литья и термообработки, покрытий, пайки и др.), а также влияние основных параметров циклического нагружения — температуры, частоты, нагрузки. Определены критерии прочности при термоусталостном нагружении при высоких (до 1050° С) температурах и предложены расчетные уравнения для прогнозирования долговечности. Изложены методы испытаний, приведены схемы испытательных машин.

Из параметрических зависимостей, используемых для прогнозирования характеристик жаропрочности, следует прежде всего отметить параметр р Лар-сона-Миллера, объединивший температуру Т и время действия t нагрузки:

Ползучесть — весьма сложное явление, которое не удается описать на основе единых физических представлений. В зависимости от температурно-силовых условий испытаний реализуются те или иные механизмы деформирования. Точность прогнозирования характеристик жаропрочности в значительной степени зависит от того, ведется ли оно в области действия одних и тех же механизмов деформирования или происходит Переход в область другой группы механизмов. В последнее время появились работы, в которых на основании анализа кинетических особенностей ползучести при различных температурно-силовых условиях предложены карты механизмов ползучести некоторых чистых металлов и сталей [1,2]. Построение таких картограмм имеет большое теоретическое и практическое значение для диагностики и прогнозирования жаропрочных свойств металла. В [3,4] представлены карты механизмов ползучести и разрушения для стали 12Х1МФ, широко применяемой в теплоэнергетике.

Срок службы современных энергетических установок в зависимости от их назначения изменяется от нескольких тысяч до 250 000—300 000 ч. Проведение испытаний на ползучесть длительностью, близкой к сроку службы, является технически трудоемкой и дорогостоящей задачей и значительно отдаляет срок промышленного внедрения новых жаропрочных материалов, используемых в современных энергетических установках. В связи с этим существует необходимость прогнозирования характеристик прочности и пластичности на заданный ресурс по результатам испытаний ограниченной длительности.

Однако для сложных жаропрочных сплавов коэффициенты этого уравнения трудно, в общем случае, отождествлять с точными значениями физических констант материала (т0 и ?/0), поэтому для решения практической задачи прогнозирования характеристик жаропрочности стали и сложных сплавов рекомендовано уравнение (3.1)

В данном разделе рассматриваются вопросы прогнозирования характеристик потоков отказов восстанавливаемых элементов АПМП с учетом старения как в процессе функционирования, так и в процессе хранения на складах в составе ЗИПа.

Приведенный в предыдущем разделе общий вид критерия отказа восстанавливаемого элемента в произвольный момент времени эксплуатации (8.52) и использованные при его разработке модели случайных процессов нагружения и старения сопротивляемости позволяют перейти к определению и анализу выражений для прогнозирования характеристик потока отказов (ПО): интенсивности потока отказов (ИПО), ведущей функции потока отказов (ВФПО) и дисперсии числа отказов (ДЧО).

ботана инженерная методика расчета рабочих характеристик узлов трения без смазки (тормозов и муфт сцепления) на ЭВМ на стадии проектирования, а также широко проверена при расчетах реальных узлов различного класса и назначения, разных типоразмеров и с разными парами трения. Эти расчеты дают достаточно высокую точность и обеспечивают возможность прогнозирования характеристик указанных узлов трения при различных условиях эксплуатации и конструкциях фрикционных элементов и всего узла трения в целом.

Метод прогнозирования характеристик усталостной прочности металлов на больших базах, описываемый в данной работе, основан на анализе результатов экспериментального исследования энергетических закономерностей разрушения металлов при существенно отличных частотах нагружения •— 16 Гц и 10 кГц.

159. Лукьянов В.Ф., Напрасников В.В. Использование имитационного моделирования для прогнозирования характеристик надежности сварных соединений // Автоматическая сварка. 1989. № 1. С. 6-11.

В книге рассмотрены методы повышения степени неравновесности системы — инжекционная и ультразвуковая обработка расплавов, комплексное легирование, сверхбыстрое охлаждение жидкого металла (аморфные сплавы), электростимулированная прокатка, негидростатическое сжатие (механическое легирование) и др. Оптимизация физико-химических процессов получения сплавов в неравновесных условиях связана с установлением параметров неустойчивости системы. В книге предлагается метод многопараметрической оптимизации фрактальной структуры конструкционных сплавов, позволяющий учесть наиболее благоприятное сочетание прочности и пластичности материала для будущих условий его службы. Заслуживает внимание и метод прогнозирования характеристик жаропрочности, трещиностойкости и хладостойкости на основе данных традиционных испытаний на растяжение и усталость гладких образцов.

Существующие к настоящему времени методы прогнозирования характеристик ползучести и длительной прочности обобщены в [322—324]. Разработана система определения деформационно-силовых критериев работоспособности материала с использованием структурно-кинетического и вероятностного подходов к прогнозированию прочности, пластичности и сопротивления хрупкому разрушению материалов для ресурса эксплуатации 100—200 тыс. ч и более. Рекомендуются смешанные структурные и деформационные испытания до разрушения в большом количестве для статистического определения пяти—шести коэффициентов сложных рабочих уравнений.