logo
 

logo
logo


Малоциклова міцність трійника трубопроводу з пошкодженнями

НазваМалоциклова міцність трійника трубопроводу з пошкодженнями
Назва англійськоюLow-cycle strength of damaged T-joint
АвториЮхимець П. С. Гопкало О. П. Гопкало О. Є.
ПринадлежністьІнститут електрозварювання імені Є.О. Патона НАН України Інститут проблем міцності імені Г.С. Писаренка НАН України
Бібліографічний описЮхимець П. С. Малоциклова міцність трійника трубопроводу з пошкодженнями / Петро Сергійович Юхимець, Олексій Петрович Гопкало, Олена Євгенівна Гопкало // Вісник ТНТУ, — Т. : ТНТУ, 2015 — Том 80. — № 4. — С. 71-82. — (Механіка і матеріалознавство).
Bibliographic description:Yukhysmets P., Gopkalo O., Gopkalo O. (2015) Malotsyklova mitsnist triinyka truboprovodu z poshkodzhenniamy [Low-cycle strength of damaged T-joint]. Bulletin of TNTU (Tern.), Volume 80, no 4, pp. 71-82 [in Ukrainian].
УДК:

539.4

Ключові слова

трійник
об'ємний поверхневий дефект
малоциклова втома
концентрація напружень
T-joint
volumetric surface defect
low-cycle fatigue
stress concentration

Методом скінченних елементів (МСЕ) отримано дані про конструктивну концентрацію напружень та концентрацію напружень залежно від геометричних параметрів об'ємного поверхневого дефекту (ОПД) і місця його розташування на поверхні рівнопрохідного трійника зі сталі 10. Проведено циклічні гідравлічні випробування трійника зі штучно нанесеними ОПД, що імітували корозійно-ерозійні пошкодження. Експериментально встановлено відмінності при статичному та циклічному деформуванні металу в характерних зонах трійника, які зумовлені структурною анізотропією деформації металу. Фактичне число циклів до утворення наскрізної тріщини в зоні дефекту задовільно узгоджується з результатами прогнозу з використанням експериментальних кривих втоми металу трійника, а також і з результатами фрактографічних досліджень. Stress-strain state and low-fatigue strength of full-scale sample of T-joint with artificial volumetric surface defects under hydraulic inner pressure loading as well as mechanical, cyclic and structural features of material from its different zones have been investigated. Using finite element method (FEM) data on structural stress concentration and stress concentration caused by geometric parameters of the defect and its location on the surface of flush T-joint made from steel 10 were obtained. The tensile and low-cycle tests of material were carried out. The difference in deformation of metal from typical areas of T-joint under static and cyclic loading was established. It is caused by variant morphology of the metal microstructure (structural anisotropy of deformation) in its specific areas that was formed during manufacturing process of the T-joint. Differences of metal microstructure in characteristic areas of T-joint resulted in strengthening and significant loss of the plasticity in one of the zones and corresponded reducing (4..5 times) of the cyclic durability of this area relatively to other investigated areas. Cyclic hydraulic test of T-joint with the artificial volumetric surface defects that simulated corrosion-erosion damage was fulfilled. It was revealed that strain in the defect located along the coupling line of main pipe and branch in the area of structural stress concentration under internal pressure is 2 – 3 times higher than strain in defect with the same geometric parameters at the surface of straight pipe. On the base of investigation of the defect fracture area the mechanism of crack propagation was established. It includes not only formation of facets of brittle and quasibrittle transcrystallite fracture, but regions of the fatigue grooves as well. Number of the groove steps corresponds to the number of cycles for formation of through wall crack in the defect. The failure number of cycles in the area of the defect is satisfactorily consistent with the predicted results using experimental and calculated fatigue curves on the one hand, and results of fractography on the other. It was shown during assessment of the damaged T-joint mechanical properties of metal in its characteristic areas, structural stress concentration and the concentration of stress caused by the presence of defect must be taken into account.
ISSN:1727-7108
Перелік літератури

1. СНиП 2.05.06-85 (2000) Магистральные трубопроводы.
2. Прочность труб магистральных нефте- и продуктопроводов при статическом и малоцикловом нагружении. Обзорная информация. Сер. Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов [ Текст] / М.И. Волский, А.С. Аистов, А.П. Гусенков, Л.К. Гуменный. – М: – ВНИИОЭНГ,1979.
3. ГОСТ 17376-2001 Тройники бесшовные приварне.
4. Гопкало, О. Визначення опору малоцикловому навантаженню конструкційної сталі [ Текст] / О. Гопкало // Вісник Тернопільського національного технічного університету. – 2014 – № 3 – (75). – С. 66 – 77.
5. Fischmeister H.F., Danzer R., Buchmayr B., Life time prediction models. Fat. Fract. Eng. Mat. Struct. 8 (1986), 495 – 549.
6. МР 189-86. Расчеты и испытания на прочность. Метод оценки сопротивления металлических материалов усталостному разрушению по шагу усталостных бороздок [Текст] – М.: ВНИИНМАШ, 1986. – 36 с.
7. Гарф, Э.Ф Концентрация напряжений на участках коррозионных повреждений трубопроводов [Текст] / Э.Ф. Гарф, С.В. Кобельский, П.С. Юхимец // Автоматическая сварка. – 2000 – № 6.
8. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок [Текст] – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 525 с.
9. Когаев, В.П Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность [Текст] / В.П Когаев, Н.А. Махутов, А.П. Гусенков. – М.: Машиностроение, 1985. – 224 с.
10. Серенсен, С.В. Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению. [Текст] / С.В. Серенсен. – М.: Атомиздат, 1975. – С. 192.

References:

1. SNiP 2.05.06-85 (2000) Mahistralnye truboprovody.
2. Prochnost trub mahistralnykh nefte- i produktoprovodov pri staticheskom i malotsiklovom nahruzhenii. Obzornaia informatsiia. Ser. Transport i khranenie nefti i nefteproduktov [ Tekst], M.I. Volskii, A.S. Aistov, A.P. Husenkov, L.K. Humennyi, M: – VNIIOENH,1979.
3. HOST 17376-2001 Troiniki besshovnye privarne.
4. Hopkalo, O. Vyznachennia oporu malotsyklovomu navantazhenniu konstruktsiinoi stali [ Tekst], O. Hopkalo, Visnyk Ternopilskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu, 2014 – No 3 – (75), P. 66 – 77.
5. Fischmeister H.F., Danzer R., Buchmayr B., Life time prediction models. Fat. Fract. Eng. Mat. Struct. 8 (1986), 495 – 549.
6. MR 189-86. Raschety i ispytaniia na prochnost. Metod otsenki soprotivleniia metallicheskikh materialov ustalostnomu razrusheniiu po shahu ustalostnykh borozdok [Text] – M., VNIINMASh, 1986, 36 p.
7. Harf, E.F Kontsentratsiia napriazhenii na uchastkakh korrozionnykh povrezhdenii truboprovodov [Text], E.F. Harf, S.V. Kobelskii, P.S. Iukhimets, Avtomaticheskaia svarka, 2000 – No 6.
8. Normy rascheta na prochnost oborudovaniia i truboprovodov atomnykh enerheticheskikh ustanovok [Text] – M., Enerhoatomizdat, 1989, 525 p.
9. Kohaev, V.P Raschety detalei mashin i konstruktsii na prochnost i dolhovechnost [Text], V.P Kohaev, N.A. Makhutov, A.P. Husenkov, M., Mashinostroenie, 1985, 224 p.
10. Serensen, S.V. Soprotivlenie materialov ustalostnomu i khrupkomu razrusheniiu. [Text], S.V. Serensen, M., Atomizdat, 1975, P. 192.

Завантажити

Всі права захищено © 2016. Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя.