Контроль напряженного состояния стенки трубы в процессе эксплуатации

С авариями на трубопроводном транспорте связаны значительные затраты на ремонт и восстановление, а также потенциальная опасность для жизни и здоровья людей. В число причин аварий, происходящих при эксплуатации магистральных трубопроводов, входят как напряжения от внешних нагрузок, так и остаточные напряжения после сварки. Остаточные напряжения столь же ответственны за образование пластического течения и разрушение деталей, как и напряжения от внешних нагрузок Они весьма опасны по следующим причинам: 1) их трудно измерить и 2) они складываются с напряжениями от внешних нагрузок. Остаточные напряжения представляют значительную опасность ввиду трудности измерения неразрушаюшими методами, невозможности прогнозирования их величины, знака и направления, вероятности неблагоприятного сочетания с условиями коррозии, окружающей среды и циклического напряжения, трудности удаления.

Нагруженность стенки трубы необходимо определять в реальных условиях эксплуатации. Для этого необходимы эффективные и экономичные неразрушающие методы контроля - как физические, так и механические. В рамках проблемы наибольший интерес вызывают неразрушающие физические методы с применением магнитных полей и ультразвука. Известны методики и опытные экземпляры измерительных приборов для контроля напряжений в стенке трубьы. Однако, о широком внедрении этих методов и оборудования в практику эксплуатационных участков говорить пока рано ввиду известных их существенных недостатков, в число которых входят чувствительность к свойствам металла, микроструктуре, значительная база усреднения данных, сложность обработки и интерпретации данных, износ сварочного оборудования и пр.

Из механических методов наиболее эффективен в настоящее время метод сверления отверстий с регистрацией данных с помощью трехэлементной розетки датчиков деформаций. При этом в исследуемом объекте высверливается несквозное отверстие диаметром около 1,6 мм на глубину, равную или немного большую диаметра. Немаловажно и то, что по этому методу выпущен стандарт ASTM (E837-81). Метод прост в реализации и обработке данных. Однако его применение для контроля напряжений в стенке трубы трубопровода затруднительно, поскольку вносимая деструкция рассматривается как дефект, который в определенных условиях может оказаться существенным.

На наш взгляд, перспективным для контроля нагруженное стенки трубы сварного магистрального нефтепровода является метод вдавливания индентора (метод пенетрации), разработанный на кафедре сварки ЮурГУ В этом методе на поверхности объекта создается отпечаток сферическою ннлентора. Деформированное состояние поверхности (перемещения п направлении нормали к поверхности) фиксируется оптическим способом электронной спекл-иитерферометрией, и по полученным картинам полос (интерференционной картине) получают данные о направлении главных осей, величинах и знаках напряжений в точке вдавливания. Параметры воздействия следующие: при использовании индентора диаметром 10 мм на поверхности создается отпечаток диаметром 0,9-1,5 мм глубиной до 0,05 мм. При таком воздействии вносимая деструкция не рассмафивается как дефект даже в самой неблагоприятной ситуации Метод позволяет контролировать напряжения в металле, не превышающие предела текучести с чувствительностью до 0,05 предела текучести. Базой усреднения метода является диаметр зоны пластических деформаций вокруг отпечатка, т. с примерно 1,1-1,2 диаметра отпечатка. Метод предполагает настройку на металл, из которого изготовлен исследуемый объект, которая выполняется однократно на заведомо ненапряженном темплете. Изменение свойств металла (например, в зоне сварного шва) учитывается корректирующими формулами на основе данных об основных механических свойствах конкретной зоны.

Метод выдержал многочисленные испытания на контрольных образцах в лабораторных условиях и на натурных конструкциях в условиях испытательных полигонов. Для целей последних были разработаны и изготовлены опытные экземпляры измерительного оборудования. В настоящее время ведутся работы по совершенствованию метода и измерительной системы в направлении миниатюризации. энергонезависимости и автоматизации считывания и обработки данных с использованием компьютерной техники.

Все статьи






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.