Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

  
Телефон +3 8(066) 185-39-18
Телефон +3 8(093) 202-63-01
 (093) 202-63-01
 studscon@gmail.com
 facebook.com/studcons

<script>

  (function(i,s,o,g,r,a,m){i['GoogleAnalyticsObject']=r;i[r]=i[r]||function(){

  (i[r].q=i[r].q||[]).push(arguments)},i[r].l=1*new Date();a=s.createElement(o),

  m=s.getElementsByTagName(o)[0];a.async=1;a.src=g;m.parentNode.insertBefore(a,m)

  })(window,document,'script','//www.google-analytics.com/analytics.js','ga');

 

  ga('create', 'UA-53007750-1', 'auto');

  ga('send', 'pageview');

 

</script>

Оцінювання роботоздатності та довговічності елементів трубопроводів, підданих дії статичних навантажень та корозійних середовищ

Предмет: 
Тип роботи: 
Автореферат
К-сть сторінок: 
31
Мова: 
Українська
Оцінка: 

(в плані) концентратора напружень. 

Для визначення кута  поділу катодної й анодної ділянок використано умову 
 
згідно з якою інтеграл вздовж контуру кола від густини струму рівний нулю.
Рис.3 для схем рис. 1 і 2 ілюструє зміну кута  залежно від інтенсивності навантаження р для середовищ з різним вмістом іонів NaCl. З цих результатів можна зробити висновок: на поверхні колового отвору в розтягнутій пластині (рис. 1 і 2), яка контактує з корозійним середовищем, є корозійно уражені і неуражені ділянки. Ці ділянки (катодні та анодні) не збігаються з поверхнями розтягу та стиску концентратора напружень, а залежать від рівня прикладених зусиль та електропровідності середовища. 
Після підвищення електропровідності середовища додаванням до нього від 0,03 до 1% солі NaCl ділянка корозійного руйнування локалізується в межах від 42 до 33 градусів на коловому отворі та збільшується на порядок його інтенсивність. 
Друга частина цього розділу присвячена моделюванню циліндричної пружної колони у формі циліндра, який перебуває в стані плоскої деформації та підданий зовні сумісному впливу механічних зусиль і середовища. Визначено вплив напружено-деформованого стану на зміщення та характер розподілу електродного потенціалу на поверхні циліндра радіусом R, що знаходиться в середовищі під дією рівномірно розподілених зусиль уздовж твірної. 
Розглядається поперечний переріз циліндра (рис. 5), до якого вздовж твірних з координатами z1 та z2 прикладені зусилля інтенсивності P1, паралельні осі Ox, а в точках z3 та z4 вздовж твірних діють зусилля P2, паралельні осі Oy. Напружено-деформований стан тут є відомий, зокрема дилатація. В результаті для оцінки величини впливу механічних зусиль на перерозподіл поверхні циліндра на корозійно уражені і неуражені ділянки отримано залежність кута поділу анодної й катодної ділянок від співвідношення зусиль Р1/P2 (рис. 6 – крива 1). Крива 2 відповідає зміні кута нульової деформації. Відповідні значення та розрахунки одиничних площ корозійно уражених Sa та неуражених Sк ділянок поверхонь циліндра в залежності від співвідношення зусиль P1 / P2 представлені в табл.1.
 
Таблиця 1
Залежність одиничних площ корозійно уражених Sa та неуражених Sк ділянок поверхонь циліндра в залежності від співвідношення зусиль P1 / P2.
 
На основі проведених розрахунків видно, що в залежності від величини та місця прикладання механічних зусиль можна оптимізувати інтенсивність та перерозподіл ділянок корозійного руйнування, а тим самим підвищити ресурс розглядуваного елемента конструкції.
У третьому розділі досліджено вплив залишкових напружень та внутрішнього тиску в трубі, заповненій робочим середовищем, на корозійне ураження в околі зварних швів. Перша частина розділу присвячена моделюванню циліндричної труби із зварним з’єднанням вздовж її твірної, яка взаємодіє із середовищем. Як відомо, внаслідок зварювання матеріалів виникають зміщення (рис 7), спричинені залишковими напруженнями. Тут дію залишкових напружень моделювали стрибками переміщень s1 та s2.
Для елемента циліндричної труби, звареного уздовж твірної, з відомих формул теорії пружності підрахунок дилатації набуває вигляду
 
де (-, ) – полярні координати; ---, - – компоненти тензора напружень; 
,  – відповідно модулі Юнґа та зсуву;  – коефіцієнт Пуассона; r, R й p1, p2 – внутрішній та зовнішній радіуси труби та відповідні тиски; s1, s2 – стрибки переміщень вздовж координат - та.
Для розв’язання системи рівнянь (1) використовуємо граничну умову
 
яка забезпечує відсутність взаємодії зовнішньої поверхні труби з навколишнім середовищем, а саме: умову її взаємодії з неелектропровідним середовищем. 
На основі аналізу напружено-деформованого стану розглядуваного елемента труби проведено оцінку його взаємодії з середовищем (1%мас NaCl). Для такої розрахункової схеми встановлено розподіли електричних потенціалів у металевому тілі та середовищі й визначено зсув електродного потенціалу на межі контакту двох електропровідних фаз метал – середовище, зініційованого напружено-деформованим станом. Для аналізу одержаних результатів побудовано графіки зміщення електродних потенціалів для різних значень внутрішнього тиску p1 та сталого зовнішнього тиску p2 (рис. 9), а також оцінено зміну інтенсивності катодних та анодних струмів на внутрішньому контурі труби для середовищ з різним вмістом іонів Na+ та Cl-
Найбільше зміщується електродний потенціал в анодний бік безпосередньо на межі контакту шва та основного металу; тому ця ділянка буде найнебезпечнішою щодо активності корозійних процесів, що й підтверджує практика експлуатації елементів трубопроводів зі зварними швами.
Аналіз отриманих результатів показав, що при зміщенні s2 = 3∙10-3 м (як відомо з літературних джерел, в околі зварного шва виникають залишкові напруження розтягу, а тому в формулі (5) необхідно приймати s2 із знаком “-”; для порівняння: - = 0,2 % за відсутності тиску досягається при s2 = 14∙10-3 м, за відсутності залишкових напружень – при p1 = 138 МПа), тиск p1 = 33 МПа рівномірно зміщує криву 4 відносно до кривої 2, для тиску p1 = 1 МПа крива 1 зміщується на 3,2 мВ, причому кут поділу анодної й катодної ділянок не змінюється, однак посилюється інтенсивність рівномірного корозійного руйнування труби. Отже, зі зростанням внутрішнього тиску у трубі із повздовжнім швом підвищується інтенсивність рівномірного корозійного руйнування, однак це не впливає на перерозподіл поверхні труби на уражені і неуражені ділянки, що залежить лише від характеру заданого розподілу залишкових напружень та складу середовища. 
У цьому розділі також оцінено вплив обумовлених зварним швом
Фото Капча