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

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

0,2 %). Виходячи з цього, задамо такі граничні умови для визначення електричного потенціалу в середовищі та подвійному електричному шарі: 

 
 ,   ,  (15)
 
За таких граничних умов потенціали   в подвійному електричному шар і і   всередині витягнутого еліпса, заповненого середовищем, будуть:
 
 . (16)
 , (17)
де  ,
 
  y / b,   b / a,  c = 5,8410 6 1 / м,  mc = 8,2610 8 1 / м – характеристики середовища та подвійного електричного шару для 1 %-го NaCl (табл.1), який заповнює еліптичний отвір у металі. Під час обчислень задавали: p = 1,8 МПа;  = 1,33∙10-3 1/В; C = 103 Кл / (Вкг); 0 = 7,8∙10 3 кг / м 3; a = 0,007 м.
Для взаємодії з середовищами різної активності максимальне зміщення електродного потенціалу у вершині тріщини завдовжки 14 мм досягається в точках  = 0,01 за відносної деформації 0,2 % (криві 1 – 4). Найбільше зміщується електродний потенціал (  20 мВ), взаємодіючи з 3% NaCl.
З побудованої залежності максимального зміщення електродного потенціалу (за відносної деформації 0,2 % у вершині “витягнутого” еліпса b / a = 0,01, a = 7 мм, p = 1,8 МПа) від складу середовища СNaCl (рис. 17) випливає, що зміщення електродного потенціалу  є чутливим до збільшенням вмісту іонів Na+ та Cl- від 0 до 0,2 мольл-1 у розчині, а починаючи з 0,2 до 0,5 мольл-1 його чутливість значно знижується, досягаючи значення  20 мВ. Це пояснюється відомим з літератури явищем, а саме – перенасиченістю розчину.
Напружено-деформований стан, що виникає у вершині такого дефекту, можна виразити через відповідні значення коефіцієнта інтенсивності напружень за формулою
 
 , (18)
 
многочленом сьомого порядку:
 
 
  (19)
 
Максимальні напруження, що виникають у вершині еліптичної тріщини, з використанням співвідношень (18) та (19) залежно від її довжини розраховували за формулою
 
  (20)
 
Якщо врахувати, що радіус кривини дефекту змінюється за законом
 
 ,
 
то напруження визначимо за співвідношенням
 
  (21)
 
Вважаючи  max =  0,2, з формули (21) знаходимо відповідне значення приросту глибини дефекту Lкр. (рис. 19), за якого у вершині еліптичної тріщини досягаються напруження, рівні  0,2.
Приймемо, що під час взаємодії труби із середовищем без експлуатаційного тиску система “метал–середовище” знаходиться в стані електрохімічної рівноваги. Під час появи експлуатаційних тисків у трубі виникають механічні напруження, що ініціюють зміщення електродного потенціалу на межі “метал–середовище” на величину  (), яка залежить від відносної об’ємної деформації. Знаючи закон зміни напружень у вершині тріщини залежно від її довжини, можемо визначити відповідні зміщення електродного потенціалу:
 
  (22)
 
Внаслідок таких зміщень потенціалу система “метал–середовище” буде мати відхилення від відповідного рівноважного значення на величину  (). 
За законом Фарадея глибину корозійного дефекту можна визначити так:
 
 , (23)
 
де t – час росту дефекту, dа – коефіцієнт Тафеля анодного процесу, e – заряд електрона, N B – валентність, M – молекулярна маса металу; A – число Авогадро; m – густина сталі. 
З урахуванням формул (22) та (23) одержано рекурентну формулу для визначення глибини корозійного дефекту:
 
  (24)
 
За нею можна оцінити час залишкового ресурсу труби з початковим дефектом. Очевидно, тривалість залишкового ресурсу буде рівна кількості ітераційних циклів, необхідних для того, щоб Lкор. стала рівною Lкр., а напруження у вершині дефекту досягли  max =  0,2.
На основі таких міркувань виконували відповідні розрахунки для сталі 12X1МФ при   26 МПа, R/h = 3, R = 0,15 м. Вважали, що радіус початкового дефекту:   a = 10-4 м. 
На основі проведених розрахунків побудовано залежність залишкового ресурсу експлуатації труби від величини експлуатаційного тиску p та складу робочого середовища (рис. 21). Розраховані значення критичної глибини дефектів та час залишкового ресурсу труби для різних значень %мас NaCl поміщені в табл. 3.
 
Таблиця 3
Розраховані значення критичної глибини дефектів та час залишкового ресурсу труби для різних значень вмісту іонів Na+ та Cl- у середовищі.
 
Аналізуючи отримані результати, бачимо, що залишковий ресурс експлуатації труби залежить від експлуатаційного тиску та складу робочого середовища, причому за підвищених тисків він суттєво зменшується.
Описаний вище метод оцінювання довговічності трубопроводів дозволяє спрогнозувати їх роботоздатність та врахувати механізм сумісного впливу концентрації напружень й робочих середовищ на міцність та надійність елементів конструкцій. Його можна використати для розв’язку задач міцності конструкцій, поверхня яких піддана локальним корозійним руйнуванням за сумісної дії робочих середовищ різної активності та експлуатаційних навантажень.
 
Висновки
 
На основі отриманих у роботі результатів про взаємозв’язок поля механічних напружень з локальною корозійною пошкоджуваністю в околі заповнених середовищами концентраторів
Фото Капча