Введение к работе
Актуальность работы
Смещение кромок - распространенный дефект, возникающий в результате накапливания погрешностей в процессе обработки заготовок на заготовительных и сборочно-сварочных операциях производства нефтехимического оборудования (сосуды, аппараты и трубопроводы). Смещение кромок приводит к дополнительной концентрации напряжений из-за возникновения изгибающего момента и снижения угла перехода от металла шва к основному металлу. В литературе имеется достаточно большое количество теоретических и экспериментальных работ по оценке работоспособности сварных соединений со смещением кромок (Ml ТУ им. Баумана, ЧГТУ, УГНТУ, ГАНГ им. Губкина, НИИХИММАШ и др.). Однако большинство из опубликованных работ посвящено оценке концентрации напряжений от действия краевых сил и моментов. Между тем, резкий переход от металла шва к основному металлу способствует возникновению еще большей концентрации в сравнении с действием изгибающих моментов.
Отличительная особенность подходов, развиваемых в настоящей работе заключается в том, что радиус закругления в месте перехода от металла шва к основному металлу принимается бесконечно малым, стремящимся к нулю (р->0). Это обосновывается следующими причинами. Во-первых, радиус закругления р не поддается контролю и з соответствующих нормативных документах не регламентируется. Во-вторых, такой подход дает определенный запас прочности и долговечности при наличии смещения кромок, и в-третьих, в сварных соединениях, особенно при наличии смещения кромок, не исключается возможность появления участков с весьма малым радиусом закругления р (р-»0). Заметим, что полученные результаты распространяются и на сварные соединения с заданным значением р.
Анализ литературных данных показывает, что большинство исследований выполнено на модельных образцах при одноосном статическом растяжении.
В целом работа направлена на решение актуальной и важной проблемы обеспечения безопасности нефтехимического оборудования с обнаруженными при диагностике недопустимыми дефектами типа "смещение кромок". Предлагаемые подходы подтверждены натурными испытаниями цилиндрических сосудов.
Для выполнения исследований характеристик работоспособности использованы достаточно надежные современные методы: муаровых полос; тензометрирования; механики трещин и разрушения.
Цель работы
Цель работы заключается в разработке методов повышения и оценки остаточной работоспособности сварных элементов нефтехимического оборудования с обнаруженными при диагностировании дефектами типа "смещение кромок".
Задачи исследований
-
Анализ современного состояния методов повышения и оценки остаточной работоспособности нефтехимического оборудования с дефектами типа "смещение кромок".
-
Изучение особенностей напряженного состояния в угловых переходах сварных элементов, обусловленных смещением кромок.
-
Разработка методов расчетной оценки характеристик работоспособности сварных элементов нефтехимического оборудования со смещением кромок с использованием показателей трещиностойкости металла.
-
Натурные испытания сварных сосудов в условиях близких к эксплуатационным с целью обоснования возможности расширения диапазона допускаемых смещений кромок.
-
Разработка научно обоснованных методов повышения и оценки остаточной работоспособности сварных элементов нефтехимического оборудования с обнаруженными при диагностировании дефектами типа "смещение кромок".
5 Научная новизна
-
Предложен и обоснован расширенный диапазон допускаемых смещений кромок в сварных элементах нефтехимического оборудования.
-
Получены аналитические зависимости для оценки характеристик работоспособности сварных элементов нефтехимического оборудования с учетом особенностей напряженного состояния в сингулярных точках угловых переходов, обусловленных смещением кромок.
-
Установлена аналитическая зависимость для оценки параметров внешней геометрии сварных швов со смещением кромок с учетом их протяженности, при которых обеспечивается безопасность нефтехимического оборудования в назначенный срок эксплуатации.
Практическая ценность
-
Разработанные методы оценки остаточной работоспособности сварных элементов позволяют расчетным путем устанавливать возможность продления срока службы нефтехимического оборудования.
-
Предложенный метод повышения работоспособности сварных элементов нефтехимического оборудования позволяет без существенных затрат на проведение ремонта обеспечивать условия безопасности эксплуатации нефтехимического оборудования в заданный срок последующей работы.
3. Рекомендации по повышению и оценке остаточной работоспособ
ности сварных элементов со смещением кромок согласованы с головным
институтом по диагностике ВНИИнефтемаш (г.Москва) и переданы для
использования в машиностроительные и нефтехимические предприятия РБ.
Апробация работы
Результаты работы докладывались в 1996-1997 гг. на научно-технических конференциях по проблемам диагностики различного оборудования и машиноведения, проводимых в Уфимском государственном нефтяном техническом университете и Академии наук Республики Башкортостан.
Публикации
Основное содержание диссертационной работы опубликовано в одной брошюре и 10 научно-технических статьях.
Объем и структура работы
