Ж.2.5 Середні значення швидкостей корозії визначають на основі статистичних даних згідно з ДСТУ 4046 або за іншими методами, якщо вони достатньо експериментально обгрунтовані.

Ж.З Стрес-коррозія

Ж.3.1 Особливістю корозійного розтріскування під напруженням є те, що стрес-корозійні тріщини є досить видовженими пошкодженнями, для яких відношення довжини до глибини складає десятки разів. Це зумовлено тим, що стрес-корозійні тріщини виникають у декількох місцях одночасно і з часом об'єднуються в одну. У зв'язку з такою специфікою цих тріщин їх характерним розміром слід вважати глибину.

Швидкість росту корозійного розтріскування вглиб матеріалу визначається виразом:

де збільшення розміру дефекту в глибину залежить від максимального значення коефіцієнта інтенсивності напружень К₁^max(а) у найглибшій точці фронту тріщини, A_stі - константи матеріалу. Дозволяється використання інших, більш складних законів росту дефектів, що залежать від конкретних умов навантаження і типу сталі, якщо вони підвищують вимоги до міцності і надійності ділянки з дефектом.

Ж.3.2 Для визначення довжини стрес-корозійного дефекту слід користуватися положенням, згідно з яким розміри дефекту змініються пропорційно їх початковому співвідношенню, тобто a₀ //₀ = const. Спільний розгляд останньої умови і рівняння (Ж.5) дозволяє прогнозувати зміну довжини дефекту в часі.

Ж.3.3 Якщо довжина стрес-корозійного дефекту є достатньо великою, тобто значно перевищує певне характерне значення /> 4, на практиці можна вважати, що стрес-корозійний дефект має нескінченну довжину.

Ж.4 Циклічне навантаження

Ж.4.1 Швидкість росту тріщин втоми вглиб матеріалу та у поздовжньому напрямку визначають за моделлю типу рівняння Періса:

де ΔΚ₁ = К₁^max –К₁^min- розмах коефіцієнта інтенсивності напружень;

B _f і m' - певні константи матеріалу;

N - цикли навантажування.

З урахуванням впливу асиметрії циклу R' попередня модель може мати наступний аналітичний запис:

Для аналізу втомного росту тріщин можна використовувати й інші закони розвитку втомної тріщини.

Ж.4.2 Вважати, що у більшості випадків форма поверхневої тріщини втоми є напівеліптичною і, виходячи з виразів згідно з формулами (Ж.7), співвідношення її розмірів наступне:

Спільний розгляд рівнянь (Ж.7) і (Ж.8) дозволяє прогнозувати зміну розмірів втомного дефекту в часі з подальшим розрахунком довговічності.

Ж.4.3 У випадках, коли існують проблеми у визначенні форми втомної тріщини, для досить глибоких втомних дефектів a/t > 0.4 можна вважати, що розміри тріщини змінюються пропорційно, тобто a / l = const.

ДОДАТОК И

(довідковий)

РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРА ЗМЕНШЕННЯ МІЦНОСТІ

ДЛЯ ДЕФЕКТІВ ФОРМИ

И.1 Забоїна, вм'ятина - відповідно до рисунків В.29.1, В.30.1 (додаток В).

И.1.1 Співвідношення між напруженням згину, які виникають від наявності вм'ятини, і прикладеним номінальним (мембранним) напруженням виражається через коефіцієнт концентрації напружень R₃ :

Параметр R ₃^or визначають з аналізу, в якому існуючий переріз труби з вм'ятиною задається

И.1.2 Параметр зменшення міцності а для вм'ятини або забоїни визначається так:

де i — коефіцієнт категорії напружень, що встановлюється згідно з 10.5.1 в залежності від того, первинними чи вторинними є прикладені мембранні номінальні напруження σ_θ.

И.2 Неспіввісність, різнотовщинність - відповідно до рисунків В.32.1, В.31.1 (додаток В).

И.2.1 Співвідношення між напруженням згину, які виникають від наявності неспіввісностей осьового типу, і прикладеним номінальним (мембранним) напруженням σ_х виражається через коефіцієнт концентрації напружень R₃ :

И.2.2 Параметр зменшення міцності визначається згідно з (И.9), в якій коефіцієнт категорії напружень i встановлюється згідно з 10.5.1 в залежності від того, первинним чи вторинним є номінальне осьове напруження σ_х .

ДОДАТОК К

(довідковий)

ПРИКЛАДИ РОЗРАХУНКУ НА СТАТИЧНУ МІЦНІСТЬ

К.1 Загальні вхідні дані

К.1.1 Характеристики труби

Номінальний діаметр - 1020 мм.

Тип труби - з поздовжнім зварним швом.

Матеріал-17Г1СУ.

Проектний тиск-5,1 МПа.

Дата введення в дію - 1983 р.

Категорія ділянки трубопроводу - ill.

Ділянка трубопроводу - підземна.

К.1.2 Коефіцієнти безпеки (СНиП 2.05.06)

Коефіцієнт умови роботи m = 0,9.

Коефіцієнт надійності за матеріалом k₁= 1,47, k₂ = 1,15.

Коефіцієнт надійності за призначенням k_H = 1.

Коефіцієнт надійності щодо навантаження (внутрішній тиск) n ^р = 1,1.

К.1.3 Механічні характеристики матеріалу труб:

σ_В =510 МПа;

σ_Т = 363 МПа;

К_1С = 62 МПа мм.

K_1С визначають приблизно за методикою, викладеною згідно з 6.4. Значення ударної в'язкості

KCV = 29,4 Дж/см² отримано з даних про механічні властивості труб за станом постачання (додаток А).

К.1.4 Оцінка статичної міцності трубопроводу з дефектом.

К.2. Приклад 1. Дефект - локальна корозія

Розрахунок здійснюють згідно з 10.1.2.1, б) за схемою згідно з 10.4.1 рівня 1.

Схематизація - місцева корозія (рисунок В.15.1).

Довжина 2l = 0,151 м;

Ширина 2b = 0,386 м;

Глибина а = 0,002553 м;

К.2.1 Розрахункові параметри

Товщина стінки δ_н = 0,0111 м.

Внутрішній діаметр труби D_вн - 0,9978 м.

Внутрішній тиск (максимальний робочий тиск) р = 4,1 МПа.

Осьове зусилля визначають згідно з (3):

де α_Т - коефіцієнт лінійного теплового розширення металу труб, 15,8.10 ^-6 град ^-1;

Δ t - температурний перепад між температурою монтажу трубопроводу та температурою

його експлуатації, що приймається додатнім при нагріванні, мінус 20°С;

Е - модуль пружності (модуль Юнга), 2·10⁵ МПа;

μ - коефіцієнт поперечної деформації (коефіцієнт Пуассона) 0,3;

n ^t,n^р - коефіцієнти надійності за навантаженням, визначають згідно зі СНиП 2.05.06-85

відповідно n ^t = 1;n^р = 1,1.

Тоді:

σ_х =-15,8-10^-6·°С^-1·· (-20 °С)·2·10⁵ МПа+ 0,3·1,1·4,1 МПа· 0,9978 м / (2·0,0111 м) =

= 63,2 МПа + 60,8 МПа = 124 МПа.

Допустимий коефіцієнт запасу міцності визначається згідно з (6):

k = 0,9·1,47·1/0,9 = 1,47.

К.2.2 Розрахунок довідкових напружень проведено згідно з Г.3.2.

Етап 1. Розрахунок довідкових напружень згідно з Г.1.1:

σ_р = 202,7 МПа - формула (1)

σ_х = 124М Па - формула (3)

= 0,77 - формула (Г.4)

λ = 1,014 - формула (Г.5)

α₁ = 0,914 - формула (Г.1)

α₂ = 1,058 - формула (Г.1)

α = 0,914 - умова мінімуму

= 222 МПа - формули (Г.2), (Г.6).

Етап 2. Розрахунок довідкових напружень згідно з Г.2.1:

σ_р = 202,7 МПа - формула (1)

= 124 МПа - формула (3)

φ₁ = 0,385 рад - формула (Г.12)

f = 0,611 - формула (Г.13)

k = 0 - формула (Г.13)

α = 0,999 - формула (Г. 10)

σ_r = 202,7 МПа - формула (Г.11).

Етап 3. Із двох отриманих значень довідкових напружень вибирають максимальне σ_r = 222 МПа згідно з Г.3.2.

К.2.3 Розрахунок КІН -у відповідності з 10.1.2 стандарту К₁ = 0.

К.2.4 Розрахунок коефіцієнта запасу міцності - згідно з 10.4.4.

Оскільки К₁ = 0, то коефіцієнт запасу міцності визначають згідно з (15):

n = σ_B / σ_r =2,27.

К.2.5 Перевірка умови міцності n > k (2,27 > 1,47).

К.2.6 Запас міцності n/k = 2,27/1,47 = 1,55.

К.2.7 Висновок: згідно з 12.1.2 даного стандарту категорія пошкодження легка, дефект незначний; експлуатація ділянки трубопроводу з даним дефектом за умови сталості його розмірів є безпечною; ремонт не обов'язковий.

К.3 Приклад 2. Дефект - поздовжня канавка

Розрахунок здійснюється відповідно до 10.1.2.1, а) згідно з 10.3.1-10.3.8 рівня 1.

Схематизація: осьова поверхнева зовнішня півеліптична тріщина (рисунок В.1.1).

Довжина 2l = 0,034 м.

Глибина а = 0,00464 м.

К.3.1 Розрахункові параметри

Товщина стінки δ_н = 0,0116 м.

Внутрішній діаметр труби D_вн = 0,9978 м.

Внутрішній тиск (максимальний робочий тиск) р = 4,1 МПа.

Осьове зусилля визначається згідно з (3):

σ_х =-15,8·10 ^–60С^-1· (-20 °С) ·2·10⁵ МПа+0,3·1,1·4,1 МПа · 0,9978 м / (2 · 0,0116 м) =

= 63,2 МПа+ 58,2 МПа = 121,4 МПа.

Допустимий коефіцієнт запасу міцності визначається згідно з (6):

k = 0,9 · 1,47 · 1/0,9 = 1,47.

К.3.2 Розрахунок довідкових напружень згідно з Г.1.1:

σ_p = 194 МПа - формула (1)

σ_х = 121,4 МПа - формула (3)

= 0,6 - формула (Г.4)

λ = 0,223 - формула (Г.5)

α₁ =0,977 - формула (Г.1)

α₂ =4,205 -формула (Г.1)

α = 0,977 - умова мінімуму згідно з Г.1.1

σ_r = 198,4 МПа - формули (Г.2), (Г.6).

К.3.3 Розрахунок КІН

Розрахунок КІН згідно з Д.1.1:

σ_p = 194 МПа - формула (1)

μ = 2,93; = 1; q =1,172 F = 1,785 - формула (Д.4)