Остаточный ресурс оболочковых конструкций, работающих в условиях квазистатического нагружения

• Автор: Ковшова, Юлия Сергеевна
• Шифр специальности: 05.26.03, 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 127 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1 Исследования в области оценки остаточного ресурса оболочковых конструкций, работающих при квазистатическом режиме нагружения
1.1 Анализ аварийности оборудования, эксплуатируемого в условиях квазистатического нагружения

1.2 Обзор существующих методик оценки ресурса

1.3 Изменение физических и механических свойств материала при накоплении повреждений от действия квазистатических и циклических нагрузок
1.4 Структурные изменения, происходящие в материале под действием статических нагрузок

1.5 Выводы по 1 главе

2 Объекты и методы исследования

2.1 Объект и методика проведения эксперимента по исследованию изменения свойств материала, подверженного длительному статическому нагружению
2.2 Измерение скорости продольных ультразвуковых волн
2.3 Оборудование для измерения магнитных характеристик и
последовательность проведения измерений
2.4 Измерение параметров акустической эмиссии при статическом растяжении образцов
2.5 Методы обработки результатов испытаний
2.6 Выводы по 2 главе
3 Изменение скорости продольных ультразвуковых волн, напряженности постоянного магнитного поля и механических свойств стали 09Г2С под действием длительной статической нагрузки

3.1 Влияние статической и повторной квазистатической нагрузки на изменение скорости продольных ультразвуковых волн и напряженности постоянного магнитного поля
3.2 Изменение механических свойств стали 09Г2С под действием статической нагрузки
3.3 Изменение параметров акустической эмиссии при статическом нагружении
3.4 Выводы по 3 главе
4 Оценка ресурса безопасной эксплуатации оболочковых конструкций, подверженных квазистатическому нагружению
4.1 Влияние изменения механических свойств материала под действием статической и квазистатической нагрузки на ресурс безопасной эксплуатации оборудования
4.2 Алгоритм оценки остаточного ресурса оболочковых конструкций, работающих в условиях квазистатического нагружения
4.3 Выводы по 4 главе
Основные выводы и результаты
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В условиях старения технологического оборудования контроль технического состояния и оценка остаточного ресурса имеют особое значение для обеспечения безопасной эксплуатации опасных производственных объектов.
В процессе длительной эксплуатации технологического оборудования предприятий нефтепереработки и нефтехимии, работающего под давлением в режимах однократных и повторных квазистатических нагрузок, возникают неизбежные отклонения параметров технологического процесса (рабочего давления, температуры и др.). Квазистатическое нагружение возникает при малых возмущениях термосиловых факторов в процессе эксплуатации оборудования.
По причине геометрической неоднородности оболочковых конструкций и, как следствие, неравномерного распределения напряжений по оболочке, энергия, сообщаемая материалу при нагружении, не рассеивается, а накапливается в локальных зонах конструкции, в которых происходят изменения механических свойств металла. При этом амплитуда изменения механических напряжений в локальных зонах может быть больше, чем амплитуда изменения эквивалентных номинальных напряжений в элементах аппарата. В результате при внезапном превышении уровня номинальной нагрузки возникает опасность хрупкого и вязкого разрушения материала, которое может привести к разгерметизации оборудования, неконтролируемому выбросу пожаровзрывоопасных сред и, в случае развития неблагоприятного сценария аварийной ситуации, к возникновению пожара или взрыва.
Поэтому для обеспечения безопасной эксплуатации технологического оборудования особенно актуально исследование процесса накопления повреждений при квазистатическом нагружении и своевременное предупреждение перехода материала оболочковых конструкций в предельное состояние.

Рисунок 2.1 - Схема эксплуатационного нагружения и основные параметры эксплуатационных нагрузок [6]
Как показывает опыт эксплуатации, в оболочечных конструкциях, работающих в технологической цепочке, как правило, имеет место случайным образом изменяющееся рабочее давление (рраб)> и, хотя его изменения происходят в допустимых пределах и не учитываются в стандартных расчетах, тем не менее, при этом внешними воздействиями на эти конструкции совершается работа, и сопутствующая этому энергия деформаций, обусловливающая повреждаемость материала, может накапливаться в структурных элементах (зернах, включениях, на границах зерен) в виде дислокаций, а также в макрозонах концентрации с различной геометрией или физическими свойствами материала [109, 110, 111].
В зонах концентрации напряжений местные напряжения и деформации имеют повышенные значения, а сами процессы повреждения материала протекают более интенсивно, приводя к возникновению разрушения.
С целью детального изучения данного явления в лабораторных условиях были проведены экспериментальные исследования влияния длительности выдержки металла под статической и повторной квазистатической нагрузкой на скорость распространения продольных ультразвуковых волн и напряженность постоянного магнитного поля при различных уровнях деформирования и времени выдержки.