Метод нормирования дефектов сплошности сварных соединений вертикальных цилиндрических резервуаров

• Автор: Елсуков, Евгений Игоревич
• Шифр специальности: 05.23.01, 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 220 с. : ил + Прил. (40с. )

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

НОРМИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ДЕФЕКТОВ И

МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

1.1. Анализ и систематизация отказов РВС.

1.2. Конструктивнотехнологические особенности РВС и их влияние на работоспособность резервуара.

1.3. Анализ нормативных требований к качеству сварных соединений.

1.4. Существующие методы нормирования дефектов сплошности и механических свойств сварных соединений.
1.5. Перспектива развития системы регламентации показателей качества сварных соединений.
ВЫВОДЫ.
2. КРИТЕРИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ ПРЕДЕЛЬНОГО
СОСТОЯНИЯ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ С ДЕФЕКТАМИ
СПЛОШНОСТИ МЕТАЛЛА ШВА.
2.1. Общие положения и допущения.
2.2. Вероятностная модель надежности сварного соединения.
2.3. Критериальные соотношения прочности сварного соединения.
2.3.1. Выбор и обоснование моделей развития разрушения.
2.3.2. Вывод критериальных соотношений.
2.4. Возможные пути реализации критериальных соотношений на стадии проектирования РВС.
ВЫВОДЫ
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ДЕФЕКТНОСТИ ПРОЦЕССОВ СВАРКИ РУЛОНИРУЕМЫХ РВС.
3.1. Общие сведения об объекте исследования и методах
контроля его качества.
3.2. Методика сбора и обработки информации.
3.2.1. Краткая характеристика используемых методов.
3.2.2. Предварительный сбор и оценка информации.
3.2.3. Формирование окончательной выборки.
3.3. Оценка достоверности неразрушающего контроля.
3.3.1. Общие положения.
.3.3.2. Конструкция эталона ЦНРШПСК им. Мельникова
3.3.3. Моделирование дефектов и подготовка образцов.
3.3.4. Результаты оценки достоверности контроля.
3.4. Исследование фактической дефектности сварных
соединений РВС.
3.4.1. Общая характеристика структуры дефектности.
3.4.2. Математические модели функции распределения
размеров дефектов.
ВЫВОДЫ
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ 2 РЕМОНТНОВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛА СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ.
4.1. Планирование эксперимента.
4.2. Методика подготовки образцов.
4.3. Обработка и анализ результатов испытаний.
4.3.1. Обработка результатов для толщины мм.
4.3.2. Обработка результатов для толщины 6 мм.
5. РАЗРАБОТКА РЕКОШНДАЦИЙ ПО НОРМИРОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ДЕФЕКТОВ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ РВС.
5.1. Дисперсионный анализ надежности РВС.
5.2. Определение предельных размеров дефектов для типовых резервуаров из условия прочности.
5.2.1 Анализ напряженнодеформированного состояния сварных соединений.
5.2.2 Расчет предельных размеров дефектов.
5.3. Нормирование показателей качества сварного соединения.
5.3.1 Основные принципы нормирования размеров дефектов.
5.3.2 Статистический анализ существующих нормативных требований по допустимой дефектности сварных соединений.
5.3.3 Обоснование нормативных требований по показателям дефектности.
5.4. Рекомендации по совершенствованию технологии изготовления резервуаров.
5.4.1 Обоснование необходимости аттестации процессов.
5.4.2 Рекомендуемые методы управления процессом сварки и оперативного контроля.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ.
Актуальность


Отмеченные особенности напряженного состояния РВС повышают его склонность к хрупкому разрушению, при котором пластичность металла, в частности относительные удлинения контура резервуара, на порядок отличаются от результатов стандартных испытаний и составляют 2 2,5 . Влияние конструктивных факторов проявляется в основном на стадии зарождения трещины , при этом важно не столько само событие зарождения трещины, сколько механизм ее развития. Таблица 1. Балки 6 1 0. Фермы 5 0. Резервуары . Примечания А0 площадь разрушения наиболее напряженного элемента п количество потенциально возможных конструктивных форм низкой хладостойкости Ки коэффициент использования конструктивной прочности. Это обусловлено тем, что удельная потенциальная энергия упругой деформации Шзф, являющаяся движущей силой хрупкого разрушения, для растянутых элементов РВС более чем в двадцать раз превышает аналогичный показатель для балок, и более чем в десять для ферм табл. В связи с этим вероятность хрупкого разрушения РВС значительно выше, чем общестроительных металлоконструкций. Анализ нормативных требований к качеству сварных соединений. Технический уровень любого изделия в значительной мере определяется состоянием его нормативной документации. В действующих нормативных документах на изготовление РВС по ряду регламентируемых параметров имеются очевидные несоответствия. В качестве примера можно привести требования к размерам пор и шлаковых включений для сварных стыковых соединений вертикального цилиндрического резервуара, изготовление которого до недавнего времени регламентировалось СНиП Ш, СНиП 3. ПБ 1. С позиции формальной логики правомерно предположить, что к сварным соединениям, работающим в одинаковых условиях, должны предъявляться одни и те же требования. Можно допустить, что заводские стыки СНиП III, ПБ 1 более надежны, чем монтажные СНиП 3, тогда требования к последним должны быть более жесткими. Однако ни того, ни другого однозначно из этих нормативных документов не следует табл. Сварные соединения, выполняемые на монтажной площадке, регламентируются СНиП 3. При температуре строительства не ниже минус С требования СНиП 3, в отношении пор и шлаковых включений, более приемлемы, чем СНиП Ш табл. Однако при более низких температурах для толщин 4. Если обратиться к вновь изданному нормативному документу ПБ 1, то и там есть свои недостатки, в частности в нем не регламентируются просто опущены дефекты типа непровар. Таблица 1. Допустимые размеры пор и включений по отечественным нормам. СНиП П 0. СНиП 3 0. ПБ 1 1. Таблица 1. Сравнение отечественных и зарубежных нормативных документов. СНиП Об . П 0. СНиП Об 9. АР 0 2. Примечание в числителе при температуре выше С, в знаменателе от до С, значение непровара со принято как удлиненная несплошность. Если обратиться к зарубежному опыту изготовления металлических конструкций, то там наблюдается тенденция к более глубокой дифференциации требований по всем типам дефектов. При сравнении отечественных и зарубежных стандартов нами было отмечено , что при толщине шва до мм включительно отечественные требования являются более жесткими практически по всем типам дефектов табл. При больших толщинах имеющиеся отличия по трещиноподобным дефектам подрезам и непроварам не принципиальны, за исключением районов строительства с температурой ниже минус С. В отношении же пор и шлаковых включений отечественные требования остаются консервативными как по размеру единичного дефекта, так и по показателю приведенной поврежденности рис. Ь Рисунок 1. Схема определения удельной поврежденности сварного соединения дефектами. Сопоставляя среднестатистические и нормативные значения технологических дефектов в , нами сделан вывод о противоречии между нормативными требованиями и реальным состоянием качества сварных соединений. В лучшем случае при 0 неразрушающем контроле это приводит к дополнительным затратам на ремонт, а в худшем при выборочном контроле к снижению надежности сварного соединения. Удельная поврежденность , о Удельная поврежденность
4. Толщина основного металла 1, мм 1 АР1 0 2 АУ8 . ГБО 4 СНиП III Рисунок 1. Допустимая поврежденность сварного шва порами при динамическом а и статическом б характере нагрузки.