Обеспечение работоспособности нефтегазохимического оборудования с механической неоднородностью

• Автор: Абдуллин, Рафиль Сайфуллович
• Шифр специальности: 05.04.09
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 291 с. : ил.

1.1. Основные факторы нарушения работоспособности нефтегазохимического оборудования (сосуды, аппараты и трубопроводы)
1.2. Роль механической неоднородности в повышении и оценке ресурса оборудования
1.3. Основные подходы к оценке ресурса оборудования с механи-
2. Создание теоретической базы расчетной оценки остаточного ресурса оборудования с механической неоднородностью
2.1. Продольные и кольцевые прослойки в сосудах, работающих под давлением
2.2. Предельное состояние мягких прослоек в зонах действия краевых сил и моментов
2.3. Влияние формы разделки кромок под сварку мягкими швами
на несущую способность оборудования
2.4. Предельное состояние композитных прослоек
2.5. Поддерживающий эффект в мягких прослойках сосудов при
их совместной деформации с мягкими участками
2.6. Контактное разупрочнение твердых прослоек соединений при
их совместной деформации с мягкими участками
2.7. Роль деформационного строения при оценке ресурса оборудования с механической неоднородностью
2.8. Выводы но главе
3. Работоспособность стыковых соединений оборудования с механической неоднородностью
3.1. Геометрическая и механическая неоднородность элементов оборудования
3.2. Особенности напряженно-деформированного состояния элементов оборудования со смещением кромок
3.3. Исследование статической прочности элементов оборудования с различной геометрией швов, выполненных со смещением кромок
3.4. Расчетная оценка несущей способности сварных элементов со смещением кромок с мягкими и твердыми прослойками
3.5. Выводы по главе
4. Работоспособность соединений базовых элементов оборудования типа охватывающих и охватываемых деталей
4.1. Напряженно-деформированное состояние сварных угловых
швов элементов нефтехимического оборудования
ческой неоднородностью
1.4. Выводы по главе

4.2. Исследование несущей способности сварных соединений, выполненных по ресурсосберегающей технологии
4.3. Натурные испытания
4.4. Исследование трещиностойкости основного металла и сварных соединений при отрицательных температурах
4.5. Влияние механической неоднородности на работоспособность соединений типа охватываемых и охватывающих деталей
4.6. Выводы по главе
5. Разработка методов расчетной оценки долговечности нефтегазохимического оборудования с механической неоднородностью
5.1. Определение остаточного ресурса элементов оборудования в условиях малоциклового нагружения
5.1.1. Определение упруго-пластических коэффициентов концентрации деформации и напряжений
5.1.2. Исследование малоцикловой усталости
5.1.3. Натурные испытания сварных элементов
5.1.4. Влияние остаточных напряжений на ресурс оборудования при циклическом нагружении
5.1.5. Учет деформационного старения при оценке остаточного ресурса в условиях малоциклового нагружения
5.1.6. Оценка остаточного ресурса элементов оборудования с мягкими и твердыми прослойками при многоцикловом и малоцикловом нагружении
5.1.7. Расчеты ресурса элементов оборудования по критериям малоцикловой трещиностойкости
5.1.8. Оценка ресурса элементов оборудования в условиях одновременного действия малоцикловых нагрузок и механохимичес-кой коррозии и использованием критериев механики разрушения
5.2. Расчетная оценка остаточного ресурса элементов оборудования с мягкими прослойками в условиях длительного статического нагружения и механохимической коррозии
5.2.1. Определение остаточного ресурса элементов оборудования с мягкими и твердыми прослойками
5.2.2. Влияние остаточных напряжений на ресурс элементов оборудования при одновременном действии напряжений и коррозии
5.2.3. Коррозионно-механические испытания
5.3. Выводы по главе
Выводы и рекомендации
Литература
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Работоспособность элементов оборудования определяется напряженно-деформированным состоянием, свойствами основного металла и сварочных материалов, а также условиями работы. Отсюда следуют основные направления повышения работоспособности элементов оборудования, улучшение свойств металла и сварочных материалов, снижение степени напряженности и агрессивности рабочей среды.
Мероприятия по повышению работоспособности могут реализовываться при проектировании, изготовлении и эксплуатации конструкции. На стадии проектирования работоспособность конструкций обеспечивается рациональным конструированием сварных соединений: правильным расчетом; исключением концентраторов напряжений и наложения швов в высоконапряженных зонах; уменьшением жесткости конструктивных элементов и размеров зон с остаточными напряжениями; рациональной последовательностью наложения швов; выбором оптимального состава и улучшением свойств основного металла перед сваркой; подбором рациональных присадочных материалов, выбором рациональной формы шва и др.
Технологические методы повышения работоспособности сварных соединений основаны на регулировании термодеформационных циклов сварки, снятии остаточных напряжений и др. Сущность технологических методов заключается в снижении степени структурно-механической и геометрической неоднородности. Регулирование режимов сварки позволяет в той или иной степени изменять свойства и раз-

Чем больше запас вязкости материала тонкой мягкой прослойки или корневой части шва, тем менее вероятно будет хрупкое разрушение.
Необходимо учитывать, что при сварке закаливающихся сталей наличие рядом со швом подкаленных участков з.т.в. подкрепляет прослойку, способствуя полной реализации в ней контактного упрочнения, достижению равнопрочности и повышению запасов пластичности и энергоемкости соединения. Поэтому термообработка, снижающая прочностные свойства подкрепляющих участков, не всегда может быть полезной.
Необходимо иметь в виду и другое: при продольном расположении мягких швов по отношению к растягивающему усилию контактное упрочнение отсутствует, подкаленные участки не выполняют подкрепляющей функции и, наоборот, могут лимитировать пластичность соединения.
При поперечном расположении шва достаточно тонкие мягкие прослойки вследствие развития в них жесткого напряженного состояния могут явиться источником хрупкого разрушения. Одним из методов уменьшения опасности является расположение прослойки по отношению к направлению усилия под углом, отличным от прямого. Чем этот угол ближе к 45°, тем меньше контактное упрочнение прослойки и тем мягче в ней схема напряженного состояния.
Соединения с относительно мягким швом предъявляют значительно повышенные требования к точности заготовки и сборки под сварку.
Расчеты показывают, что даже при колебаниях зазоров и углов скоса кромок в пределах, допускаемых нормативами, свойства шва могут заметно колебаться в зависимости от того, по верхнему или по нижнему пределам выполнены углы скоса кромок и зазоры в корне шва