Диссертация (1025910), страница 15

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 15)

Режимысварки представлены в Таблице 4.Таблица 4.Режимы сварки лабораторных образцовСлои шваМаркаэлектродаТип электрода поГОСТ (обозначение поAWS)Диаметрэлектрода,ммНаплавочныеКорневойLB-52U, OK 53.70, MТГ01К, Fox EV 50, Fox EVPipe, Phoenix K50R ModЭ50А(Е7016)3,2ЗаполняющиеОблицовочныйOK 74.70, LB-62D, МТГ03, Kessel 5520 Mo,Schwarz-3K ModЭ60 (Е8015,Е8016,Е8018)а)а)Сварочныйток,А100 – 120100 – 1304,0120 – 1603,2100 – 140б)б)Рис. 4.5.Изготовление лабораторных образцов: а) выполнение предварительного подогрева; б) сваренные лабораторные образцы99Наплавка валиков осуществлялась участками обратноступенчатым способом. На Рис.

4.5 представлено выполнение предварительного подогрева передсваркой первого образца и сваренные образцы.Таким образом, лабораторный образец воспроизводит форму сварного соединения и технологию сварки, что обеспечивает соответствие его механических свойств и свойств реальной ремонтной конструкции.4.1.2. Результаты испытания лабораторных образцовИспытания проводились на универсальной электрогидравлической испытательной машине POZN фирмы «Шенк» (ФРГ) усилием 100 кН (Рис.

4.6). Система регулирования машины имела обратную связь по усилию. Схема нагружения представлена на Рис. 4.7.Рис. 4.6.Испытательное оборудованиеИспытания лабораторных образцов включали: испытания на долговечность (на базе 30000 циклов), воспроизводящиенагружение труб с разрезными муфтами максимальным внутренним давлением Pmax и минимальным Pmin = 0,1 Pmax в соответствии с [11]; испытания на прочность (однократное нагружение), воспроизводящиеусловия гидроиспытаний трубопровода повышенным давлением Рстат.100Рис.

4.7.Схема нагружения лабораторного образца (красной стрелкой показано местоизмерения перемещения)Перед проведением испытаний на один из лабораторных образцов каждого типа устанавливали датчик перемещения. Схема установки датчика показанана Рис. 4.8.Рис. 4.8.Образец в приспособлении с датчиком перемещенияПоследовательность испытаний и выполнения дополнительных контрольных операций для лабораторных образцов следующая: испытания на прочность статической нагрузкой Fстат с выдержкой в течение 10 минут;101 испытания на долговечность на базе 30 000 циклов при изменении нагрузки от Fmin до Fmax; испытания на прочность статической нагрузкой Fстат с выдержкой в течение 10 минут; визуальный контроль сварных швов после завершения испытаний.Таблица 5.Значения испытательных нагрузок для образцовТипы образцов1, 2, 3Описание образцовБез скоса кромкиFmax, кН40,0Fmin, кН4,0Fстат, кН56,34, 5, 6Со скосом кромки53,05,374,6Таблица 6.Результаты замеров трещин в образцах после испытаний№ образца123456Величина№ образцазазора,из партиимм102142182102142182Трещины, ммL1L24.54.56.04.29.07.01.55.00.00.60.90.04.55.05.00.61.89.00.710.03.54.00.90.0Значения усилий Fmax, Fmin и Fстат для испытаний на прочность и долговечность лабораторных образцов, соответствующие условиям натурных испытаний, найденные на основе компьютерного моделирования, приведены в Таблице 5.

Результаты испытаний лабораторных образцов приведены в Таблице 6. Ниодин из испытанных образцов не разрушился полностью за 30000 циклов, но убольшинства из них были обнаружены усталостные трещины длиной до 9 мм,102растущие от корня шва. В таблице приведены размеры трещин L1 и L2, измеренные на боковых поверхностях образца.а)б)Рис. 4.9.Рост трещин от корня шва при зазорах 8 мм (а) и менее 1 мм (б)Длина трещины, мм1210861422004Величина зазора, мм8Рис. 4.10.Результаты испытаний лабораторных образцов:1 –без скоса кромок, 2 – с обратным скосом кромки под углом 45ºНа Рис. 4.9 показаны образцы с трещинами после испытаний.Проведенные испытания лабораторных образцов позволили судить овлиянии величины зазора и вида разделки кромок муфты на усталостную103прочность. Характерным показателем является длина трещин, выросших завремя испытаний (Рис.

4.10). При отсутствии скоса кромки увеличение зазораснижало усталостную прочность. Наличие скоса кромки на торце приводило кпротивоположной тенденции. Это объясняется увеличением рабочего сеченияшва по мере роста зазора. Для сварных соединений со скосом кромки наиболееопасным является нулевой зазор, поскольку такая разделка затрудняет доступэлектрода в зону сварки и обеспечение сплавления корня шва. Обратный скоскромки может приводить к такой ориентации несплавлений, при которой онипрактически не выявляются средствами неразрушающего контроля.По результатам испытаний можно сделать выводы:1) трещины возникают и растут в процессе испытаний как при минимальном зазоре, так и при больших зазорах;2) место возникновения трещины – край корня шва со стороны стенкимуфты;3) направление роста трещины – по сварному шву;4) после возникновения усталостная трещина растет быстрее при большем зазоре;5) глубокое проплавление в образцах с обратным скосом кромки тормозит рост усталостных трещин.В целом проведенные исследования позволили установить, что увеличение ресурса сварного соединения связано с ростом минимального сечения сварного шва.

Этим объясняется снижение размеров трещин при увеличении зазорав образцах со скосом кромки. Следует отметить, что во всех случаях толщинаэтого сечения не превышала толщины стенки муфты. При дальнейшем увеличении сечения шва можно ожидать разрушения по основному металлу муфты.Изменение величины зазора не влияет на остроту концентратора, так как вкорне шва всегда присутствуют участки с малым радиусом притупления (см.Рис. 4.9). Применение обратного скоса кромок опасно тем, что повышает рискпоявления непровара в корне шва. Такой непровар трудно выявляется методаминеразрушающего контроля и существенно снижает долговечность сварного соединения.1044.2.

Изучение ресурса ремонтных конструкций на натурных образцах4.2.1. Особенности технологии сборки и сварки образцов тройниковИсследования проводились на разрезных тройниках, поскольку тройникиявляются более сложной конструкцией. Параметры тройника и трубы приведены в Таблице 7.

Элементы натурного образа изготовлены из стали класса прочности К60 (ТУ 14-158-152-2005).Исследуемый образец представляет собой участок трубы с нанесенным нанее искусственным дефектом в виде круглого отверстия диаметром 40 мм. Поверх трубы установлен разрезной тройник таким образом, чтобы ответвлениетройника находилось напротив отверстия. Кроме того, образец тройника усиленразгрузочными кольцами и имеет внутренний скос кромки на середине толщины тройника под углом 450 (Рис. 3.17).Таблица 7.Параметры испытываемых образцовТрубаЗначениеДиаметр, мм1067Толщина, мм20ТройникПараметрТолщина магистрали, мм23Толщина стенки ответвления, мм15Диаметр патрубка, мм219Натурные образцы были изготовлены по существующей технологии сварки согласно (РД 91.200.00-КТН-119-07).

Сварные соединения выполнены ручной дуговой сваркой многопроходным швом. Технология сварки предусматривает выполнение двух продольных стыковых швов, соединяющих верхнюю инижнюю полумуфты, и двух кольцевых угловых швов, соединяющих тройник струбой. При этом продольные швы выполняли на стальной подкладке. Заполнение кольцевых швов начинали с предварительной наплавки нескольких валиковна трубу. Перед сваркой производили зачистку трубы и удаляли усиление продольного шва, а также осуществляли предварительный подогрев до +100 +30 0С.Все слои выполняли с использованием электродов с основным типом покрытиякак имеющих минимальное количество водорода в наплавленном металле.

Для105корневого слоя шва были применены электроды марки LB52U диаметром 3.2мм, для остальных слоев – ОК74.70 диаметром 3.2 мм. Затем производили установку разгрузочных колец и их приварку к торцам тройника. Условия изготовления натурных образцов были максимально приближены к условиям монтажатройника в поле, чтобы приблизить значения механических свойств сварных соединений образцов к свойствам сварного соединения, полученного при монтажетройника.4.2.2. Анализ результатов испытанийВ процессе испытаний двух однотипных образцов оба они разрушились собразованием течи на 5194-м и 6658-м циклах нагружения, что соответствуетподтверждению 15-летнего ресурса. Течь образовывалась в угловом шве нахлесточного соединения напротив ответвления тройника (Рис. 4.11).Рис. 4.11.Течь в нахлесточном соединении тройника с трубойХарактер разрушения натурных образцов подтверждает результаты расчета. На долговечность конкретного образца могут дополнительно повлиять неоднородность свойств сварного соединения, а также пропущенные дефекты.Свойства сварного соединения обусловлены тепловым режимом сварки, и вслучае сварки с большой погонной энергией приводят к формированию широкой разупрочненной зоны с крупным размером зерна.

Характеристики

Список файлов диссертации