Диссертация (1026131), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Опрос производился путем параллельной обработки сигналов по всемизмерительным каналам сциклом опроса 0,3 секунды. Анализ графиков105охлаждения проводился в нормативном интервале температур подогрева 180 –120 0С.На первом этапе лабораторных исследований были записаны кривыеохлаждения при свободной конвекции без принудительного движениявоздушного потока. На Рис. 3.2 представлены полученные графики охлажденияпластин разной толщины.а)б)Рис. 3.2. Кривые охлаждения пластины толщиной 6,5 мм (а) и 25,5 мм (б) вусловиях свободной конвекции106Обработка полученных данных показала, что скорость охлажденияметалла в интервале температур 180 0С – 120 0С составила 0,120 0С/с и 0,0310С/с для платин толщиной 6,5 мм и 25,5 мм, соответственно (Таблица 3.1).Таблица 3.1.Данные по охлаждению платин толщиной 6,5 мм и 25,5 мм в интервалетемператур 180 0С – 120 0С№ термопары1234512Время достиженияСкорость охлаждениятемпературыметалла в интервале00180 С120 С температур 180-120 0С, 0С/сОхлаждение пластины толщиной 25,5 мм0:09:290:40:530,0320:11:230:44:350,0300:10:510:44:150,0300:10:040:43:040,0300:09:320:41:490,031Средняя0,031Охлаждение пластины толщиной 6,5 мм0:01:210:09:310,1220:01:430:10:120,118Средняя0,120Расчет скорости охлаждения стенки трубы на воздухе, в соответствии спринятыми в главе 2 настоящей работы выражениями для случая свободнойконвекции, дал значения 0,101 0С/с и 0,026 0С/с.
Таким образом, сопоставлениеполученных экспериментальных данных с результатами расчета скоростиохлаждения на воздухе при свободной конвекции показало отклонениерасчетных значений от экспериментальных в пределах 20%.Навторомэтапепроводиласьзаписькривыхохлажденияпривынужденной конвекции с различными скоростями движения воздушногопотока.Замеры выполнялись с помощью термопар закрепленных на наружной ивнутренней поверхностях пластины толщиной 6,5 мм. Полученные кривыепредставлены на Рис 3.3.0:00:010:00:280:00:540:01:200:01:460:02:120:02:380:03:040:03:300:03:560:04:220:04:580:05:240:05:500:06:16температура, град.С107а)б)300250200150100скорость 15 м/свнутренняяповерхность)500скорость 15 м/с(внешняяповерхность)время, св)108температура, град.С300250200скорость 25 м/свнутренняяповерхность)150100скорость 25 м/с(внешняяповерхность)500:00:010:00:280:00:540:01:200:01:460:02:120:02:380:03:040:03:300:03:560:04:220:04:580:05:240:05:500:06:160время, сд)Рис.
3.3. Кривые охлаждения пластины толщиной 6,5 мм, контактирующей спотоком воздуха, движущимся со скоростью: а) 4м/с, б) 8, м/с, в) 15 м/с, г) 25м/сАнализ полученных данных показал наличие разницы в температурахнагрева наружной и внутренней поверхностей пластины. Она возрастает сувеличением скорости потока воздуха и при температуре 1800С достигаетмаксимума 30 0С при скорости 25 м/с. По мере снижения температуры градиентуменьшается.Результатыопреденлениясреднейскоростиохлажденияпластины толщиной 6,5 мм в регламентируемом интервале температур приразличной скорости потока представленны в Таблице 3.2.Так же были получены графики охлаждения пластин толщиной 25,5 мм,охлаждаемых потоком воздуха со скоростью 4 м/с и 8 м/с (Рис.
3.4).109Таблица 3.2.Результаты замеров параметров охлаждения пластины толщиной 6,5 ммСкорость потокагаза, м/с4 м/с8 м/с15 м/с25 м/сВремя достижения температуры180 0С0:09:100:09:41Средняя0:09:060:09:32Средняя0:00:280:01:01Средняя0:00:540:01:33Средняя120 0С0:13:140:13:340:12:180:12:470:01:550:02:250:02:100:02:50Скоростьохлаждения металлав интервалетемператур, 0С/с180-120 0С0,250,260,250,310,310,310,690,710,700,790,780,78а)110температура, град.С250200наружнаяповерхностьпластины1502мм отповерхностипластины1003мм отповерхностипластиныпо центрутолщиныпластины50внутренняяповерхностьпластины0:00:000:01:110:02:220:03:330:04:440:05:550:07:060:08:170:09:280:10:390:11:500:13:010:14:120:15:230:16:340:17:450:18:560б)Рис. 3.4. Кривые охлаждения пластины толщиной 25,5 мм, контактирующей свремя, спотоком воздуха, движущимся со скоростью: а) 4м/с; б) 8 м/сРезультаты опреденления средней скорости охлажденияпластинытолщиной 25,5 мм в регламентируемом интервале температур представленны вТаблице 3.3.Таблица 3.3.Результаты замеров параметров охлаждения пластины толщиной 25,5 ммСкорость потокагаза, м/с4 м/с8 м/сВремя достижения температуры180 0С0:03:360:04:270:03:340:02:290:02:06Средняя0:03:110:03:420:03:060:02:190:00:53Средняя120 0С0:16:400:18:020:17:250:16:190:14:480:13:410:14:210:13:500:12:560:11:18Скоростьохлаждения металлав интервалетемператур, 0С /с180-120 0С0,0770,0740,0720,0720,0790,0750,0950,0940,0930,0940,0960,094111В Таблице 2 представлены полученные экспериментальные значенияскоростей охлаждения при скоростях потока воздуха 4 м/с, 8 м/с, 15 м/с и 25м/с и их сопоставление с результатми расчетного анализа.Таблица 3.4.Сопоставление экспериментальных и расчетных скоростей охлаждения металлапосле предварительного подогрева при охлаждении в результате вынужденнойконвекции в диапазоне 180 – 120 0С.Толщина пластины, ммСкорость газового потока, м/с4Экспериментальные значения0,25скорости охлаждения, 0С /сРасчётные значения скоростиохлаждения в диапазоне0,23000180 С – 120 С, С /с6,52581525480,310,700,780,0750,0940,350,540,780,0600,091Как видно из полученных данных, отклонение экспериментальных ирасчётных значений не превышает 25 %.Таким образом, на основе выполненых экспериментальных исследованийможно сделать следующие выводы:Предложенные в Главе 2 расчетные зависимости для свободной ивынужденной конвекции могут быть использованы для определения скоростиохлаждения металла в зоне ремонта при временной остановке транспортировки,а так же при перекачки газа в трубопроводе и регламентации максимальнодопустимой продолжительности межоперационного интервала.
При этомпогрешность полученных расчетных значений к экспериментальным находитсяв пределах 20-25%.Влияние скорости потока на рост скорость охлаждения металла зоныремонта при вынужденном конвективном теплоотбмене в трубе при перекачкегаза сопоставимо с влиянием величины остаточной толщины стенки трубы.1123.2. Результаты экспериментальных исследований термических цикловпредварительного подогрева при ремонте дефектов труб в условияхполигонаПри отсутствии давления в газопроводе и ширине УДП, близкой кминимально регламентрованному значению 100 мм,теплопроводноститемпературыоказываетметаллазоныприемущественноеремонтаприменимости методики определениярегламентируемыхинтервалахпослетеплоотвод за счётвлияниенаподогрева.снижениеДляоценкискорости охлаждения металла втемпературподогреваимаксимальногомежоперационного интервала в реальных условиях выполнения ремонтныхработ была выполнена запись термических циклов предварительного подогревав рамках аттестации технологий ремонта методами сварки-наплавки и вваркойзаплаты на технологическом полигоне.Запись термических циклов осуществлялась на опытном фрагменте трубыдиаметром 1420 мм, толщиной стенки 27,7 мм из стали 10Г2ФБ с выборками,имитирующими ремонт поверхностных дефектов кольцевого шва и ремонтсквозных дефектов тела трубы.Для записи температуры металла ремонтируемого участка трубыиспользовались хромель-алюмеливые термопары, выведенные с помощьюшлейфовыхкомпенсационныхпроводовнацифровойшестиканальныйрегистратор РМТ 6L.
Установка термопар осуществлялась путем засверловкиотверстий диаметром 5 мм на различную глубину иэлектроконтактнымспособом.Сборданныхихпроизводилсяприваркипутемодновременной обработки сигналов по всем измерительным каналам с цикломопроса всех каналов 0,3 с.Обработка результатов измерений включала в себя:- определение фактической максимальной температуры нагрева;- построение кривой охлаждения после предварительного подогрева;113- определение скорости охлаждения металла в регламентируемом интервалетемператур.Какбылопоказановразделе2.1,основнымипараметрами,определяющими скорость охлаждения металла в зоне ремонта при отсутствииизбыточного давления в газопроводе, являются форма выборки, её линейныеразмеры, температуры окружающего воздуха при проведении ремонтных работ,а так же остаточная толщина стенки трубы после выборки.
При этоммаксимальная скорость охлаждения формируется в случае прямоугольнойвыборки минимальной ширины. Такая форма выборки получается приудалении дефектов сварных соединений и характеризуется минимальнымгабаритным размером по одной и значительной протяжённостью по другой осив плане. Однако, необходимо учитывать, что при ширине выборки,сопоставимой с толщиной стенки трубы так же необходимо учитывать перетоктепла из участка нагрева вне выборки с полным сечением трубы в её утонёныйпосле выборки дефектов участок, быстрее остывающий из-за конвективнойтеплоотдачи.Ширина кольцевой выборки, имитирующей выборку сварного шва припроведении полигонный испытаний в профиле изменялась с 5 мм до 33 мм придлине ремонтируемого участка 650 мм и остаточой толщине стенки трубы 5мм.
На Рис. 3.5 представлена фотография наружной поверхности трубы скольцевой выборкой, а на Рис. 3.6 её основные геометрические параметры.Термопары устанавливались с внутренней поверхности трубы с шагом 15мм вдоль выборки в соответствии со схемой на Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
