Автореферат (1090912), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Дляматериалов 2 группы (с ЕКВ 4,7-5,7) в связи с большим разбросом результатовопределить тенденцию не представляется возможным.Изучение параметров зоны пластического деформирования показало, чтоЕКВявляетсяосновнымпараметром,пластического разрушения.15определяющимгеометриюзоныСтепень кристалличности, %757065y = 0,326x + 54,386y = 0,0079x + 62,81460y = -0,1755x + 65,95655505101520253035Срок эксплуатации, лет% для ЕКВ от 3,7 до 4,7% для ЕКВ от 5,7 до 6,7Линейная (% для ЕКВ от 4,7 до 5,7)% для ЕКВ от 4,7 до 5,7Линейная (% для ЕКВ от 3,7 до 4,7)Линейная (% для ЕКВ от 5,7 до 6,7)Предел текучести, МПаРисунок 9.
Зависимость степени кристалличности от срока эксплуатации.35y = -0,2531x + 29,325y = 0,0099x + 22,977y = 0,0264x + 21,06615510152025Срок эксплуатации, летσ, МПа для ЕКВ от 3,7 до 4,7σ, МПа для ЕКВ от 5,7 до 6,73035σ, МПа для ЕКВ от 4,7 до 5,7Линейная (σ, МПа для ЕКВ от 3,7 до 4,7)Рисунок 10. Зависимость предела текучести от срока эксплуатации.Глава 5. Анализ сопротивления раздиру и свариваемостиполиэтиленовых труб после эксплуатацииПомимо анализа параметров зоны пластического разрушения былапроведена оценка свойств материала трубопроводов по механическим свойствам,в том числе по испытаниям на раздир армирующим элементом и свариваемости.Зависимость сопротивления раздиру от срока эксплуатации производиласьсогласно стандарту организации, СТО 73011750-009-2012, описанному вметодической части [7].
Данные представлены в таблице 4.16Таблица 4. Сопротивление раздиру для труб со сроком эксплуатации от 4 до47 лет.Параметр оценкиСопротивление раздируSDR(отношенотношенотношенСрокиенаружног среднегиеДиаметр,внутреннегоиеэксплуатацидиаметра о слоя о слоявнутренммслоя трубы, наружноги труб, леттрубы к трубы, трубы,него кН/ммоктолщине Н/ммН/ммсреднемсреднемустенки)уСТО 73011750-009-2012до эксплуатации01601162,166,361,10,90,9,001101175,179,577,91,31,20632176,881,975,90,90,90-5 лет416017,653,866,764,70,81,011-15 лет13180977,684,982,10,91,0151101170,573,271,01,01,016-20 лет16110975,174,869,71,00,9201601161,466,868,40,91,021-25 лет241101175,872,873,41,01,0251101173,975,873,21,01,026-30 лет271601168,470,768,51,01,0281601180,769,066,21,21,046-50 лет461101778,177,656,71,00,7461101774,068,763,01,10,9Оценка параметров свариваемости производилась согласно методам,представленным в главе 1, данные по визуально-измерительному контролю (ВИК)и свариваемости представлены в таблице 5.Характерразрушенияпластическоеилихрупкоетребованиям СП 42-103-2003 без определения величины ЕКВ.17определялсяпоТаблица 5.
Оценка параметров свариваемости.Срокэксплуатациитруб, летТипразрушениясварногостыка4пластическое14пластическое1717пластическоепластическое2525пластическоепластическое3030хрупкоепластическое35пластическое36пластическое4647пластическоепластическоеТипразрушениясварногостыкаЗаключение поВИК---13пластическоегоден2020пластическоепластическоегоденгоден2124пластическоепластическоегоденгоден2828пластическое годенхрупкоене годен32пластическоегоден---4646пластическоепластическоегоденгоденЗаключенСрокие поэксплуатацВИКии, лет0-5 летгоден11-15 летгоден16-20 летгоденгоден21-25 летгоденгоден26-30 летне годенгоден31-35 летгоден36-40 летгоден46-50 летгоденгоденГлава 6. Анализ зоны пластического разрушения труб из сшитогополиэтиленаОбычно сшитые полимерные системы при деформировании не образуютлокального сужения шейки, а деформируются однородно.
Однако, при анализе зонпластического разрушения сшитого полиэтилена, установлено, что для сшитыхполиэтиленов характерно формирование сразу нескольких зон пластическогодеформирования, рисунок 11. При этом, можно выделить основную зонупластического деформирования, которая сформировалась первой, и вторичную,которая сформировалась на поверхности основной зоны, а) – г) рисунка 11.Вторичная зона пластического деформирования может располагаться какпоперёк основной зоне деформирования, рисунок 11 а), б), г), так и вдоль неё,18рисунок 11 в).Схематично типы формирования зон пластического деформирования можнопредставить так, как показано на рисунке 12.Рисунок 11. Примеры разрушения образцов из перекисносшитого полиэтилена.а)б)в)Рисунок 12.
Схемы формирования зон пластического разрушения ирасположение переходных зон и зон естественной кратности вытяжки: а)основная зона пластического разрушения, б) однонаправленные основная ивторичная зоны пластического разрушения, в) взаимно перпендикулярныеосновная и вторичная зоны пластического разрушения.В соответствии со стандартом организации определены параметры зоныпластического разрушения. Естественная кратность вытяжки определялась в зоне,где исходная толщина стенки образца уже перешла в зону пластическогоразрушения и достигла своего минимального значения.
Результаты приведены втаблице 6.Как видно из приведённых данных ЕКВ в первичной зоне находится науровне 1,8-2,7. Параметр ЕКВ во вторичной зоне определить методически очень19трудно, поэтому приходится ограничится только констатацией факта овозникновении второй стадии пластического разрушения.Таблица 6. Естественные кратность вытяжки.№Распределение толщины по длине зоны №5 пластического разрушенияобразца№ЕКВ2точки 12345678910 11 12 13замерамм010 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 12071,82 1,65 1,68 1,64 1,58 1,54 1,92 1,48 1,54 1,52 1,57 1,69 1,82 2,422 1,90 1,78 1,79 1,77 1,80 1,60 1,70 1,96 1,97 2,00 1,78 1,83 2,591,32 1,30 1,23 0,32 0,29 0,32 0,28 0,31 0,31 0,34 1,30 2,231,68 1,40 1,32 1,38 1,30 1,40 1,32 1,27 1,37 1,47 1,58 1,51 2,452,03 1,79 1,78 1,67 1,63 1,66 1,67 1,81 1,87 1,81 1,84 1,79 2,661,73 1,67 1,90 2,01 1,86 1,66 1,87 0,67 0,99 1,84 1,99 2,722,03 1,78 1,80 1,68 1,71 1,65 1,69 1,72 1,75 1,77 1,72 1,96 2,312 1,94 1,84 1,64 1,53 1,46 1,47 1,70 1,58 1,66 1,79 1,93 2,318 2,07 1,00 0,72 0,52 0,44 0,33 0,42 0,31 0,31 0,27 0,36 0,86 1,52 1,8среднее 2,3ЗаключениеИзучение пластического разрушения полиэтиленовых труб с различнымисроками эксплуатации показало, что пластическое разрушение проявляетсяпрактически во всём периоде эксплуатации полимерных газовых трубопроводов.Представляло интерес сопоставить полученные результаты с литературнымиданными.На рисунке 13 даны кривые по потере работоспособности, полученныеразличным методом.
Сопоставление трёх кривых даёт представление о том, чтоработоспособность трубопровода может быть оценена только комплексно. Потеряработоспособности соответствует моменту полного исчерпания ресурса по всемвидам свойств. В качестве критерия исчерпания ресурса принимается отсутствиеиндукционного периода при определении ИПО, полное несоответствие сварногосоединения, определённое методом ВИК и отсутствие ЕКВ при растяженииобразцов, вырезанных из труб. Как видно из представленных данных наибольший20ресурс обеспечивают механические свойства. Наиболее чувствительнымиявляются результаты, по индукционному периоду окисления они первымивыявляют начало потери ресурса.
Преимуществом ЕКВ является то, что оно даётвозможность характеризовать существующую работоспособность образца ужепосле исчерпания стабилизирующего действия компонентов, то есть не позволяетраньше времени считать утратившими свойства материала трубы.Показанные в главе3 результаты по значениямкратности вытяжки приодноосном и двухосном(гидравлическиеиспытания)растяженияхпозволилиразработатьметодикуопределенияпараметров, необходимыхдлядиагностикиРисунок 13. Доля образцов с нулевымсостояния газопроводов наресурсом в зависимости от срока эксплуатации.малых образцах, СТО 73011750-017-2016 «Пластмассы. Метод определенияпараметров комплексной и накопительной диагностики полиэтиленовых труб сиспользованием образцов, выделяемых при установке седловых отводов».
Вкачестве параметров комплексной и накопительной диагностики полиэтиленовыхтруб предложено использовать физико-химические параметры, параметрысвариваемости и данные физико-механических испытаний.При изучении параметров разрушения при одноосной и двухосной вытяжкепоказано, что в обоих случаях процесс характеризуется естественной кратностьювытяжки, естественная кратность вытяжки стабильна в широком диапазоневремениэксплуатациииможетиспользоватьсядляоценкиматериалатрубопровода. Показатель ЕКВ может быть определён и в испытаниях поодноосному растяжению, что существенно упрощает процедуру диагностики.21Установлено, что различные виды полиэтиленов трубных марок различаютсяпо показателю ЕКВ.Припродолжительнойэксплуатацииполиэтиленовыхгазопроводовсущественно меняются характеристики свариваемости.Разработана и зарегистрирована в Роспатенте заявка на выдачу патента наизобретение № 2017118240, подана 25.05.2017г., «Способ оценки состоянияполимерной трубы».Выводы1.Впервыепоказано,чтозонапластическогоразрушенияпригидравлических испытаниях труб формируется с сохранением значений ЕКВ,которые наблюдаются при одноосном растяжении.2.Насшитомполиэтиленепоказано,чтоформированиезоныпластического разрушения может происходить в две стадии: на первой стадиипроисходит переход первичного материала образца из объёма в поверхность, навторой стадии – вторичный переход уже перешедшего на первой стадии материалав поверхность.
При этом геометрия зоны пластического разрушения, на первойстадии и на второй, характеризуется различными величинами ЕКВ.3.Показано, что показатель ЕКВ (кратность вытяжки) существенно до 2храз изменяется при переходе от одной марки трубных сополимеров этилена кдругой, что характеризует различную способность к пластическому разрушениютрубных марок.4.При анализе изменений отношения «поверхность к объёму»,наблюдающихся в ходе пластического разрушения, для широкого круга трубныхматериалов показано, что удобно использовать отношение «поверхности кобъёму», нормированное по минимальному отношению поверхности к объёму дляшара.5.Практическая значимость работы состоит в том, что:- предложена методика определения параметров, характеризующих зонупластического разрушения, изложенная в стандарте организации СТО 7301175022012-2014 «Пластмассы. Метод определения параметров зоны пластическогоразрушения полимерных труб», использована для выполнения работ по договору«Исследованиефизико-химическихсвойствполиэтиленадействующихраспределительных газопроводов» с ОАО «Газпром промгаз»;- разработана новая методика набора данных для комплексной инакопительной диагностики на малых образцах СТО 73011750-017-2016«Пластмассы.
Метод определения параметров комплексной и накопительнойдиагностики полиэтиленовых труб с использованием образцов, выделяемых приустановке седловых отводов» и предложена для применения организациям ОАО«Газпром».Список публикаций1.В.Г. Колбая, Л.И. Солдатенко, В.В. Коврига «Анализ зоны пластическогоразрушения полимерных труб» // Пластические массы, № 11-12, 2014.С.38-40.2.В.Г.
Колбая, С.С. Пендик, Н.В. Бисерова, В.В. Коврига «Исследованиепрочности различных слоев и сварных соединений полиэтиленовых труб методомраздира армирующим элементом» // Пластические массы, № 11-12, 2014. С.48-51.3.В.Г. Колбая, А. Н. Сеньковский, Е.А. Тришина, В.В. Коврига «Обаналогии в виде кривой давления при гидравлическом нагружении полиэтиленовыхтруб и кривой растяжения» // Пластические массы, № 1-2, 2015. С.31-34.4.В.Г. Колбая, В.В. Коврига, И.Н.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
