Диссертация (1090913), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Требованияк трубам ограничивались семью показателями:- ВИК (визуально-измерительный контроль);- относительное удлинение при разрыве, не менее 250%;21- изменение длины труб после прогрева, не более 2,5% в осевом направлениии 5% в радиальном;- стойкость при постоянном внутреннем давлении при 20 °C в течение 1ч.
приначальном напряжении в стенке трубы 70 кгс/см2 (7,0 МПа);- стойкость при постоянном внутреннем давлении при 70 °C в течение 1ч. приначальном напряжении в стенке трубы 32 кгс/см2 (3,2 МПа);- стойкость при постоянном внутреннем давлении при 70 °C в течение 100ч.при начальном напряжении в стенке трубы 25 кгс/см2 (2,5МПа);- предел текучести при растяжении не менее 100 кгс/см2.Из 7 показателей 5 показателей дают оценку пластичности труб. Изменениетребований к трубопроводам происходило на протяжении 46 лет с 1967 по 2009гг.Изменения обусловлены появлением новых видов полиэтиленов, необходимостьюиспользовать трубопроводы при повышенных давлениях.
Поэтому требования ктрубопроводам повышались. Так, например, с появлением ПЭВП был разработанотдельный стандарт МРТУ 6-05-917-67, согласно которому, в 2 раза повысилосьтребование к пределу текучести требования при растяжении для ПЭВП,ужесточились требования к гидравлическому испытанию при температуре 80 °С иначальном напряжении стенки трубы 4,2МПа в течение не менее 44ч.С появлением новых классов полиэтиленов ПЭ80 и ПЭ100, многообразиеммарок полиэтиленов и повышением требований к новым видам сырья иэксплуатационным характеристикам газовых трубопроводов, был выпущен ГОСТР 50838-95, который позднее был заменён на ГОСТ Р 50838-2009.Все изучаемые образцы труб были разделены на возрастные группы: 46 - 50лет (5 образцов); 36 – 40 лет (1 образец); 31 - 35 лет (4 образца); 26 – 30 лет (17образцов); 21 – 25 лет (16 образцов); 16 – 20 лет (7 образцов); 11 – 15 лет (3 образца);6 – 10 лет (3 образца); 0 -5 лет (1 образец).Кроме того, трубы с различными сроками эксплуатации были сгруппированыв 63 группы, различающиеся по показателю ЕКВ: 1 группа (с ЕКВ 3,7-4,7), 2 группа(с ЕКВ 4,7-5,7), 3 группа (с ЕКВ 5,7-6,7).
Такая группировка позволила22сгруппировать по способности к пластическому разрушению независимо от даты итехнологии изготовления. Полученные результаты представлены в главе 4.2.2. Методы2.2.1. Разработанные методы2.2.1.1. Анализ сопротивления раздиру в трёх слоях стенки трубыДля оценки сопротивления раздиру в различных слоях стенки трубы былразработан специальный образец.
Который позволял выполнить оценку показателясопротивление раздиру армирующим элементом в соответствии с методикойстандарта организации СТО 73011750-009-2012 [103]. На Рисунке 2.1 показанасхема образца.а)б)23Рисунок 2.1. а) - сечение В-В – определение сопротивления раздируво внешнем слое труб, сечение С-С – определение сопротивления раздируво среднем слое труб, сечение D-D – определение сопротивления раздируво внутреннем слое труб; б) – схема расположения режущей проволоки приопределении сопротивления раздиру в каждом из трёх слоёв стенки трубы.Испытание заключается в измерении сопротивления раздиру армирующимэлементом по величине нагрузки, необходимой для раздира образца.Образцы изготавливали способом механической обработки по ГОСТ 26277[104], Рисунок 2.2.
Изготовление образцов проводили не ранее чем через 24 ч послеизготовления заготовки. Образцы кондиционировали при температуре (23±2) °С поГОСТ 12423 [103] не менее 4 ч.Рисунок 2.2. Образец с канавками, образующими три слоя в стенке трубы:наружный, средний и внутренний и образец с заправленной проволокой.После кондиционирования образец помещали в испытательную машину,продевали в отверстие образца армирующий элемент в виде проволоки черезтехнологическую прорезь, закрепляли нижнюю часть образца в подвижном24зажиме. Закрепляли режущую проволоку в верхнем зажиме, термостатировалиобразец, не менее 15 мин и производили раздир образца проволокой.
При этомнижний зажим движется со скоростью 1 мм/мин, Рисунок 2.3.Рисунок 2.3. Схема размещения образца и крепления проволоки виспытательной машине.Для расчета сопротивления раздиру использовали среднюю по медианедостигнутую нагрузку. Сопротивление раздиру Н, Н/мм, вычисляли по формулеН = F / е,(2.1)где:F – среднее значение раздирающей нагрузки (рассчитанное в соответствии сISO 6133:1998 [106] метод А, B, C, D, Е, зависящие от количества пиков наполученной диаграмме), Н;е – толщина образца, мм.Определяли среднее значение из пяти образцов, округляя до 0,1 Н/мм.25Испытательная машина должна соответствовать требованиям ГОСТ 28840[107], измеряли прикладываемую нагрузку в пределах 1% во время испытаний иобеспечивали скорость движения активного зажима равную 1 мм/мин ±10 %.Свойства оценивали во внутреннем, наружном и внешнем слое толщиной 2мм [103].2.2.1.2. Гидравлические испытания до разрушенияМетодика [12, 108] гидравлических испытаний отличается от общепринятыхтем, что образец должен быть обязательно доведен до разрушения.
Образцы трубторцевали до длины, равной трём диаметрам трубы с учётом запаса под длинуконцевых заглушек. На концы труб одевали концевые заглушки, Рисунок 2.4.Рисунок 2.4. Подготовленные образцы труб с гидравлическими заглушками.Образцы труб подвергали воздействию гидравлического давления притемпературе (20±2) ͦ С в среде «вода в воде», Рисунок 2.5.26Рисунок 2.5.
Ванны гидравлических испытаний в ИЦ ООО «КТЗ».Подключали испытуемые образцы к оборудованию, отвечающему ГОСТ ISO1167-1-2013[108],длясозданиядавленияиудаляливоздух.Послекондиционирования постепенно и равномерно подавали испытательное давление,установленное в зависимости от размера испытуемого образца и возможностейоборудования, создающего давление. Ориентировочно 50-60 % от максимальновозможного давления станции. После запуска станции фиксировали значениедавления каждые 5 секунд.В ходе гидравлических испытаний реализовывались следующие стадии:1.Набор давления.2.Достижения давления, позволяющего вызвать возникновение зонытекучести.3.Формирование зоны пластического разрушения.4.Разрушение образца, сопровождающееся резким спадом давления.График изменения давления во времени представлен на Рисунке 2.6.27Рисунок 2.6.
Характер изменения давления во времени для образца изПЭ100 диаметром 180мм, SDR9.Кривая изменения давления после начала возникновения зоны пластическогоразрушения вследствие резкого увеличения объёма показывает падение давления,а после формирования зоны и ориентационного упрочнения происходитповышение давления. В зависимости от соотношения процессов упрочнения иразрушения кривая изменения давления в процессе разрушения может бытьполностью аналогичной кривой растяжения или не проявлять зоны роста давленияна последней стадии [109].Послеполучениязоныразрушенияобразца,регистрировалсятипразрушения: хрупкий или пластический.Разрушение считают «хрупким», если в зоне разрушения не обнаруживаетсядеформация текучести, видимая без увеличительных приборов.
Если в зонеразрушения обнаруживается деформация текучести, видимая без увеличительныхприборов, то имеет место «пластический» тип разрушения.После воздействия разрушающего гидростатического давления определялипараметры зоны пластического разрушения согласно [12]. Сопоставляли величинуразрушающего давления с величиной рабочего давления, рассчитанного по28геометрическим размерам трубы и условиям её эксплуатации, п.3.14 ГОСТ Р50838-2009 [77].2.2.1.3. Определение параметров зоны разрушенияОценка зоны разрушения выполнялась с использованием разработанногостандарта организации СТО 73011750-012-2014 [12]Сущность метода состоит в определении параметров, при которых наступаетформирование зоны пластического разрушения, а также, в измерении параметровзоны, таких как: длина и ширина зоны, толщина материала в зоне разрушения, атакже расчёт и определение таких показателей, как разрушающее давление,максимальная остаточная деформация вне зоны пластического разрушения,действительная и естественная кратность вытяжки, напряжение в кольцевомсечении, предел текучести.Зону пластического разрушения образца трубы размечали графически посхеме, Рисунок 2.7, путем разбиения на 10 участков равной длины.Вырезали зону пластического разрушения и разделяли её на 10 сегментов понанесённой разметке.На образце трубы, оставшемся после удаления зоны пластическогоразрушения, фиксировали наблюдения, проводили измерения и расчёты:1).
Определяли расположение трещины (вертикальная, горизонтальная) и еёдлину.2). По каждому сегменту отмечали наличие в пределах этой зоныповерхности разрушения (+/-).3). В зоне разрушения фиксировали наличие тяжей на поверхностиразрушения, свидетельствующих о возникновении осевой ориентации.29Рисунок 2.7. Разметка зоныразрушения образца трубы.Рисунок2.8.Определениепериметра трубы вне зоны пластическогоразрушения.4).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
