Диссертация (1149805), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Точка, вкоторой окружное напряжение принимает минимальное значение, отмеченауказателем MN ; напряжение в этой точке σmin = −0,171фиксированного δ) в грубом приближении можно было бы использовать дляоценки максимального напряжения в сфере с дефектом. Однако, как видно, вомногих случаях, например, при глубоких питтингах, эта оценка будет неадекватной.Таким образом, результаты численных экспериментов, представленные вданной главе, показывают, что даже для статической задачи при оценке напряжённого состояния сферы с одиночным поверхностным дефектом с помощью напряжений в бездефектной сфере уменьшенной толщины имеет местосущественная погрешность. Следовательно, при рассмотрении задач о механохимической коррозии, когда от напряжений зависит мгновенная скорость растворения металла, погрешность будет только возрастать.
В частности, исследование поведения «поверхностного» коэффициента концентрации напряженийαsurf при изменении глубины дефекта показало, что скорость растворения материала в вершине выемки должна превышать скорость растворения бездефектной части поверхности и, более того, возрастать по мере её углубления (см.рис. 4.10а и б). В то время как анализ поведения «приведённого» коэффициента концентрации напряжений (с помощью которого можно оценить ускорение108коррозионного процесса) показывает, что использование модели равномерного износа сферы уменьшенной «приведённой» толщины при больших глубинахвыемок даст заниженную скорость растворения материала (см. рис. 4.10д и е).В итоге можно сделать вывод, что использование результатов гл.
2 и 3 длярасчёта сферических элементов с одиночным дефектом нецелесообразно.В то же время целесообразно рассмотреть подобную задачу для множественных дефектов (так как в этом случае коэффициенты концентрации напряжений падают). Однако, поскольку эта проблема является многопараметрической, она требует отдельных трудоёмких исследований.109ЗаключениеПредставленная работа посвящена построению новых аналитических решений задач о механохимической коррозии сферических элементов конструкций, учитывающих влияние пороговых напряжений, высоких гидростатическихдавлений и возможного затухания коррозии, а также исследованию применимости формул для равномерного износа бездефектной сферы уменьшенной («приведённой») толщины к задачам о сосудах с поверхностным дефектом.
Основныерезультаты, полученные в работе, заключаются в следующем.• Исследован вопрос о выборе эквивалентного напряжения в задачах омеханохимической коррозии толстостенной сферы, подверженной высоким внешним и внутренним давлениям. Проведённый анализ показал,что использование максимального нормального напряжения в качествеэквивалентного отражает тот факт, что повышение гидростатическойсоставляющей давлений p = min{pr , pR } при |pr − pR | = ∆p = constможет привести как к росту, так и к уменьшению долговечности изделия (в зависимости от знака ∆p) на десятки процентов. В то же времямодель, использующая интенсивность напряжений в качестве эквивалентного напряжения, не отражает указанного эффекта.
Более того,при затухающей коррозии разница в результатах, полученных в рамкахрассмотренных моделей, даже при небольших гидростатических давлениях p значительно возрастает и может достигать сотен процентов.• С использованием выбранного эквивалентного напряжения построенорешение задачи о механохимической коррозии толстостенной сферы,находящейся под давлением коррозионных сред, учитывающее влияниепороговых напряжений на прогнозируемую долговечность изделия.• Построено аналитическое решение задачи определения оптимальной начальной толщины толстостенной сферы, эксплуатируемой в агрессивных средах, с учётом возможного затухания коррозионного процесса.• Построены аналитические решения задач о равномерном механохимическом износе сферических сосудов (толстостенных и тонкостенных),находящихся под давлением коррозионных сред, с учётом термоупругих110напряжений, вызванных перепадом температур на внутренней и внешней поверхностях сосудов.
Показано, что если напряжения на внутренней поверхности сосуда, вызванные действием давления и перепадомтемператур, имеют один знак, то перепад температур (при TR > Tr )приводит к ускорению коррозионного процесса.• Показано, что в задаче о механохимической коррозии тонкостенной сферы допущение о неизменности срединного радиуса со временем не оказывает существенного влияния на решение, включая случаи односторонней коррозии.• Показано, что решение, основанное на формуле Лапласа, даёт удовлетворительные результаты при расчёте долговечности тонкостенныхсосудов, подверженных «чистому» коррозионному износу, при любыхp = min{pr , pR }.
В то же время, при расчёте долговечности сосудов,эксплуатируемых в условиях механохимической коррозии при высокихгидростатических давлениях, использование формулы Лапласа приводит к существенной погрешности.• Построено новое, уточнённое, аналитическое решение задачи о механохимической коррозии тонкостенной сферы, полностью идентичное поформе решению, основанному на формуле Лапласа, но при этом учитывающее влияние пороговых напряжений и высоких гидростатическихдавлений на внутренней и внешней поверхностях сосуда.• Показана непримененимость метода «приведения», и соответственно,формул для равномерного износа толстостенной сферы уменьшенной(«приведённой») толщины к оценке напряжённого состояния толстостенной сферы с наружным поверхностным дефектом.111Список литературы1.
Гутман, Э. М. Механохимия металлов и защита от коррозии / Э. М. Гутман. — М.: Металлургия, 1981. — 232 с.2. McCafferty, Edward. Introduction to corrosion science / Edward McCafferty. —Springer Science & Business Media, 2010. — 575 p.3. Hansson, C. M. The impact of corrosion on society / C. M. Hansson // Metallurgical and Materials Transactions A.
— 2011. — Vol. 42, N. 10. — P. 2952–2962.4. Атомное наследие на дне Арктики. Радиоэкологические и техникоэкономические проблемы радиационной реабилитации морей / А. А. Саркисов,Ю. В. Сивинцев, В. А. Высоцкий, В. С. Никитин. — М.: Ин-т проблембезопасного развития атомной энергетики РАН, 2015. — 699 с.5. Павлов, П. А. Прочность сталей в коррозионных средах / П.
А. Павлов,Б. А. Кадырбеков, В. А. Колесников. — Алма-Ата: Наука, 1987. — 272 с.6. Roberge, Pierre. Handbook of corrosion engineering / Pierre Roberge. —1999. — 1140 p.7. Чучкалов, М. В. Прогнозирование долговечности газопроводов в условиях общей механохимической коррозии / М. В. Чучкалов, А. Г. Гареев //Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. —2012. — Т. 90, № 4. — С. 119–123.8.
Elishakoff, I. Durability of an elastic bar under tension with linear or nonlinearrelationship between corrosion rate and stress / I. Elishakoff, G. Ghyselinck,Y. Miglis // Journal of Applied Mechanics. — 2012. — Vol. 79, N. 2. —P. 021013.9. Долинский, В. М. Расчет нагруженных труб, подверженных коррозии /В. М. Долинский // Химическое и нефтяное машиностроение. — 1967.
—№ 2. — С. 9–10.11210. Пронина, Юлия Григорьевна. Влияние поверхностных факторов нанапряженно-деформированное состояние твердых тел с отверстиями: дис..̇.д-ра физ.-мат. наук: 01.02.04 / Юлия Григорьевна Пронина. — СанктПетербург, 2010. — 361 с.11. Седова, O. С.
Оценка долговечности сферической оболочки в условиях механохимической коррозии с учетом устойчивости / O. С. Седова // Труды XXII международной конференции «Физика конденсированного состояния». — Гродно: 2014. — С. 15–18.12. Sedova, O. S. On Damage Measures for the Elastic Spherical Shell Under Surface Mechanochemical Corrosion Conditions / O. S. Sedova, Yu. G. Pronina // Proceedings of XXI Petersburg’s readings on problems of strength. —St-Petersburg: 2014. — P. 221–223.13. Седова, O.
С. Расчет напряжений в толстостенном сферическом элементе с наружной выемкой / O. С. Седова, Л. А. Хакназарова // Процессыуправления и устойчивость. — 2014. — Т. 1 (17), № 1. — С. 212–218.14. Sedova, O. S. Stress concentration near the corrosion pit on the outer surfaceof a thick spherical member / O. S. Sedova, L. A. Khaknazarova, Yu. G. Pronina // 2014 10th International Vacuum Electron Sources Conference, IVESC2014 and 2nd International Conference on Emission Electronics, ICEE 2014 Proceedings / IEEE. — 2014.
— P. 1–2, DOI: 10.1109/IVESC.2014.6892074.15. Sedova, O. S. Stress distribution in the neighborhood of a corrosion pit onthe outer surface of an elastic spherical shell / O. S. Sedova // 2014 2nd International Conference on Emission Electronics, ICEE 2014 Joined with 10thInternational Vacuum Electron Sources Conference, IVESC 2014, InternationalConference on Computer Technologies in Physical and Engineering Applications, ICCTPEA 2014, 20th International Workshop on Beam Dynamics andOptimization, BDO 2014 - Proceedings / IEEE. — 2014. — P. 1–4.16. Седова, O.
С. Влияние гидростатического давления на долговечность сферических оболочек в условиях двусторонней механохимической коррозии /O. С. Седова // Труды VII Международной конференции «Современные113методы прикладной математики, теории управления и компьютерных технологий». — Воронеж: 2014. — С. 308–311.17. Седова, O. С.
Влияние радиуса коррозионного питтинга на наряженное состояние сферической оболочки / O. С. Седова // Труды VII Международной конференции «Современные методы прикладной математики, теорииуправления и компьютерных технологий». — Воронеж: 2014. — С. 311–314.18. Пронина, Ю. Г. Taking account of hydrostatic pressure in the modelling ofmechanochemical corrosion of spherical shells / Ю.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
