Diplom (1217509), страница 9

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

Текст из файла (страница 9)

Положим, что с момента движения источника прошло вре­мя T_н и он находится в точке О. Вместе с источником теплоты перемещается подвижная система координат, начало которой совпадает с местоположением источника теплоты, т. е. точкой О.

Решение задачи о распределении теплоты сводится к реше­нию[3]:

, (3.6)

где -приращение температур в пластине на стадии теплонасыщения;

a­- коэффициенттемпературопроводности ;

λ-коэффициент теплопроводности, Вт/(см(°С));

δ- тол­щина пластины, см;

скорость перемещения источника, см/с;

- эффективная мощность источника тепло­ты, Вт;

I - сила тока при сварке;

U-напряжение дуги при сварке;

- эффективный КПД источника теплоты;

- коэффициент температуроотдачи, ;

- коэффи­циент теплоотдачи, Вт/(см² °С);

- объемная теплоемкость материала, Дж/(см³- °С);

К₀- функция Бесселя 1-го рода ну­левого порядка; — расстояние от источника до рассматриваемой точки, см.

При расчете теплового поля, предполагается неизменность коэффициентов λ от температуры. Приняв и упростив это уравнение, максималь­ные температуры, достигаемые отдельными точками поверх­ности, можно определить из выражения:

(3.7)

Из анализа уравнения 3.7 видно, что значение зависитот величины и погонной энергии сварки qприу = const. При постоянстве qрост Т_тах обусловливается температурой предварительного нагрева и приближением сечения ук оси сварного шва.

Наибольший прирост термического влияния обусловлен фактором температуры предварительного подогрева, с ростом которой наблюдается как интенсивность увеличения макси­мальных действующих температур в теле трубы, так и увели­чение длительности ее охлаждения до допустимых критиче­ских значений. Минимум воздействия обеспечивается в слу­чае снижения температуры предварительного подогрева ниже 50 °С, при увеличении временной паузы охлаждения между очередными проходами сварного шва и уменьшении погон­ной энергии сварки, а также при увеличении расстояния от кромки покрытия до оси сварного шва. Между тем, для полу­чения гарантированных служебных свойств сварных соедине­ний, особенно при проведении сварочно-монтажных работ в условиях низких температур Крайнего Севера и получения равнопрочных по хладостойкое сварных соединений, техно­логический цикл сварки труб мм заключает в

себе обязательным условием предварительного подогрева околошовной зоны с целью поддержания минимально необходи­мой температуры цикла в диапазоне °С, а в некото­рых случаях и выше.

Следовательно, цикл сварки, гарантируя качество и надеж­ность сварного шва, инициирует запуск механизма термиче­ского влияния на полимерные составляющие антикоррозион­ного покрытия труб, воздействуя в различной сте­пени на прочность их соединения.

Таким образом, негативное влияние тепловых сварочных процессов на качественные характеристики антикоррозионно­го покрытия газопроводных труб подтверждается результатами натурных наблюдений.

Уровень та­кого влияния в значительной степени зависит от температуры предварительного подогрева околошовной зоны.

Рис. 3.7Зависимость ширины дефектов от расстояния между кром­кой покрытия и сварным швом:

1 - усадка;

2 - отслаивание

3.6. Температурная прочность адгезии

Под влиянием температур антикоррозионное покрытие претерпевает определенные физико-механические изменения: температура размягчения адгезива по методу Вика при нагруз­ке 10Н составляет 70 °С, температура плавления - 105°С; при этой же температуре размягчается внешняя оболочка, а при температуре 120°С она переходит в вязкопластичное состоя­ние, близкое к расплаву. При отрицательных температурах покрытие приобретает хрупкость: температура хрупкости внутреннего адгезионного слоя составляет минус 50 °С, а внешнего слоя - минус 70 °С, хотя, судя по опыту, хрупкий излом оболочек полимерного покрытия может наблюдаться при более высоких температурах (минус 35...40°С). Од­нако прочностное поведение адгезивного слоя в триплексной системе «труба -адгезив- покрытие» остается пока неизу­ченным, хотя имеет важное практическое значение как фак­тор управления надежностью антикоррозионной зашиты газо­проводных труб.

Изучение проводилось непосредственно на трубах строя­щегося газопровода по стандартным методикам, путем отрыва контрольной полосы антикоррози­онного покрытия с измерением усадки и механического уси­лия на адгезиметре. Исследования выполнялись в диапазоне температур от минус 40 °С (зимняя температура атмосферы) до +40°С (температура прогрева трубы в летнее время) и от +50 до +100°С (температура предварительного прогрева и теплота сварочного шва). Результаты исследований представле­ны в табл 3.5[19].

Таблица 3.5.

Влияние температур на прочность адгезии антикорро­зионного полимерного покрытия заводского изготовления

Продолжение табл. 3.8

Для удобства анализа построены графики. На рис. 3.8 представлена зависимость изменения адгезии от температуры тела трубы. Аналитически эта зависимость при показателе дисперсии имеет вид

(3.8)

Из рис. 3.12 видно, что влияние температуры на изменение адгезии весьма чувствительно. Устойчивые параметры адге­зии, соответствующие нормативному показателю (не менее 100 Н/см при 20 3°С по ТУ 14-3-1954-94), распределяются на достаточно узком температурном отрезке: от минус 10 до +25 °С. За пределами этого диапазона показатели адгезии на­чинают резко снижаться, причем снижение в отрицательной области температур значительно активнее, чем в положи­тельной.

Уже при температуре минус 40 °С значение адгезии приближается к нулю, в то время как в области положительных температур этот порог приурочен к диапазону 100... 120 °С. Как отмечалось, допустимым уровнем адгезии, обеспечивающим антикоррозионную защиту поверхности труб, является значе­ние 70 Н/см. Этот уровень на рис. 3.8 обозначен пунктирной линией, которая рассекает кривую графика на две области в точках °С и °С. Область графика, лежащая выше пунктирной линии характеризует собой допустимую кондиционность адгезионного контакта, при котором анти­коррозионная сущность покрытия не нарушается. Область графика, лежащая ниже пунктирной линии находится за пре­делами допустимых (кондиционных) значений, при которых антикоррозионное покрытие теряет способность выполнять свои служебные функции по прямому назначению.

Характеристики

Список файлов ВКР