Применение диаграммы деформаций растяжением для нормирования технических требований к прокату и трубам большого диаметра Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

ТРУБЫ

В.А. Лупин, А.И. Губин, ОАО «РосНИТИ»

ПРИМЕНЕНИЕ ДИАГРАММЫ ДЕФОРМАЦИЙ РАСТЯЖЕНИЕМ ДЛЯ НОРМИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ К ПРОКАТУ И ТРУБАМ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА

Новые перспективные проекты магистральных трубопроводов предусматривают повышение рабочего давление до 9,814,0 МПа /Л.И. Эфрон, С.Ю. Настич, В.И. Столяров и др. Рулонная сталь контролируемой прокатки для труб класса прочности К60. Ж. Сталь. 2006. № 7. с. 75-78/.

Для изготовления труб большого диаметра применяют лист контролируемой прокатки с определенной прочностью и пластичностью. С ростом прочности пластичность уменьшается. Для обеспечения требований эксплуатации и технологии изготовления труб необходима определенная расчетная величина пластичности материала, величину которой предлагается определять с использованием диаграмм деформаций растяжения при стандартных испытаниях образцов или труб, нагружаемых внутренним статическим давлением. При стандартных испытаниях образцов на кривой зависимости главного напряжения а1 от главной деформации в1(а1 = ^в^) и при нагружении труб внутренним давлением Р(а( = ^в())наблюдают максимум нагрузки Fmax или максимум давление Ртах, которые характеризуют в данных точках кривых момент потери пластической устойчивости образца и трубы.

Диаграмма деформаций, полученная при однократном статическом растяжении стандартных образцов, позволяет анализировать сопротивление материалов упругопластическим деформациям и разрушению. Для этого необходимо знать стандартные характеристики: условный предел текучести а02 или физический предел текучести ат, временное сопротивление ав, соотношение а02/ав, истинное сопротивление разрыву ак, равномерное удлинение 6р, относительное удлинение 65, относительное сужение Характеристики ак, 6р требуют некоторого пояснения. Согласно /В.П.Когаев, Н.А.Махутов, А.П. Гу-сенков. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность. М. Машиностроение. 1985. 223 с./, можно в первом приближении записать ак = ав(1 + 1,4ф„), (1)

где конечное сужение. Равномерное сужение ^равн можно определить по формуле

1 - а0г/о.

' а»/ав - а02/аЕ

С учетом (1) получим

г, | . 1 - Оу/О.

ДФравн; 1 + 1,41^-00.2/0,

=ад^Рав„)(2)

(3)

При деформациях на уровне условного предела текучести а02 условные напряжения а и истинные напряжения аи мало различаются в силу незначительного изменения площади поперечного сечения образца. Это позволяет при степенной аппроксимации диаграммы деформирования (а = аТ(е/ еТ)т) определить предел текучести ат по величине условного а0,2 и показате-

" Гг 1-т

сте

ля ст

эпени тО„,2

(4)

(Е-0,2-10"2 + Оог)"

Относительный модуль упрочнения Ет = Ет/Е связан с модулем упрочнения т при 0 « т « 0,3, при линейной аппроксимации а = ат + Ет(е-ет)зависимостью Ет = 0,35т (5)

Как известно, продольная логарифмическая деформация еи связана с отно-

62 \\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\

\\ № ТО \\ октябрь \ 2006

РАЗНОЦВЕ

МЫ ДЕЛАЕМ ХОРОШИЕ КРАСКИ В РОССИИ!

ОДНОКОМПОНЕНТНЫЕ И ДВУХКОМПОНЕНТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИУРЕТАНОВ ДЛЯ АНТИКОРРОЗИОННОЙ ЗАЩИТЫ Нашими материалами окрашено более 1 ООО ООО м2 металлоконструкций Наши материалы прошли более 50 испытаний в ведущих НИИ России

Новоарбатский мост

Окрашен в 2004 г.

Система защиты «Уретан-Антикор» на основе однокомпонентных полиуретанов. Срок службы 15 лет.

101000, г. Москва, ул. Мясницкая, д. 24, стр. 3 тел. +7 (495) 924-72-30, тел./факс: +7 (495) 924-63-69

www.raznotsvet.com info@raznotsvet.com

Памятник защитникам Москвы на 23-м км Ленинградского шоссе

Окрашен в 2002 г.

Система защиты «Уретан-Антикор» на основе однокомпонентных полиуретанов. Срок службы 15 лет.

ТРУБЫ

сительным сужением соотношением 1

^ (6)

е„ = /п -

1 -яр

Для относительных деформаций e можно записать

_ 1 1

(7)

Для заданной деформации предела текучести eT = 1.10-3 - 5.103, при aT < о < ак

m =

(8)

Для стали 0,5 « aT/aB < 0,85, = 0,5 - 0,7, m = 0,75 m'. Показатель упрочнения m численно равен равномерной продольной логарифмической деформации, т. е.

еравн я m

(9)

Относительное равномерное сужение г|)равн может быть при-

ближенно определено по формуле

^равн = (65 - 0,1)/(65 + 1,0) (10)

При наличии вышеприведенных соотношений, основой которых является диаграмма деформаций, можно определить и связать параметры нагружения труб и образцов. При нагружении труб внутренним статическим давлением основными характеристиками являются следующие: величина максимального давления Ртах, величина давления в вы-пучине Рвып, связь модуля упрочнения с соотношением главных напряжений.

Величина Ртах может быть вычислена по соотношению

р =

cvto

- •(! - к + к2)!

Ко |3| (11)

где — ав, R0, ер временное сопротивление, начальная толщина стенки, соотношение главных напряжений в стенке к = ог/оу равномерная деформация стенки трубы.

L»IH|[0lljM ПРИГЛАШАЕМ ВАС ПРИНЯТЬ УЧАСТИЕ В ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЫСТАВКАХ:

2007*.

20-21 февраля, г. Усинск

Третья специализированная выставка «УСИНСК. НЕФТЬ И ГАЗ. ЭНЕРГО-2007» «УСИНСК. СТРОИТЕЛЬСТВО. ЖКХ. ЭКОЛОГИЯ-2007»

Поддержка: Министерство промышленности и энергетики Республики Коми, Министерство архитектуры, строительства и коммунального хозяйства Республики Коми

26-28 февраля, г. Иркутск

Первая специализированная выставка «ТЭК. НЕФТЬ. ГАЗ. УГОЛЬ. ЭНЕРГО-2007»

15-16 марта, г. Петропавловск, Казахстан

Четвертая специализированная выставка «АГРОТЕХНОЛОГИИ. ЗЕРНО И КОМ Б И КО РМ А-2007»

Поддержка: Министерство сельского хозяйства Казахстана, Союз фермеров Казахстана, Акимат Северо-Казахстанской области

21-23 марта, г. Якутск

Восьмая специализированная выставка

«САХА. НЕФТЬ. ГАЗ. УГОЛЬ. ЭНЕРГО-2007» («НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ-2007») «ЯКУТСКАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ НЕДЕЛЯ-2007» («НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ-2007»)

Выставка включена в план республиканских мероприятий

9-10 апреля, г. Нерюнгри

Четвертая специализированная выставка

«СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ДОБЫЧИ И ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ЮЖНОЙ ЯКУТИИ»

В райках международной научно-практической конференции «Добывающая отрасль южной Якутии - база промышленного и экономического развития», посвященная юбилею ОАОХолдинковой компании «Якутуголь»

Поддержка: Правительство Республики Саха (Я), Министерство промышленности РС, Министерство внешних связей РС, Администрация г. Нерюнгри, Постоянное представительство РС в Западно-Сибирском регионе, Холдинговая компания «Якутуголь»

24-25 апреля, г. Ухта

Четвертая специализированная выставка

«УХТА. НЕФТЬ И ГАЗ. ЭНЕРГО-2007»

«УХТА. СТРОИТЕЛЬСТВО. ЖКХ. ЭКОЛОГИЯ-2007»

Поддержка: Министерство промышленности и энергетики Республики Коми Министерство архитектуры, строительства и коммунального хозяйства Республики Коми

Если Вас заинтересовало наше предложение Вы можете связаться с нами: Телефон/факс: (383) 330-76-16, 330-42-30, 330-47-21 e-mall: apeks@nov.net

apex-expo@list.ru

С более подробной информацией вы можете познакомиться на нашем сайте: http://www.nsk.su/~apex

Возможны изменения и дополнения к предлагаемому плану

25-26 апреля, г. Норильск

Шестая специализированная выставка «МЕТАЛЛУРГИЯ. ГОРНОЕ ДЕЛО. ОБОРУДОВАНИЕ И СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ. НОРИЛЬСК-2007»

Поддержка: Администрация г. Норильска, ЗФ ОСО «ГМК "Норильский никель"»

^ ВНИМАНИЕI Заявки от иностранных участников (включая СНГ) на выставку в Норильске подаются не менее, чем за 45 дней до начала выставки

23-25 мая, г. Астрахань

Десятая Юбилейная специализированная выставка «АСТРАХАНЬ. НЕФТЬ И ГАЗ. ЭНЕРГО-2007»

Поддержка: Министерство экономического развития, Министерство по топливно-энергетическому комплексу, недропользованию и охране окружающей среды Астраханской области

20-22 сентября, г. Оренбург

Десятая Юбилейная специализированная выставка «ОРЕНБУРГ. НЕФТЬ И ГАЗ. ЭНЕРГО-2007» «ОРЕНБУРГ. СТРОИТЕЛЬСТВО. ЖКХ. ЭКОЛОГИЯ-2007»

Поддержка: Союз промышленников и предпринимателей Оренбургской облатс, _Администрация Оренбургской области_ _

5-6 октября г. Петропавловск, Казахстан

Вторая специализированная выставка

«СТРОЙИНДУСТРИЯ КАЗАХСТАНА. ЭНЕОГЕТИКА. ЖКХ. ЭКОЛОГИЯ-2007»

Поддержка: Акимат Северо-Казахстанской области, Комитет по строительству и ЖКХ Республики Казахстан, ТПП Северо-Казахстанской области

9-10 октября, г. Ноябрьск

Третья специализированная выставка «НОЯБРЬСК. НЕФТЬ И ГАЗ. ЭНЕРГО-20

2007»

«НОЯБРЬСК. СТРОЙКОМПЛЕКС СЕВЕРА. ЭКОЛОГИЯ СЕВЕРА-2007»

Поддержка: Администрация г. НояБрьска

30 октября -1 ноября, г. Сыктывкар

Вторая специализированная выставка «СТРОИТЕЛЬСТВО. ЭНЕРГЕТИКА. ЖКХ. ЭКОЛОГИЯ-2007»

Поддержка: Министерство промышленности и энергетики Республики Коми, Министерство архитектуры, строительства и коммунального хозяйства Республики Коми

21-23 ноября, г. Нижневартовск

Девятая специализированная выставка

«НИЖНЕВАРТОВСК. НЕФТЬ И ГАЗ. ЭНЕРГО-2007»

«СЕВЕР. СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА. ЖКХ. ЭКОЛОГИЯ-2007»

Поддержка: Администрация г. Нижневартовска, ТНК-ВР, ТПП г. Нижневартовска

Всего доброго, фирма «АПЕКС»

\\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\

№ 10 \\ октябрь \ 2006

Выражение (11) получено при аппроксимации зависимости а( = ^8,) степенной функцией а( = А(8^. Величину равномерной логарифмической деформации 8рв образце определяют соотношением 8р = /п(1 + 6р) (12)

(13)

где 6p — равномерное удлинение;

6m — кратность образца при линейном растяжении;

^ — относительное сужение.

Критическая окружная деформация 81кр, соответствующая Pmax, равна 2 - к

S _

р" т' - 1 - -ф

т

3 (14)

После достижения Р^,, в испытываемой трубе появляется вы-пучина, длина (вдоль образующей трубы) которой равна а

neEl(eE> 2 - к ~~ e 3 ")

a = R„ |l-k+k2 f(2 - n)mT mT -Ц, 1 • G — 2

- n + пг| 3eEl

(15)

где п — соотношение осевых о2 и окружных напряжений а1 в зените выпучины.

Предельная окружная деформация 8пред в зените выпучины равна

^пред * El ^ ElKp

2 - К

m

Давление в выпучине равно

a t —

Р =^-^(1-п + п2) 2

вып "D

кп

(16)

2е е,

т(2 - п)

и 2nR;-e-

(eEl -еЕ')

»п-2

(17)

Предложенный подход к определению характеристик металла позволяет расчетными методами формировать требования к прокату и трубам, если трубы не имеют макродефектов и обладают достаточной прочностью и пластичностью.

АНТИКОРРОЗИОННЫЕ ПОКРЫТИЯ

1

/ 9 »

I

энергетика ■

■ вагоны ■ ветрогенераторы ■ химическая промышленность ■ судостроение/судоремонт

ПРОСТОЙ СПОСОБ ЗАЩИТИТЬ ВАШИ КАПИТАЛЬНЫЕ ВЛОЖЕНИЯ

■ ХЕМПЕЛЬ на протяжении почти целого столетия предоставляет высококачественные долговечные системы защитных покрытий для нефтегазовой промышленности.

■ ХЕМПЕЛЬ предлагает идеальные решения для защиты объектов как на суше, так и в открытом море, где требуется высокая устойчивость к воздействию агрессивных сред.

■ ХЕМПЕЛЬ предоставляет профессиональное техническое обслуживание и консультационные услуги.

ЗАО «ХЕМПЕЛЬ»

129090 Москва, ул. Большая Спасская, 12, офис 81-82 ■а: (495) 974 14 48 факс: (495) 974 14 49 E-mail: moscow-office@ru.hempel.com