В статье рассмотрены вопросы влияния механической неоднородности и трещиноподобных дефектов на напряженное состояние сварных соединений (на примере сварных соединений магистральных трубопроводов, выполненных из низколегированных сталей). Анализ результатов ранее выполненных исследований и существующих расчетных методик показывает, что учет особенностей зон механической неоднородности при оценке несущей способности сварных соединений требует дальнейшего изучения. Разработка подходов к учету геометрии механической неоднородности позволит более обоснованно выполнять оценку степени опасности трещиноподобных дефектов в зависимости от их расположения в сварном соединении. Определение геометрии зон механической неоднородности выполнялось методом замера показателей твердости. Приведены результаты экспериментальных исследований. Представлены результаты испытаний на растяжение образцов, на которые были нанесены поверхностные трещиноподобные дефекты в характерных зонах сварных соединений. Показано, что разница в значениях прочностных параметров сварных соединений при различном расположении дефекта достигает 10 %. Полученные экспериментальные данные дали возможность построить математическую модель для определения значений критических напряжений сварных соединений с учетом геометрии зон механической неоднородности. Математическая модель базируется на комбинации решения Прандтля о постоянстве касательных напряжений вдоль пластической полосы совместно с применением методом нахождения разрыва напряжений, что позволяет учитывать краевые эффекты на свободных границах и границах зон механической неоднородности. Сравнение результатов расчетной оценки прочности механически неоднородных сварных соединений с терщиноподобным дефектом и экспериментальных данных показало их высокую сходимость и подтвердило достоверность предложенной модели.
Список литературы
1. Тигулев Е.А., Ямилев М.З. Факторы, влияющие на формирование сложной топографии механической неоднородности в сварных соединениях углеродистых и низколегированных сталей// В кн. Трубопроводный Транспорт – 2020. Тезисы докладов XV Международной учебно-научно-практической конференции. – Уфа: УГНТУ, 2020. – С. 203–205.
2. Неганов Д.А., Махутов Н.А., Зорин Н.Е. Формирование требований к надежности и безопасности эксплуатируемых участков линейной части магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов // Нефтяное хозяйство. – 2019. – № 6. – С. 106–112.
3. Неганов Д.А., Зорин Е.Е., Зорин Н.Е. Оценка влияния поверхностных трещиноподобных концентраторов напряжений на работоспособность магистральных трубопроводов // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2021. – Т. 11. – № 1. – С. 8–15.
4. Оценка механической неоднородности сварных соединений трубопроводов / М.З. Ямилев, Е.А. Тигулев, А.А. Юшин [и др.] // Нефтяное хозяйство. – 2020. – № 11. – С. 128–131.
5. Ямилев М.З., Тигулев Е.А., Распопов А.А. Оценка степени контактного упрочнения сварных соединений трубных сталей // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2020. – Т. 10. – № 3. – С. 252–262.
6. Бакши О.А. Механическая неоднородность сварных соединений. Ч. 1. – Челябинск: ЧПИ, 1981. – 57 с.
7. Дильман В.Л. Исследование аналитическими методами математических моделей напряженного состояния тонкостенных неоднородных цилиндрических оболочек // Вестник ЮУрГУ. – 2009. – № 17(150). – С. 36–58.
8. Винокуров В.А., Куркин С.А., Николаев Г.А. Сварные конструкции. Механика разрушения и критерии работоспособности / под ред. Б.Е. Патона. – М.: Машиностроение. 1996. – 576 с.
9. Адаскин А.М., Зуев В.М. Материаловедение (металлообработка).– М.: Издательский центр «Академия», 2009. – 288 с.
