×
11.03.2019
219.016.d8da

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области оценки технического состояния конструкций и может быть использовано для определения механических напряжений, например, в стальных трубопроводах надземной прокладки. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения механических напряжений в упругой области нагружения конструкции. Способ определения механических напряжений стальных конструкций заключается в том, что изготавливают образец из материала, аналогичного материалу конструкции, пошагово нагружают образец в упругой области, многократно измеряют его микротвердость на каждом шаге нагружения, рассчитывают дисперсию измеренных значений микротвердости, строят зависимость дисперсии микротвердости от величины напряжений в образце, затем многократно измеряют микротвердость конструкции, рассчитывают дисперсию значений микротвердости конструкции и определяют величину напряжений в конструкции с помощью упомянутой зависимости.

Изобретение относится к области оценки технического состояния конструкций и может быть использовано для определения механических напряжений, например, в стальных трубопроводах надземной прокладки.

Известен способ измерения механических напряжений в трубопроводах, работающих под давлением, в котором на контрольном образце трубопровода с нулевыми значениями продольных напряжений, в качестве которого выбирают прямолинейный подземный участок трубопровода, измеряют значения параметра магнитного шума, определяют пересчетный коэффициент пропорциональности, регистрируют значение параметра магнитного шума металла трубопровода в месте контроля и по их значениям судят о напряжениях в трубопроводе (см. патент РФ №2116635, МПК G01L 1/12, G01N 27/83, опубл. 27.07.1998).

Недостатком способа является необходимость выбора участка трубопровода с нулевыми продольными напряжениями, что достоверно сделать сложно, т.к. прямолинейность участка не гарантирует нулевые продольные напряжения в металле трубопровода. Указанный недостаток снижает точность измерения напряжений.

Известен способ определения механических напряжений в материале акустической тензометрией, заключающихся в регистрации изменения скорости распространения упругих волн под влиянием напряжения (см. Химченко Н.В. Акустические методы контроля остаточных напряжений в сварных конструкциях. // Контроль. Диагностика. - 2001. - №4. - С.7-12).

Недостатком способа является необходимость измерения скорости волн с погрешностью, не превышающей 0,01%, и обеспечения надежного акустического контакта между излучателем упругих волн и материалом конструкции.

Известен способ определения напряженного состояния стальных конструкции (см. патент РФ №2281468, МПК G01L 1/12, G01N 27/83, опубл. 10.08.2006).

В известном решении растягивают образцы материала различной степени деформационного старения, в процессе растяжения измеряют анизотропию коэрцитивной силы. Получают зависимости анизотропии коэрцитивной силы от приложенного напряжения с учетом состояния материала. Затем проводят измерения коэрцитивной силы металла конструкции и определяют напряженное состояние с помощью полученных зависимостей.

Недостатками способа являются:

- малая чувствительность способа к напряжениям растяжения, что не позволяет точно определять эквивалентные напряжения в металле конструкций, работающих на растяжение, например сосуды и трубопроводы, находящиеся под действием внутреннего давления;

- способ не позволяет определить напряжения на поверхности металла, а именно с поверхности металла в большинстве случаев происходит развитие очагов разрушения конструкции, например трещин коррозионного растрескивания. Измерение коэрцитивной силы, а значит и определение напряжений происходят по толщине тестируемого металла, однако напряжения на внутренней и наружной поверхностях конструкций, особенно при сложном нагружении конструкции, могут значительно отличаться.

Известен способ определения механических напряжений, заключающийся в определении твердости материала конструкции, по которому судят о величине механических напряжений (см. Дель Г.Д. Определение напряжений в пластической области по распределению твердости. - М.: Машиностроение, 1971. - 200 с.).

Недостатком способа является низкая чувствительность в упругой области нагружения металла, в которой работает большинство конструкций, в т.ч. трубопроводы.

Известен способ определения предела текучести материла, взятый нами в качестве прототипа, заключающийся в изготовлении образца из материала, аналогичного материалу конструкции, подготовке гладкой поверхности образца, пошаговом нагружении образца, многократном измерении микротвердости на каждом шаге нагружения и определении предела текучести образца по скачкообразному увеличению дисперсии микротвердости (см. патент РФ №2339017, МПК G01N 3/00, опубл. 20.11.2008).

Недостатком способа является невозможность определения значения механических напряжений в металле в упругой области нагружения материала. Известный способ для точного определения предела текучести реализуют с малым шагом испытания (не более 5-10 МПа), при этом для сокращения времени испытания начальное напряжение испытания выбирают около 80% от нормативного условного предела текучести материала.

Технической задачей изобретения является определение механических напряжений в упругой области нагружения.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения механических напряжений стальных конструкций, включающем изготовление образца из материала, аналогичного материалу конструкции, пошаговое нагружение образца, многократное измерение его микротвердости на каждом шаге нагружения, расчет дисперсии измеренных значений микротвердости, построение зависимости дисперсии микротвердости от величины напряжений в образце, согласно изобретению нагружение образца выполняют в упругой области, многократно измеряют микротвердость конструкции, рассчитывают дисперсию значений микротвердости конструкции и определяют величину напряжений в конструкции с помощью упомянутой зависимости.

Способ реализуется следующим образом.

Из фрагмента металла, аналогичного металлу конструкции, вырезают образец. Шлифованием подготавливают одну из боковых поверхностей образца до гладкого состояния. Зажимают образец в захватах разрывной машины. Ступенчато нагружают образец до достижения металлом предела текучести. На каждом шаге нагружения измеряют микротвердость поверхности не менее 50 раз, произвольно перемещая датчик микротвердомера по поверхности образца. Рассчитывают дисперсию результатов измерения на каждом шаге нагружения. Строят зависимость дисперсии значений микротвердости от напряжений в металле.

Шлифованием подготавливают поверхность металла конструкции для измерений микротвердости. Измеряют микротвердость поверхности не менее 50 раз, произвольно перемещая датчик микротвердомера по поверхности конструкции. Рассчитывают дисперсию значений микротвердости и определяют величину напряжений в конструкции с помощью полученной зависимости.

Пример

Необходимо определить напряженное состояние трубопроводов надземной технологической обвязки компрессорной станции. Трубопровод выполнен из труб марки стали 17Г1С. Неразрушающим методом определяют структурное состояние металла трубопровода, например, с помощью коэрцитиметра. Устанавливают, что коэрцитивная сила металла труб находится в диапазоне 4,5-5,0 А/см.

Из различных отрезков труб марки стали 17Г1С выбирают отрезок, соответствующий по структурному состоянию металлу труб диагностируемого трубопровода (с коэрцитивной силой 4,5-5,0 А/см).

Из выбранного отрезка трубы изготавливают образец длиной 200 мм, шириной 30 мм, толщиной 10 мм. Среднюю часть образца на длине около 100 мм шлифуют мелкозернистой наждачной бумагой до шероховатости поверхности не более Rz=10.

Зажимают образец в захватах разрывной машины МР-100, ступенчато с шагом 30 МПа нагружают до величины 330 МПа. На каждом шаге нагружения измеряют микротвердость шлифованной поверхности в количестве 100 раз. Считают дисперсию результатов измерения на каждом шаге нагружения. Строят зависимость дисперсии значений микротвердости от напряжений в металле.

Локализуют места на трубопроводе, в которых возможны высокие продольные растягивающие напряжения, например, определением профиля трубопровода нивелированием. Преимущественно такие зоны расположены в верхней части трубопровода над опорой или в нижней части между опорами.

В месте, выбранном для определения напряжений, удаляют фрагмент виброшумоизоляционного покрытия размером 150×150 мм. Шлифуют поверхность металла трубопровода до шероховатости поверхности не более Rz=10. Измеряют микротвердость поверхности не менее 50 раз, произвольно перемещая датчик микротвердомера по шлифованной поверхности металла трубы. Рассчитывают дисперсию значений микротвердости и определяют величину напряжений в трубопроводе с помощью полученной на образце зависимости.

Способ определения механических напряжений стальных конструкций, включающий изготовление образца из материала, аналогичного материалу конструкции, пошаговое нагружение образца, многократное измерение его микротвердости на каждом шаге нагружения, расчет дисперсии измеренных значений микротвердости, построение зависимости дисперсии микротвердости от величины напряжений в образце, отличающийся тем, что нагружение образца выполняют в упругой области, многократно измеряют микротвердость конструкции, рассчитывают дисперсию значений микротвердости конструкции и определяют величину напряжений в конструкции с помощью упомянутой зависимости.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 11-20 of 76 items.
10.07.2014
№216.012.da80

Способ определения механических напряжений в стальных трубопроводах

Изобретение относится к области оценки технического состояния трубопроводов и может быть использовано для определения механических напряжений в стальных трубопроводах подземной прокладки. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения механических напряжений в стальных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521714
Дата охранного документа: 10.07.2014
10.07.2014
№216.012.db55

Способ выполнения анодного заземления

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных сооружений от грунтовой коррозии и может найти применение в нефтегазовой промышленности, а также в коммунальном хозяйстве при выполнении анодного заземления. Способ включает бурение скважины преимущественно горизонтально, вдоль...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521927
Дата охранного документа: 10.07.2014
20.12.2014
№216.013.107b

Способ определения температуры хладноломкости стали

Изобретение относится к области испытания физико-механических свойств металлов и может применяться для определения температуры хладноломкости конструкционных низколегированных сталей трубопроводов. Сущность: определяют механические характеристики стали при различных температурах, строят график...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535642
Дата охранного документа: 20.12.2014
27.12.2014
№216.013.14ea

Способ выявления локальных дефектов металла подземного трубопровода

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ выявления локальных дефектов металла подземного трубопровода и может применяться для диагностики и контроля состояния подземных трубопроводов, изготовленных из ферромагнитных материалов. При реализации способа измеряют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536778
Дата охранного документа: 27.12.2014
27.12.2014
№216.013.14eb

Способ определения скорости коррозии металлических сооружений и устройство для его реализации

Изобретение относится к области оценки коррозионной поврежденности подземных сооружений и может применяться в нефтяной и газовой промышленности в составе систем дистанционной оценки скорости коррозии и определения вида коррозии (поверхностной равномерной, неравномерной, язв и питтингов)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536779
Дата охранного документа: 27.12.2014
27.12.2014
№216.013.14ef

Способ определения ресурса металла трубопроводов

Изобретение относится к методикам оценки остаточного ресурса металла труб эксплуатируемого магистрального трубопровода. Сущность: осуществляют установление текущего срока эксплуатации трубопроводов, вырезку образцов для проведения циклических испытаний, испытаний образцов на усталость,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536783
Дата охранного документа: 27.12.2014
10.01.2015
№216.013.19f4

Способ определения поврежденности участков подземного трубопровода, изготовленного из ферромагнитного материала

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ определения поврежденности участков подземного трубопровода и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности, коммунальном хозяйстве и других областях промышленности, эксплуатирующих трубопроводы. При...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538072
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.02.2015
№216.013.2642

Способ восстановления глубинного анодного заземлителя

Изобретение относится к защите подземных сооружений и трубопроводов от электрохимической коррозии и может быть использовано для восстановления глубинных анодных заземлителей ГАЗ. Способ включает диагностирование пластов пород с минимальным удельным электрическим сопротивлением методом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541247
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.07.2015
№216.013.5cd0

Способ регулирования параметров катодной защиты сложноразветвленных подземных трубопроводов

Изобретение относится к области защиты подземных трубопроводов от коррозии и может быть использовано для защиты трубопроводов, проложенных на территории компрессорных и насосных станций. Способ включает определение коэффициента влияния каждой станции катодной защиты (СКЗ) на потенциал в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555301
Дата охранного документа: 10.07.2015
20.09.2015
№216.013.7d3b

Способ определения положения кольцевых сварных швов подземного стального трубопровода

Изобретение относится к области диагностики и контроля состояния подземных стальных трубопроводов и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности, коммунальном хозяйстве и других областях промышленности, эксплуатирующих стальные трубопроводы. Способ определения положения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563656
Дата охранного документа: 20.09.2015
+ добавить свой РИД