×
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 21-30 of 76 items.
10.12.2015
№216.013.9715

Маркер для внутритрубной диагностики

Изобретение относится к магнитной внутритрубной диагностике и может найти применение в нефтегазовой промышленности при определении координат дефектов металла труб подземных трубопроводов. Маркер состоит из маркерной накладки, выполненной из материала с высокими пластическими свойствами,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570297
Дата охранного документа: 10.12.2015
27.01.2016
№216.014.bd7a

Способ заряжания скважин эмульсионным взрывчатым веществом

Изобретение относится к области горного дела, в частности к способам заряжания взрывных скважин, и может быть использовано на подземных горных работах при разработке месторождений полезных ископаемых. Способ заряжания эмульсионным взрывчатым веществом (ЭВВ) заключается в том, что ЭВВ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573660
Дата охранного документа: 27.01.2016
20.03.2016
№216.014.ca6b

Способ предупреждения нагрева элементов трубной обвязки кранового узла при заполнении участков газопроводов

Изобретение относится к области эксплуатации газопроводов и может найти применение в газовой промышленности при заполнении участков трубопровода газом, например, при введении их в эксплуатацию после строительства или ремонта. Способ предупреждения нагрева элементов трубной обвязки кранового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002577896
Дата охранного документа: 20.03.2016
13.01.2017
№217.015.71ad

Способ катодной защиты

Изобретение относится к области катодной защиты металлической поверхности от коррозии в грунте или другой токопроводящей среде и может быть использовано в системе трубопроводного транспорта. Способ включает пропускание постоянного электрического тока между сооружением и группой анодов с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596571
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.7588

Способ создания тройникового соединения

Изобретение относится к способу создания тройникового соединения. Очищают поверхность основной трубы в месте приварки усиленного патрубка углового и осуществляют разметку упомянутого места и вырезку. Устанавливают усиленный патрубок угловой на наружную поверхность основной трубы под углом 90°....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598764
Дата охранного документа: 27.09.2016
25.08.2017
№217.015.ca8b

Способ повышения несущей способности свайной опоры

Изобретение относится к газотранспортной промышленности и предназначено для поддержания трубопровода в проектном положении в районах распространения вечномерзлых грунтов, а именно для повышения несущей способности свайной опоры. Способ повышения несущей способности свайной опоры включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619964
Дата охранного документа: 22.05.2017
26.08.2017
№217.015.e55a

Способ оценки технического состояния изоляционного покрытия подземного трубопровода

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для определения технического состояния изоляционного покрытия подземного трубопровода. На контролируемом участке трубопровода, ограниченном точками дренажа двух соседних действующих станций катодной защиты (СКЗ),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626609
Дата охранного документа: 31.07.2017
29.12.2017
№217.015.fd7b

Способ предотвращения коррозионного растрескивания под напряжением в подземных трубопроводах

Способ предотвращения коррозионного растрескивания под напряжением (КРН) в подземных трубопроводах относится к трубопроводному транспорту и может быть использован при строительстве новых и реконструкции действующих подземных трубопроводов. Способ заключается в том, что трубопровод размещают на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638121
Дата охранного документа: 11.12.2017
13.02.2018
№218.016.21a6

Способ определения технического состояния изоляционного покрытия подземного трубопровода

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при определении технического состояния изоляционного покрытия участков подземных трубопроводов, подверженных воздействию геомагнитно-индуцированного тока. Определяют положение границ и длину участка трубопровода,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641794
Дата охранного документа: 22.01.2018
13.02.2018
№218.016.2241

Способ идентификации источника блуждающего тока

Изобретение относится к области защиты подземных металлических сооружений от коррозии, вызванной блуждающими токами. Способ идентификации источника блуждающего тока заключается в следующем: отключают средства электрохимической защиты трубопровода и синхронно измеряют разности потенциалов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642137
Дата охранного документа: 24.01.2018
+ добавить свой РИД