×
11.03.2019
219.016.dcec

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. Способ определения механических напряжений в стальных конструкциях заключаются в том, что цилиндрические полые образцы металла из материала, аналогичного материалу конструкции, напряженное состояние которой необходимо определить. С определенным шагом нагружают образец внутренним давлением жидкой или газовой среды, находящейся внутри цилиндра, для создания плосконапряженного состояния, вызываемого растягивающими напряжениями в осевом и кольцевом направлениях, или изгибают образец для создания осевых напряжений растяжения-сжатия. Для каждого шага нагружения определяют напряжения в образце расчетным или другим способом, например, с помощью электротензоизмерений. На каждом шаге нагружения измеряют коэрцитивную силу, при этом магнитный поток датчика коэрцитиметра ориентируют соосно с направлением определяемых напряжений. Строят зависимость коэрцитивной силы от напряжений в образце. Измеряют коэрцитивную силу металла конструкции, ориентируя датчик по направлению действия оцениваемых напряжений, и определяют напряжения с помощью полученной зависимости. Технический результат - повышение точности определения механических напряжений. 1 ил.

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 (патент РФ №2116635, МПК G01L 1/12, G01N 27/83, опубл. 27.07.98).

Недостатком способа является сложность выбора участка трубопровода с нулевыми продольными напряжениями, т.к. прямолинейность участка не гарантирует нулевые продольные напряжения в металле трубопровода, что снижает точность измерения напряжений.

Известен способ определения напряжений, основанный на получении при растяжении образцов металла с различной деградацией структуры, зависимостей анизотропии коэрцитивной силы от растягивающих напряжений в образцах и оценке напряжений в конструкции с помощью полученных зависимостей с учетом фактической структуры металла (патент РФ №2281468, МПК G01L 1/12, G01N 27/83, опубл. 10.08.2006).

Недостатком способа является невозможность определять напряжения при сложнонапряженном состоянии металла конструкции. Например, для трубопроводов характерно плосконапряженное состояние стенок (осевые и кольцевые напряжения).

Наиболее близким к заявляемому способу является способ определения напряженного состояния стальных конструкций, взятый нами в качестве прототипа (В.Ф.Мужицкий, Б.Е.Попов, Г.Я.Безлюдько. Магнитный контроль напряженно-деформированного состояния и остаточного ресурса стальных металлоконструкций подъемных сооружений и сосудов, работающих под давлением. // Дефектоскопия. - 2001. - №1. - С.38-46).

В известном решении растягивают образец материала, вырезанного из материала, аналогичного материалу конструкции, в процессе растяжения измеряют коэрцитивную силу. Получают зависимость коэрцитивной силы от приложенного напряжения для данного материала. Затем проводят измерения коэрцитивной силы металла конструкции и определяют напряженное состояние с помощью полученной зависимости.

Недостатком известных способов является большая погрешность (около 30-40%), обусловленная тем, что при испытании образцов металла на растяжение происходит поперечная деформация сжатия, которая в значительной степени влияет на измеряемую коэрцитивную силу и, соответственно, на построенную зависимость.

Задачей изобретения является создание способа, применение которого позволяет повысить точность определения механических напряжений в стальных конструкциях.

Поставленная задача в способе определения механических напряжений в стальных конструкциях, включающем изготовление образца из материала, аналогичного материалу конструкции, нагружение образца, получение зависимости коэрцитивной силы от величины напряжений в образце, измерение коэрцитивной силы металла конструкции и определение величины напряжения с помощью полученной зависимости, решается тем, что образец изготавливают в виде полого цилиндра, а нагружения образца выполняют созданием в нем избыточного внутреннего давления жидкой или газовой среды или его изгибом, при этом при испытании образца и определении напряжений в конструкции ориентируют датчик коэрцитиметра таким образом, чтобы направление создаваемого магнитного потока совпадало с направлением действия определяемых напряжений.

На чертеже представлена зависимость коэрцитивной силы от растягивающих и сжимающих осевых напряжений.

Способ реализуют следующим образом. Изготавливают цилиндрические полые образцы металла из материала, аналогичного материалу конструкции, напряженное состояние которой необходимо определить. С определенным шагом нагружают образец внутренним давлением жидкой или газовой среды, находящейся внутри цилиндра, для создания плосконапряженного состояния, вызываемого растягивающими напряжениями в осевом и кольцевом направлениях, или изгибают образец для создания осевых напряжений растяжения-сжатия. Для каждого шага нагружения определяют напряжения в образце расчетным или другим способом, например, с помощью электротензоизмерений.

На каждом шаге нагружения измеряют коэрцитивную силу, при этом магнитный поток датчика коэрцитиметра ориентируют соосно с направлением определяемых напряжений. Строят зависимость коэрцитивной силы от напряжений в образце (чертеж).

Измеряют коэрцитивную силу металла конструкции, ориентируя датчик по направлению действия оцениваемых напряжений, и определяют напряжения с помощью полученной зависимости.

Пример.

Необходимо определить осевые напряжения в трубопроводе, вызванные изгибом в вертикальной плоскости. Трубопровод выполнен из труб марки стали 17Г1С. Диаметр трубопровода 1420 мм, толщина стенки трубы 16 мм. Из марки стали 17Г1С изготавливают полый цилиндр (фрагмент трубы) в масштабе 1:10 (диаметр образца 142 мм, толщина стенки 1,6 мм). Длина образца 1 м.

Монтируют электротензорезисторы на образце. Пошагово (с шагом 50 МПа) с помощью домкрата изгибают образец относительно его продольной оси и фиксируют электротензорезисторами деформации (соответственно, напряжения) в областях сжатия и растяжения до достижения изгибными напряжениями значений ±200 МПа.

На каждом шаге испытания измеряют коэрцитивную силу, ориентируя датчик коэрцитиметра так, чтобы направление магнитного потока совпадало с направлением определяемых напряжений, т.е. для данного примера вдоль оси цилиндрического образца. Измерения выполняют для областей растяжения и сжатия металла.

Строят график зависимости коэрцитивной силы от напряжений растяжения-сжатия (чертеж).

Измеряют коэрцитивную силу металла трубопровода в зоне сжатия, расположенной в верхней части трубопровода, ориентируя датчик коэрцитиметра вдоль оси трубопровода (Нс=4,4 А/см), а также в зоне растяжения в диаметрально противоположной точке (на нижней поверхности) трубопровода (Нс=2,95 А/см).

Вследствие того что коэрцитивная сила имеет наибольшую корреляцию со сжимающими напряжениями, при определении напряжений преимущественно используют фрагмент зависимости, построенный по результатам измерения в области сжатия.

По полученной зависимости определяют, что изгибные напряжения составляют около 90 МПа. Эти данные подтверждаются результатами измерения в зоне растяжения - около 95 МПа.

Аналогичные результаты можно получить, построив зависимость при нагружении образца внутренним избыточным давлением газовой или жидкой среды, например моторного масла.

Для этого пошагово нагружают образец избыточным внутренним давлением до достижения величины 4,5 МПа, при этом в металле образца возникают кольцевые растягивающие напряжения величиной около 200 МПа. На каждом шаге нагружения измеряют коэрцитивную силу, ориентируя датчик коэрцитиметра так, чтобы направление магнитного потока совпадало с направлением определяемых напряжений (т.е. перпендикулярно оси образца). По результатам измерения строят график зависимости коэрцитивной силы от кольцевых растягивающих напряжений, возникающих от внутреннего избыточного давления, которая аналогична зависимости, полученной при изгибе образца (правая половина зависимости на чертеже).

Для получения зависимости также можно нагружать образец совместным действием внутреннего давления и изгиба.

Способ определения механических напряжений в стальных конструкциях, включающий изготовление образца из материала, аналогичного материалу конструкции, нагружение образца, получение зависимости коэрцитивной силы от величины напряжений в образце, измерение коэрцитивной силы металла конструкции и определение величины напряжения с помощью полученной зависимости, отличающийся тем, что образец изготавливают в виде полого цилиндра, а нагружение образца выполняют созданием в нем избыточного внутреннего давления жидкой или газовой среды или его изгибом, при этом датчик коэрцитиметра ориентируют таким образом, чтобы направление создаваемого магнитного потока совпадало с направлением действия определяемых напряжений.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 21-30 of 160 items.
10.05.2014
№216.012.c155

Способ утилизации газов выветривания

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности. Изобретение касается способа утилизации газов выветривания, включающего сепарацию и компримирование, сначала газы выветривания сепарируют, после чего жидкую фазу направляют на стабилизацию или хранение, а газовую фазу - на компримирование до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515242
Дата охранного документа: 10.05.2014
27.08.2014
№216.012.f0a0

Способ освоения нефтяных и газовых скважин

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Технический результат - повышение эффективности освоения нефтяных и газовых скважин и увеличение их продуктивности. В способе освоения нефтяных и газовых скважин, включающем обработку призабойной зоны скважины путем закачки в скважину...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527419
Дата охранного документа: 27.08.2014
27.07.2015
№216.013.682e

Способ компостирования органической части пищевых отходов

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ компостирования органической части пищевых отходов включает жидкофазную и твердофазную ферментацию с использованием культуры микроорганизмов, причем в качестве культуры микроорганизмов используют активный ил, который предварительно выращивают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558223
Дата охранного документа: 27.07.2015
10.08.2015
№216.013.6989

Способ проведения исследований газожидкостного потока

Изобретение относится к технике для исследования движения жидкостных потоков и газожидкостных потоков, например процессов добычи газа в нефтегазовой отрасли, связанной с изучением процессов движения газожидкостных потоков в вертикальных и отдельных устройствах. Технический результат изобретения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558570
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.6c3d

Состав для обработки призабойной зоны пласта терригенных коллекторов

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности. Технический результат - повышение эффективности очистки призабойной зоны пласта терригенных коллекторов. Состав для обработки призабойной зоны пласта содержит, мас.%: оксиэтилидендифосфоновую кислоту 12-15; альфа олефинсульфонат натрия 3-5;...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559267
Дата охранного документа: 10.08.2015
27.10.2015
№216.013.8a87

Катионный буровой раствор

Изобретение относится к буровым растворам на водной основе и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин, преимущественно при бурении неустойчивых глинистых пород. Технический результат - улучшение структурно-реологических показателей раствора - пластической вязкости и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567066
Дата охранного документа: 27.10.2015
10.11.2015
№216.013.8c84

Буровой раствор

Изобретение относится к буровым растворам на водной основе и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин, преимущественно при бурении неустойчивых набухающих пластичных глин и аргиллитов. Технический результат - улучшение структурно-реологических и фильтрационных свойств...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567579
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8de7

Способ добычи и транспортировки углеводородного сырья на морском газовом или газоконденсатном месторождении

Изобретение относится к области освоения морских газовых и газоконденсатных месторождений и может быть использовано для добычи углеводородного сырья (УС). Технический результат заключается в обеспечении повышения экономической эффективности транспортировки добываемого УС за счет обеспечения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567934
Дата охранного документа: 10.11.2015
20.12.2015
№216.013.9ba8

Устройство для проведения исследований газожидкостного потока

Изобретение относится к технике для исследования движения жидкостных потоков и газожидкостных потоков, например процессов добычи газа в нефтегазовой отрасли, связанной с изучением процессов движения газожидкостных потоков в вертикальных трубопроводах и отдельных устройствах. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571473
Дата охранного документа: 20.12.2015
20.01.2016
№216.013.a23a

Способ определения этиленгликоля в водных растворах

Изобретение относится к способам исследования материалов с использованием инфракрасной спектрометрии и может быть использовано в промышленных, экологических и научно-исследовательских лабораториях при исследовании состава и качества любых (сточной, попутной, поверхностной, питьевой) проб воды....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573172
Дата охранного документа: 20.01.2016
Showing 21-30 of 75 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
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
13.02.2018
№218.016.2278

Способ защиты участков трубопроводов от геомагнитно-индуцированных блуждающих токов и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к области защиты подземных металлических сооружений от коррозии, вызванной геомагнитно-индуцированными источниками блуждающих токов, и может быть использована в нефтяной и газовой промышленности при эксплуатации подземных трубопроводов, подверженных влиянию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642141
Дата охранного документа: 24.01.2018
+ добавить свой РИД