×
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 51-60 of 160 items.
13.01.2017
№217.015.8ed3

Катионоингибирующий 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 изобретения - улучшение фильтрационных показателей раствора. Буровой раствор включает,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605214
Дата охранного документа: 20.12.2016
13.01.2017
№217.015.8eee

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 изобретения - улучшение структурно-реологических показателей. Буровой раствор включает,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605215
Дата охранного документа: 20.12.2016
13.01.2017
№217.015.8f0c

Ингибирующий буровой раствор

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к буровым растворам на водной основе, и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин, преимущественно при бурении неустойчивых глинистых пород. Технический результат изобретения - повышение ингибирующих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605109
Дата охранного документа: 20.12.2016
25.08.2017
№217.015.b764

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 в терригенных и солевых отложениях. Технический результат - повышение крепящих свойств раствора и сохранение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614838
Дата охранного документа: 29.03.2017
25.08.2017
№217.015.b780

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 - повышение ингибирующих свойств и улучшение структурных показателей бурового раствора....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614837
Дата охранного документа: 29.03.2017
25.08.2017
№217.015.b796

Катионный буровой раствор с повышенными ингибирующими и крепящими свойствами

Изобретение относится к буровым растворам на водной основе и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин, преимущественно при бурении неустойчивых глинистых пород в терригенных и солевых отложениях. Технический результат - повышение крепящих свойств раствора и сохранение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614839
Дата охранного документа: 29.03.2017
25.08.2017
№217.015.b923

Способ эксплуатации подземного хранилища природного газа

Изобретение относится к области газовой промышленности и предназначено для эксплуатации подземных хранилищ газа (ПХГ). В ПХГ, на которых в купольной части пласта-коллектора сооружены эксплуатационные скважины, нагнетательные скважины на периферии пласта-коллектора и контрольные скважины в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615198
Дата охранного документа: 04.04.2017
25.08.2017
№217.015.b948

Способ определения трещинной пористости горных пород

Изобретение относится к области геофизических исследований. В предлагаемом способе формируют набор образцов исследуемой породы, определяют общую пористость и плотность каждого из образцов в атмосферных условиях, исключают из дальнейшего исследования образцы с отличающимся минералогическим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615051
Дата охранного документа: 03.04.2017
25.08.2017
№217.015.bf79

Способ очистки призабойной зоны пласта от глинистых образований

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано для восстановления проницаемости призабойной зоны пласта - ПЗП. В способе очистки ПЗП от глинистых образований удаляют рыхлую часть глинистых образований путем промывки ПЗП технической водой, после чего закачивают в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617135
Дата охранного документа: 21.04.2017
25.08.2017
№217.015.bf9f

Жидкость для глушения скважин

Изобретение относится к глушению скважин и может быть использовано на нефтегазодобывающих предприятиях. Жидкость для глушения скважин включает, мас.%: сульфацелл 1,5-2,0; кадмий сернокислый 35,0-40,0; вода - остальное. Технический результат - повышение эффективности глушения скважин с пластовым...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617140
Дата охранного документа: 21.04.2017
Showing 51-60 of 75 items.
29.04.2019
№219.017.4649

Способ оценки технического состояния изоляционного покрытия подземного трубопровода

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при назначении участков трубопроводов к капитальному ремонту изоляции. В способе выбирают расположенный между точками дренажа двух соседних станций катодной защиты (далее - СКЗ) участок трубопровода, на котором...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002469238
Дата охранного документа: 10.12.2012
18.05.2019
№219.017.56ae

Устройство для приготовления и заряжания скважин смесевым эмульсионным взрывчатым веществом

Изобретение относится к области горного дела, в частности к конструкции смесительно-зарядных машин, используемых для механизированного приготовления эмульсионного взрывчатого вещества и заряжания скважин при ведении открытых горных работ. Технический результат - расширение области применения....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002312301
Дата охранного документа: 10.12.2007
29.05.2019
№219.017.6481

Способ предотвращения развития дефектов стенок трубопроводов

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при ремонте трубопроводов с трещиноподобными дефектами. Определяют местоположение и характер дефекта, вскрывают трубопровод, удаляют изоляционное покрытие и зачищают дефект. Уменьшают давление в трубопроводе,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002295088
Дата охранного документа: 10.03.2007
29.05.2019
№219.017.6578

Способ предотвращения развития дефектов стенок трубопроводов

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при ремонте трубопроводов с трещинами и коррозионными дефектами. Уменьшают давление в трубопроводе, устанавливают разъемную муфту, сваривают горизонтальными продольными швами половины муфты, закачивают твердеющий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002343337
Дата охранного документа: 10.01.2009
29.05.2019
№219.017.657a

Способ определения пластических свойств металла трубопроводов

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может использоваться для определения пластических свойств металла действующих трубопроводов. Образцы металла, аналогичного металлу трубопровода, подвергают ступенчатому статическому нагружению до предела упругости и получают экспериментальные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002343338
Дата охранного документа: 10.01.2009
29.05.2019
№219.017.66ed

Способ определения коэффициента затухания продольных ультразвуковых колебаний в материале

Использование: для определения коэффициента затухания продольных ультразвуковых колебаний в материале. Сущность: заключается в том, что осуществляют последовательное введение импульсов ультразвуковых колебаний с помощью ультразвукового дефектоскопа и прямого пьезоэлектрического преобразователя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002301420
Дата охранного документа: 20.06.2007
29.05.2019
№219.017.6713

Способ изготовления контрольного образца для дефектоскопии трубопроводов

Изобретение относится к дефектоскопии подземных трубопроводов и может быть использовано для изготовления контрольного образца с трещиной коррозионного растрескивания под напряжением. Способ изготовления контрольного образца для дефектоскопии трубопроводов включает вырезку образца и нагружение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002364850
Дата охранного документа: 20.08.2009
06.06.2019
№219.017.741f

Способ изготовления труб

Изобретение относится к способу изготовления труб. Техническим результатом является уменьшение механических кольцевых растягивающих напряжений стенки трубы. Технический результат достигается способом изготовления труб, который включает послойную спиральную намотку на трубу, выполненную из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690455
Дата охранного документа: 03.06.2019
10.07.2019
№219.017.adbb

Способ получения эмульгатора для производства эмульсионных взрывчатых веществ

Изобретение относится к области эмульсионных взрывчатых веществ. Способ получения эмульгатора для производства эмульсионных взрывчатых веществ на основе продуктов конденсации полиизобутиленянтарных ангидридов с алканоламинами, растворенных в индустриальном масле, включает проведение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002377228
Дата охранного документа: 27.12.2009
23.07.2019
№219.017.b6ed

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 определение уровней грунтовых вод и промерзания грунта...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002695101
Дата охранного документа: 19.07.2019
+ добавить свой РИД