×
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

Показаны записи 151-160 из 160.
20.04.2023
№223.018.4b1f

Катионный ингибирующий буровой раствор

Изобретение относится к буровым растворам на водной основе и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин, преимущественно при бурении солевых и неустойчивых глинистых пород. Технический результат - повышение ингибирующих свойств бурового раствора и улучшение его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002775214
Дата охранного документа: 28.06.2022
21.04.2023
№223.018.4f10

Модульная система протекторной защиты для морских сооружений

Изобретение относится к системе электрохимической защиты от коррозии морских сооружений методом наложенного тока и может быть использовано для долговременной защиты подводных морских сооружений. Модульная система содержит ячейки с протекторами, балансировочную плату и кабели между ячейками и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002791558
Дата охранного документа: 10.03.2023
21.04.2023
№223.018.4f3d

Способ эксплуатации скважин

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено при эксплуатации газовых, газоконденсатных и нефтяных скважин. Способ эксплуатации скважин, в том числе обводненных, заключается в том, что на фонтанной арматуре над крестовиной дополнительно устанавливают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002792861
Дата охранного документа: 28.03.2023
21.04.2023
№223.018.4f4d

Буровой раствор

Изобретение относится к буровым растворам на водной основе и может найти применение при бурении глинистых и солевых пород, а также при вскрытии продуктивных пластов. Технический результат - повышение ингибирующей и крепящей способности по отношению к глинистым породам. Буровой раствор включает,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002792860
Дата охранного документа: 28.03.2023
21.04.2023
№223.018.4f5d

Способ герметизации заколонных пространств обсадных колонн скважин в условиях распространения низкотемпературных пород

Изобретение относится к области проведения геологоразведочных работ и последующей разработки месторождений полезных ископаемых, в частности месторождений нефти и газа в условиях распространения низкотемпературных пород. Для осуществления способа герметизации заколонных пространств обсадных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002792859
Дата охранного документа: 28.03.2023
21.04.2023
№223.018.4f85

Способ эксплуатации газовых и газоконденсатных скважин

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено при эксплуатации газовых, газоконденсатных и нефтяных скважин. Способ эксплуатации газовых и газоконденсатных скважин, в том числе обводненных, заключается в том, что на фонтанной арматуре над крестовиной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002792961
Дата охранного документа: 28.03.2023
12.05.2023
№223.018.546a

Установка для повышения эффективности добычи газа

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности. Техническим результатом является повышение эффективности технологических процессов добычи газа в результате комплексного использования энергии давления пластового газа в продолжение всего периода разработки месторождения за счет применения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002795489
Дата охранного документа: 04.05.2023
23.05.2023
№223.018.6e13

Способ получения минерального вяжущего на основе серы и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к области производства дорожных и строительных композиционных материалов, а именно к способу получения минерального вяжущего на основе серы. Технический результат группы изобретений - упрощение процесса получения минерального вяжущего на основе серы. Дозированное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002758907
Дата охранного документа: 02.11.2021
24.05.2023
№223.018.6f4d

Способ захоронения смеси газов, основным компонентом которой является углекислый газ

Изобретение предназначено для использования в области подземного хранения углекислого газа, а также защиты окружающей среды. Способ захоронения смеси газов, основным компонентом которой является углекислый газ, заключается в том, что: выбирают геологические структуры с герметичной покрышкой, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002796092
Дата охранного документа: 16.05.2023
16.06.2023
№223.018.7a9c

Термосолестойкий буровой раствор

Изобретение относится к буровым растворам на водной основе и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин, преимущественно при бурении солевых и неустойчивых глинистых пород в условиях воздействия высоких температур до 240°С. Технический результат – повышение солеустойчивости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002739270
Дата охранного документа: 22.12.2020
Показаны записи 71-75 из 75.
12.04.2023
№223.018.440e

Способ контроля напряженно-деформированного состояния заглубленного трубопровода

Изобретение относится к способам мониторинга состояния заглубленных трубопроводов. Измеренные с помощью N>3 волоконно-оптических распределенных сенсоров продольной деформации значения деформаций в точках крепления сенсоров к поверхности трубопровода с помощью модели деформации трубопровода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002729304
Дата охранного документа: 05.08.2020
12.04.2023
№223.018.448c

Способ определения коррозионной активности гликолей в теплообменном оборудовании

Изобретение относится к области исследований коррозионных процессов и может быть использовано при определении скорости коррозии стали и коррозионной активности гликолей в теплообменном оборудовании. Способ определения коррозионной активности гликолей в теплообменном оборудовании включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002777000
Дата охранного документа: 29.07.2022
12.04.2023
№223.018.44a2

Способ редуцирования природного газа

Изобретение относится к области газораспределения, в частности снижения давления природного газа с использованием редуцирующего устройства, и может быть использовано на газораспределительных станциях магистральных газопроводов. Техническим результатом изобретения является уменьшение перепада...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002770349
Дата охранного документа: 15.04.2022
12.04.2023
№223.018.45f3

Способ калибровки системы контроля напряженно-деформированного состояния заглубленного трубопровода

Изобретение относится к способам мониторинга состояния заглубленных трубопроводов. Для учета начальных напряжений, возникающих при сборке трубопровода путем сварки из отдельных труб из-за неровностей поверхности земли и приводящих к изгибным деформациям и соответствующим напряжениям в теле...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002741185
Дата охранного документа: 22.01.2021
12.04.2023
№223.018.4906

Устройство для защиты и закрепления трубопровода

Изобретение относится к трубопроводному транспорту нефти и газа и может быть использовано для механической защиты подземных трубопроводов на переходах через водные преграды. Техническим результатом изобретения является обеспечение защиты трубопровода от внешних механических воздействий,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002793804
Дата охранного документа: 06.04.2023
+ добавить свой РИД