Концентраторами напряжений
Сигналы о склонности изготовленных ферм к хрупкому разрушению имелись еще до их монтажа. Стальные конструкции доставлялись на стройку из цеха металлоконструкций при низкой температуре воздуха (—40—45°С). Во время перевозки и хранения на складе в шести стропильных фермах бцли обнаружены хрупкие трещины. Из-за отсутствия на складе комбината нужных профилей металла сечение верхнего пояса 18 стропильных ферм выполнялось составным из двух уголков 140Х Х140ХЮ мм и горизонтальной полосы 250X10 мм, тогда как проектом предусматривалось сечение из двух уголков 180X180X12 мм. Полосу приваривали к уголкам кусками длиной 4,5 м, сваривали эти куски встык V-образным швом без подварки его корня; к тому же V-образные швы выводили из планки, поэтому в концах швов имелись кратеры и подрезы. Так через каждые 4,5 м по верхнему поясу ферм были созданы весьма большие концентраторы напряжений. При наложении продольных швов, соединяющих полосу с уголками, в местах поперечных швов их не прерывали, что вызывало в этих местах дополнительные сварочные напряжения.
4. Концентраторы напряжений в виде усиления сварных швов приводят к резкому снижению долговечности. Так для швов ЭДС долговечность снижается в 1,8 раз, ГПС - 1,6 раз по сравнению с долговечностью основного металла.
4. Концентраторы напряжений в виде усиления сварных швов приводят к резкому снижению долговечности. Так для швов ЭДС долговечность снижается в 1,8 раз, ГПС - 1,6 раз по сравнению с долговечностью основного металла.
' Дефекты и конструктивные концентраторы напряжений в элементах способствуют повышению уровня напряженности металла и, как следствие, снижению ресурса оборудования. Степень превышения напряжений из-за дефектов и концентраторов оценивают теоретическим коэффициентом концентрации напряжений ап:
В реальных условиях в элементах оборудования имеются различные конструктивные и технологические концентраторы напряжений, а в некото-
— силового, который учитывает напряженное состояние в точке контакта, нагрузку на контакте, концентраторы напряжений и т.п., начало трещинообразования.
Результаты исследований дакж возможность наметить основные мероприятия, предотвращающие ВО материалов. Прежде всего, при проектировании деталей двигателей, необходимо исключать зоны пластических деформаций (по крайней мере, более 0,5 %), непрова-ры в сварных соединениях, острые галтели, подрезы и другие интенсивные концентраторы напряжений. Целесообразно использовать сплавы аустенитного класса, невосприимчивые к ВО.
и оценить ресурс безопасной эксплуатации, в том числе и при аварийных режимах. Следует отметить, что значительное влияние на накопление повреждений (уравнения (12.19)-(12.23)), а следовательно, и ресурс оказывают как конструкционные факторы, включая концентраторы напряжений, так и технологические, определяемые базовыми механическими свойствами материала aB,aT,vFK,5K,m. Поэтому в связи с физико-механическими повреждениями материала в процессе эксплуатационного и аварийного нагружения, а также возможным зарождением и распространением трещин возникают задачи уточнения напряженно-деформированного состояния несущих элементов СТС.
Из всей системы приведенных выше данных вытекает, что в процессы деформирования и разрушения материала вовлекаются как внутренние, так и внешние его слои. При этом сопротивление разрушению, безопасность и ресурс конструкций существенно зависят от многих эксплуатационных и конструкционно-технологических факторов. К последним можно отнести упрочнение, защитные покрытия, текстуру материала, дефектность (поры, включения, не-провары, микротрещины и т.п.), конструкционные концентраторы напряжений, контактные взаимодействия и многое другое. Именно поэтому материаловедческие аспекты предотвращения и локализации катастрофических разрушений занимают одно из центральных мест в механике катастроф как при выборе материалов и технологий изготовления конструкций, так и на стадии расчетного анализа безопасности при аварийных ситуациях.
Внешний осмотр проводят с помощью лупы с увеличением до ХЮ. Выявленные места коррозии, износа, дефекты типа трещин обмеряют и фиксируют на схеме-развертке. Фиксируются также вмятины, забоины, концентраторы напряжений в виде подрезов у швов, утолщений швов, резких переходов от шва к металлу, смещения кромок и кратеров. Особое внимание обращают на зону швов, околошовную зону, зону опор, приварки штуцеров и места ранее выполненных ремонтов. Дефекты, не требующие для их устранения проведения ре-монтно-сварочных работ, выбираются до чистого металла.
Комиссия пришла к выводу, что причиной обрушения конструкций галереи склада агломерата явилось хрупкое разрушение уголков 200Х Х'200Х16 мм нижнего пояса главной фермы при температуре около —36°С из-за неудовлетворительного качества металла. Этому разрушению способствовало также низкое качество сварных швов в местах разрывов и наличие концентраторов напряжений в стыках при принятой конструкции узлов ферм (приварка вертикальных листов сечения поясов встык к фасонкам). Для хрупкого разрушения нижнего пояса фермы галереи имелись все необходимые условия: низкая температура (—36°С), металл, склонный к хрупкому разрушению (Ст.Зкп с высоким содержанием углерода), сварные швы с большими дефектами, а следовательно, и острыми концентраторами напряжений, достаточно высокие рабочие напряжения в нижнем поясе—1430 кгс/сл/2.
Перечисленные дефекты обусловливаются рядом причин, важнейшими из которых являются: амортизационный износ конструкций; хрупкость металла при низких температурах; дефекты в сварных швах (непровары, подрезы и пр.), являющиеся концентраторами напряжений; скопление большого количества сварных швов в отдельных узлах резервуара; нарушение технологии монтажа и сварки; неравномерные осадки (просадки) песчаных оснований; коррозия металла, возникающая вследствие хранения в резервуарах сернистой нефти или нефтепродуктов с по-
эксцентричного приложения к верхнему поясу вертикальных и горизонтальных нагрузок. Места перехода от пояса к стенке в сварной балке или от одной полки уголка к другой — в клепаной являются местами концентрации напряжений при кручении. В поясных уголках клепаных балок появляются характерные разрушения в виде продольных трещин не по сечениям, ослабленным заклепочными отверстиями, а в наиболее мощном неослабленном месте—у выкружек (рис.48). Такой же характер разрушения имеет место в швеллерах и двутаврах, образующих верхний пояс подкрановых ферм. Резкими концентраторами напряжений в сварных балках являются непровары поясных швов, щели между стенкой и поясом, возможные подрезы стенки у поясных швов, наплывы и тому подобные дефекты в сварных соединениях стенки с поясом.
Исследованиями А. С. Довженко [17] установлено, что основной причиной образования продольных усталостных трещин в наплавленном металле является непровар в месте примыкания стенки. к верхнему поясу. Концы непровара являются острыми концентраторами напряжений. Отсюда при воздействии местных повторных нагрузок от катков развиваются усталостные трещины, возникающие вследствие упругого отпора после значительного смятия; при прокатывании катков. Избежать трещин в верхних поясных швах подкрановых балок, где преобладают сжимающие напряжения, можно путем устранения непроваров.
Кроме упомянутых опасных дефектов на каждом километре старых нефтепроводов выявляются десятки вмятин и участков потери металла различных размеров и форм, которые считаются гладкими концентраторами напряжений. При высоких значениях коэффициентов концентрации напряжений, особенно при сочетании вмятин с местами значительной потери металла, возможно значительное снижение ресурса стали трубы.
Вопрос определения НДС достаточно хорошо изучен в теоретической постановке для тел простой формы. Аналитические решения для описания конструкций с концентраторами напряжений имеются для весьма ограниченного числа расчетных схем и, как правило, лишь в линейной упрощенной постановке задачи [2, 3].
Концентраторами напряжений в МК в первую очередь являются участки с резкими изменениями сечения элементов (сварные соединения, неплавное изменение размеров и формы конструктивных элементов, места примыкания к корпусу штуцеров, накладок, ребер жесткости и т.д.). Часто концентрация напряжений имеет место в сварных соединениях, содержащих дефекты различного вида - непровары, смещения и несплавления кромок, подрезы, наплывы, прожоги, поры, шлаковые включения, незаваренные кратеры и т.д.
Кроме упомянутых опасных дефектов на каждом километре старых нефтепроводов выявляются десятки вмятин и участков потери металла различных размеров и форм, которые считаются гладкими концентраторами напряжений. При высоких значениях коэффициентов концентрации напряжений, особенно при сочетании вмятин с местами значительной потери металла, возможно значительное снижение ресурса стали трубы.
Вопрос определения НДС достаточно хорошо изучен - в теоретической постановке для тел простой формы. Аналитические решения для описания конструкций с концентраторами напряжений имеются для весьма ограниченного числа расчетных схем и, как правило, лишь в линейной упрошенной постановке задачи [2, 3].
Концентраторами напряжений в МК в первую очередь являются участки с резкими изменениями сечения элементов (сварные соединения, неплавное изменение размеров и формы конструктивных элементов, места примыкания к корпусу штуцеров, накладок, ребер жесткости и т.д.). Часто концентрация напряжений имеет место в сварных соединениях, содержащих дефекты различного вида - непровары, смещения и несплавления кромок, подрезы, наплывы, прожоги, поры, шлаковые включения, незаваренные кратеры и т.д.
Оболочки резервуаров представляют, как правило, тонкостенные конструкции, толщина стенки которых значительно меньше ее других размеров и наименьшего радиуса кривизны. Далее, в основном, рассмотрены тонкостенные оболочки сосудов и резервуаров в форме тел вращения под действием внутреннего равномерного давления. Для расчета напряжений в таких конструкциях вдали от концентраторов напряжений используют соотношения безмоментной теории. Края оболочек, зоны вблизи подкрепляющих ребер - шпангоутов и сварных швов, отверстия в стенках, предназначенные для врезки люков, штуцеров-патрубков и трубопроводов, являются концентраторами напряжений, и для прочностного расчета используют различные приближения моментной теории, например, ос-
Задайте вопрос по телефону:
8 (495) 971-66-93
Установка охранной и пожарной сигнализации
«Прогресс сигнализация»
 Читайте далее:
 Конструкции аппаратов
Конструкции необходимо
Конструкции перекрытия
Конструкции промышленных
Конструкции выполненные
Конструкцию оборудования
Квазиоптимальных альтернативных
Конструктивных элементах
Конструктивных особенностей
Конструктивными особенностями
Конструктивным исполнением
Конструктивного исполнения
Конструктивном отношении
Конструкторских разработок
Конструкторской документацией
Заказать оборудование
|
