Порядок виконання роботи

1. Вивчити методичні вказівки і отримати завдання у викладача.

Завдання.

Під час обстеження технічного стану ділянки газопроводу із зовнішнім діаметром 1040 мм встановлено: матеріал – сталь N, s_то, s_тф, s_во, s_вф, h₀ = 15 мм, внутрішній тиск Р_ф, температура в шурфі трубопроводу Т_ф, час експлуатації t_ф

(табл. 16.1).

Визначити залишковий ресурс газопроводу за пластичністю.

Таблиця 16.1 – Вихідні дані

Сталь	sто, МПа	sтф, МПа	sво, МПа	sвф, МПа	Рф, МПа	Тф,0С	tф, роки.
10Г2 (Б)	295	305	440	455	0,1	8	37
12ГС (Б)	315	325	460	475	0,8	12	40
15ГС (Б)	275	305	400	428	0,5	9	43
17Г1С (Б)	360	381	520	534	0,6	3	40
19Г (Б)	300	315	470	480	0,7	7	39

2. За отриманими даними розрахувати залишковий термін експлуатування трубопроводу за зміною пластичності металу.

3. Оформити звіт по практичній роботі. Зробити висновки.

4. Захистити звіт по практичній роботі при співбесіді з викладачем.

Запитання до самоконтролю

16.1 Що таке залишковий ресурс?

16.2 У яких випадках проводять розрахунок залишкового ресурсу роботи досліджуваних об’єктів і систем?

16.3 Який висновок може надати спеціалізована організація, яка проводить технічне діагностування, за результатами розрахунку залишкового ресурсу?

16.4 Назвіть причини зниження пластичності металу металоконструкцій у ході тривалої експлуатації.

16.5 Як, знаючи основні механічні характеристики металоконструкцій, виявити зниження пластичності металу?

16.6 Як змінюється границя плинності металу газопроводів у ході тривалої експлуатації?

16.7 Які параметри та характеристики газопроводу необхідно знати для розрахунку його залишкового ресурсу за пластичністю?

Практична робота № 17 вивчення методики розрахунку залишкового ресурсу металоконструкцій за зміною ударної в’язкості

Мета роботи: Вивчення методики розрахунку залишкового ресурсу металоконструкцій на прикладі магістральних трубопроводів за зміною ударної в’язкості металу.

Завдання заняття: розрахувати графоаналітичним способом залишковий термін експлуатування трубопроводу за зміною ударної в’язкості металу.

Тривалість: 4 год.

Основні теоретичні положення

Зниження тріщиностійкості (ударної в’язкості) металу труб у результаті старіння, тобто залежність ударної в’язкості KCV_н від часу експлуатації газопроводу можна представити у вигляді:

, (17.1)

де g, h, m, t, l, b – параметри, що відображають процес деградування (старіння) відносно вихідного значення ударної в’язкості , приведені у таблиці 17.1;

- вихідне значення ударної в’язкості, яке приймається рівним мінімальному нормативному значенню або за даними базового шурфа, Дж/см²;

- термін експлуатування, роки.

Таблиця 17.1 – Параметри, які необхідні для визначення ударної в’язкості

Параметр	Група А	Група Б
γ	-0,002932 KCVн	-0,0046572 KCVн
η	0.0127966 KCVн	0,0423572 KCVн
t	-0,020738 KCVн	-0,0623067 KCVн
μ	1,025088 KCVн	0,9989 KCVн
λ	0,0001435 KCVн	0,001612 KCVн
β	0,0000000056 KCVн	0,0000000053 KCVн
nT	0,015	-0,015
uT	0,0121	0,0057
mT	-0,9	-1

Примітка. Параметри таблиці визначаються на основі наявних експериментальних даних шляхом їх апроксимації і відповідно до критеріїв подібності процесів деформування і руйнування металів однієї групи

При експлуатації газопроводу в умовах, відмінних від базових, розрахункові значення ударної в’язкості змінюється на величину поправочних коефіцієнтів К₃ і К_4, які визначаються за формулами:

при відмінності температури Т_Ф від базової ( )

(17.2)

і при відмінності тиску Р_Ф від базового

(17.3)

де n_T, m_T, u_T – параметри, що враховують вплив зміни температури на ударну в’язкість

Тоді (17.4)

де - фактичне значення ударної в’язкості матеріалу у точці вимірювання, Дж/см².

Визначення залишкового ресурсу експлуатування проводять шляхом побудови графіка функції , формула (17.1), з інтервалом точності (-10%) у вигляді двох кривих: , формула (17.1), і - нижньої границі 10%-го інтервалу точності кривої в координатах «ударна в’язкість - час» і двох прямих, побудованих в тих же координатах, паралельних осі абсцис: ( - мінімально допустиме значення ударної в’язкості), .

Нехай - абсциса точки перетину кривої з прямою . Визначаємо точку перетину і . У випадку, коли вказана точка попадає в інтервал точності функції за (17.1) або в область над кривою , різниця дає шукану величину залишкового ресурсу . Якщо ж отримана точка виявиться за межами інтервалу точності (в області під кривою ), необхідно уточнювати параметри, що використовуються у функції (17.1) або замість використовувати для розрахунку умовно-фактичний час експлуатування газопроводу , який дорівнює абсцисі точки перетину кривої з прямою . У цьому випадку .

Приклад 1. Розрахунок залишкового ресурсу трубопроводу за зміною ударної в’язкості.

При обстеженні технічного стану ділянки трубопроводу діаметром 273 мм встановлено: матеріал Ст4 (група А), , , , внутрішній тиск 0,005 МПа, температура у шурфі трубопроводу 10⁰С, час експлуатації t_ф = 46 років.

Будуємо графік функції за формулою (17.1) з інтервалом точності (-10%) у вигляді двох кривих: і і три прямі: , і t=t_ф = 46 років (рис.17.1)

Рисунок 17.1

Знаходимо абсцису точки перетину кривої KCV₁ з прямою , t_кр = 61 рік. Визначаємо точку перетину прямої t=t_ф і , Z_ф. Точка Z_ф потрапляє у інтервал точності функції , уточнення параметрів функцій не потрібне, відповідно: t_зал = t_кр – t_ф.=61-46=15 років - залишковий термін служби за ударною в’язкістю.

Приклад 2.

При обстеженні 2-ї ділянки трубопроводу з аналогічними параметрами отримані наступні дані: , . Будуємо графік аналогічно прикладу 1.

Рисунок 17.2

Точка Z_ф у цьому випадку потрапила за межі інтервалу точності функції KCV_н (в області під кривою KCV₁), відповідно величину залишкового терміну служби t_зал визначають з використанням умовно-фактичного часу експлуатації газопроводу t_уф, рівного абсцисі точки перетину кривої KCV₁ з прямою . У даному випадку t_зал = t_кр – t_уф.=61-47=14 років – залишковий термін служби даної ділянки газопроводу за ударною в’язкістю.