Расчет параметров обработки взрывом для снижения остаточных напряжений в кольцевых швах трубопроводов

Снижение остаточных напряжений в кольцевых швах трубопроводов представляет собой трудоемкий и дорогостоящий процесс. Обработка взрывом в качестве альтернативы термообработке обеспечивает существенное снижение затрат времени и средств. Разработан расчетно-экспериментальный метод определения...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:	Автоматическая сварка
Datum:	2013
1. Verfasser:	Брызгалин, А.Г.
Format:	Artikel
Sprache:	Russisch
Veröffentlicht:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2013
Schlagworte:	Научно-технический раздел
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102405
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Расчет параметров обработки взрывом для снижения остаточных напряжений в кольцевых швах трубопроводов / А.Г. Брызгалин // Автоматическая сварка. — 2013. — № 08 (724). — С. 32-37. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860129593548079104
author	Брызгалин, А.Г.
author_facet	Брызгалин, А.Г.
citation_txt	Расчет параметров обработки взрывом для снижения остаточных напряжений в кольцевых швах трубопроводов / А.Г. Брызгалин // Автоматическая сварка. — 2013. — № 08 (724). — С. 32-37. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Автоматическая сварка
description	Снижение остаточных напряжений в кольцевых швах трубопроводов представляет собой трудоемкий и дорогостоящий процесс. Обработка взрывом в качестве альтернативы термообработке обеспечивает существенное снижение затрат времени и средств. Разработан расчетно-экспериментальный метод определения режимов обработки взрывом кольцевых швов труб различного типоразмера. Метод основан на использовании общего вида зависимости деформации стенки цилиндрической оболочки от внешней статической нагрузки, полученной в рамках теории упругости, применительно к решению задачи определения величины динамической нагрузки, необходимой для создания пластических деформаций, обеспечивающих снижение остаточных напряжений в кольцевых швах труб. На основе этого метода выведены зависимости для расчета основных параметров обработки взрывом. Проведены экспериментальные исследования, подтверждающие пригодность полученных зависимостей для практического использования без участия разработчиков технологии. Библиогр. 13, табл. 2, рис. 3.
first_indexed	2025-12-07T17:43:47Z
format	Article
fulltext	УДК 621.791.76.621.7.044.2 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ОБРАБОТКИ ВЗРЫВОМ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В КОЛЬЦЕВЫХ ШВАХ ТРУБОПРОВОДОВ А. Г. БРЫЗГАЛИН ИЭС им. Е. О. Патона НАНУ. 03680, г. Киев-150, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua Снижение остаточных напряжений в кольцевых швах трубопроводов представляет собой трудоемкий и дорогос- тоящий процесс. Обработка взрывом в качестве альтернативы термообработке обеспечивает существенное снижение затрат времени и средств. Разработан расчетно-экспериментальный метод определения режимов обработки взрывом кольцевых швов труб различного типоразмера. Метод основан на использовании общего вида зависимости дефор- мации стенки цилиндрической оболочки от внешней статической нагрузки, полученной в рамках теории упругости, применительно к решению задачи определения величины динамической нагрузки, необходимой для создания плас- тических деформаций, обеспечивающих снижение остаточных напряжений в кольцевых швах труб. На основе этого метода выведены зависимости для расчета основных параметров обработки взрывом. Проведены экспери- ментальные исследования, подтверждающие пригодность полученных зависимостей для практического использования без участия разработчиков технологии. Библиогр. 13, табл. 2, рис. 3. К л ю ч е в ы е с л о в а : обработка взрывом, термообработка, остаточные напряжения, деформации, кольцевой шов, трубопроводы Остаточные сварочные напряжения (ОН) от коль- цевых швов могут существенным образом снизить работоспособность трубопроводов, работающих в условиях низких температур, воздействия агрессив- ной среды и других неблагоприятных факторов [1, 2]. Снижение ОН осуществляется с помощью термообработки, являющейся дорогостоя- щей и трудоемкой технологией [3]. Альтернативой термо- обработке может служить обработка взрывом (ОВз), обеспечивающая на порядок меньшую себестои- мость и высокую производительность. Технология ОВз нашла широкое применение для обеспечения надежности и долговечности тех- нологических трубопроводов глиноземного про- изводства и газовых месторождений с повышен- ным содержанием сероводорода, осуществля- ющих транспортировку коррозионноактивной среды, вызывающей растрескивание кольцевых сварных швов. Уникальный опыт применения ОВз для предотвращения лавинообразного раст- рескивания получен при прокладке газопровода Таас-Тумус-Якутск, на котором было обработано 295 монтажных стыков, выполненных ручной ду- говой сваркой в трассовых условиях. Отсутствие повреждений обработанных стыков газопровода, в том числе в крайне суровых зимних условиях, свидетельствует об эффективности применения ОВз конструкций, работающих при низких температурах. Очевидным преимуществом ОВз перед термообра- боткой является отсутствие необходимости в исполь- зовании специального оборудования и источников энергии. Технология может быть использована не только при монтаже трубопроводов, но и при вы- полнении оперативных задач по ремонту и замене повережденных участков. Оперативный выбор режимов ОВз кольцевых швов труб имеет важное практическое значение, особенно в тех случаях, когда его точность обес- печивает выбор режимов, близких к оптималь- ным, позволяя избежать применения дорогосто- ящих экспериментальных исследований. Рассмотрим особенности процесса ОВз заря- дами, представляющими собой некоторое коли- чество витков детонирующего шнура (ДШ), рас- положенных на наружной поверхности трубы вблизи шва. На рис. 1, а приведена обобщенная эпюра упругих тангенциальных деформаций стен- ки трубы от кольцевого шва. Нагрузка от взрыв- ного воздействия в принятой схеме считается рав- номерно распределенной и должна быть прило- жена к зоне действия ОН сжатия [4] (участок AB, рис. 1, б). Поперечное сечение заряда из ДШ по- казано на рис. 1, в в виде кружков. Для однозначного определения режима ОВз кольцевого шва трубы известного типоразмера не- обходимо найти массу заряда m, ширину заряда a и расстояние от оси обрабатываемого кольце- вого шва до ближнего к нему края заряда b [5]. Масса заряда определяет величину создаваемой взрывом деформации стенки трубы, следователь- но, выбор ее должен зависеть от сопротивляе- мости трубы деформированию, т. е. от цилинд- рической жесткости (геометрических параметров) © А. Г. Брызгалин, 2013 32 8/2013 и предела текучести материала. Параметры заряда a и b определяют местоположение создаваемых деформаций. Известны как аналитические, так и численные методы решения динамических задач [6, 7]. Эти методы, как и формы представления получаемых с их помощью решений, обычно весьма громоз- дки, трудны для анализа и требуют использования в каждом конкретном случае уточняющих экс- периментов. Представляется целесообразным, ис- пользуя имеющиеся результаты расчетных иссле- дований и накопленный опыт практических при- емов подбора параметров заряда, разработать дос- таточно простой инженерный метод, позволяю- щий оперативно рассчитывать оптимальные зна- чения параметров ОВз кольцевых швов труб раз- личных типоразмеров. Учитывая, что окружные напряжения (эксплу- атационные и сварочные) в трубопроводах как правило существенно выше осевых, а также то, что ОВз заведомо приводит к снижению осевых остаточных сварочных напряжений [7], в насто- ящей работе исследовали распределение в швах только окружных ОН. Расчет ширины заряда. Причиной появления остаточных деформаций и напряжений в сварном соединении является образование пластической деформации укорочения в процессе сварочного нагрева, ширину зоны которой обозначим как bп. Ширина заряда a должна быть такой, чтобы обес- печить деформирование стенки трубы в зоне об- разования упругих сварочных деформаций сжа- тия, т. е. равна ширине отрезка [АВ] (рис. 1). Та- ким образом, параметр ОВз b должен быть равен bп, положение точки А соответствует координате х = bп, положение точки B определяется коор- динатой перехода в нуль эпюры сварочных уп- ругих деформаций сжатия. Дальнейшее увеличе- ние ширины заряда не приведет к заметному по- вышению эффективности ОВз, хотя и не создаст каких-либо негативных последствий кроме пере- расхода ДШ и времени на монтаж заряда. Практика измерения ОН в трубах показывает, что ширина этой зоны даже для труб одного ти- поразмера может различаться, так как зависит от условий выполнения сварки кольцевого шва, ус- ловий изготовления самой трубы, погрешности измерения и других факторов. В то же время мно- гочисленные экспериментальные исследования и промышленное использование ОВз свидетель- ствуют о том, что применяемая схема ОВз обес- печивает высокую эффективность даже при не- которых отклонениях выбранной ширины заряда от принимаемой в рассмотренной схеме. Это сви- детельствует о том, что даже при самой коррек- тной теоретической постановке задачи точность расчетных данных может быть нивелирована слу- чайными факторами, которые невозможно учесть в расчетной модели. В связи с этим выберем простейшую схему расчета ширины зоны деформаций сжатия. Действие сварного шва на остальную трубу будем моделировать равномерно распределенной по окружности поперечного сечения трубы и сос- редоточенной в направлении продольной оси x внешней сжимающей нагрузкой P (рис. 2). При такой постановке задачи условно считается, что bп = 0. Уравнение изогнутой оси оболочки для дан- ного случая принимает вид [8]: w = 0,125Pe–βx(sinβx + cosβx)/Dββ 3. (1) где β = [3(1 – v2)/R2h2)]0,25 — вспомогательный геометрический параметр трубы; v — коэффици- Рис. 2. Схема расчета ширины заряда для ОВз кольцевого шва труб: P — распределенная по кольцу нагрузка; х — расстояние вдоль образующей трубы от места приложения нагрузки Рис. 1. Схема расположения заряда при ОВз: а — обобщенная эпюра тангенциальных остаточных упругих деформаций; б — распределение нагрузки от взрывного воздействия; в — расположение заряда из ДШ 8/2013 33 ент Пуассона; R — радиус; h — толщина; Dβ = = Eh3/12(1 – v2) — цилиндрическая жесткость оболочки; E — модуль упругости стали обраба- тываемой трубы. Ширину заряда ОВз определим по координате точки x, при которой w = 0: sinβx + cosβx = 0. Поскольку нас интересует только первый по- ложительный корень уравнения (1), окончательно найдем: a = x \|w = 0 = 0,75π ⁄ β, (2) или в более простом виде a = 1,8 √⎯⎯⎯Rh . (3) Определение массы заряда. Масса заряда равна массе взрывчатого вещества (ВВ) в ДШ и может быть выражена следующим образом: m = 2πRnj, (4) где n — количество витков ДШ; j — погонная навеска ВВ в ДШ. Учитывая то, что заряды для ОВз кольцевых швов труб изготавливаются из ДШ, который ха- рактеризуется весьма стабильными детонацион- ными характеристиками, можно принять, что ди- намический предел текучести σт d пропорционален статическому пределу текучести σт: σт d = Kσт. (5) Допустим также, что в момент появления пер- вых пластических деформаций под зарядом дан- ные расчета трубы как упругой статической обо- лочки окажутся достаточно достоверными, нес- мотря на динамический характер решаемой за- дачи. Рассмотрим следующую задачу (рис. 3). Бес- конечно длинная труба в некоторой своей части шириной a нагружена по кольцу равномерно рас- пределенной нагрузкой p (рис. 1, б). Рассечем эту трубу по плоскостям x = 0,5a и x = –0,5a на три части, а действие их друг на друга уравновесим распределением изгибающих моментов M и пе- ререзывающих сил Q, действующих в этих сече- ниях. Функции прогиба оболочек находятся путем решения дифференциального уравнения симмет- ричной деформации круговой цилиндрической оболочки с постоянной толщиной [8]: d4w dx4 + 4β4w = p Dβ (6) и имеют вид w1 = e–βx(C1cosβx + C2sinβx) + + eβx (C3cosβx + C4sinβx) + 0,25p/β4Dβ (7) для первой (центральной, конечной длины) части трубы и w2 = e–β(x – 0,5a)[C5cosβ(x – 0,5a) + C6sinβ(x – 0,5a)] (8) для второй (правой, полубесконечной длины) ее части; C1–C6 — неизвестные коэффициенты; 0,25р/β4Dβ — частное решение уравнения (3). Учитывая, что w1(x) = w2(–x), находим, что C3 = C1, C4 = –C2. Из условия равенства прогибов, углов пово- рота стенки, моментов и перерезывающих сил оболочек 1, 2 в точке x = 0,5a, определим C1 и C2: C1 = – p 1 8β4Dβk ; C2 = p tg(0,5βa) 8β4Dβk , где k = (cos0,5βa + tg0,5βasin0,5βa)e0,5βa. Тогда w1 = p 8β4Dβk [e–βx(– cosβx + tg0,5βasinβx) + + eβx(–cosβx – tg0,5βasinβx) + 2k]. (9) Максимальные кольцевые напряжения (при х = = 0) σβmax в оболочке могут быть найдены по формулам [9]: σβmax = N/h + 6vM/h2; N = –Ehw/R; M = –Dβd 2w/dx2, σβ max = pR hk [1 – k – 3vtg0,5βa √⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯3(1 – v2) ] = pf(R, h, a), (10) где f(R, h, a) — функция, определяемая только геометрическими параметрами трубы и схемы нагружения. Для того, чтобы оценить возможности исполь- зования решения статической задачи для подбора параметров соответствующего динамического нагружения трубы, приведем следующие рассуж- дения. 1. Исходя из того, что выражение для статис- тического максимального напряжения состоит из двух множителей: силового p и геометрического f(R, h, a), предположим, что в динамической пос- тановке структура выражения для максимального Рис. 3. Расчетная модель для определения величины заряда 34 8/2013 динамического напряжения будет аналогичной (10): σβ max d = AdIf(R, h, a), (11) где I — равномерно распределенный импульс дав- ления при ОВз; Ad — некоторая функция, учи- тывающая динамику процесса и определяемая только свойствами ВВ; 2. Для достижения высокой эффективности ОВз необходимо создать динамические напряже- ния, равные динамическому пределу текучести. Из (5), (11) с учетом сделанных допущений получим: Kσт = AdIf(R, h, a). Обычно K и Ad неизвестны, поэтому получен- ное выражение можно записать в виде: σт = AIf(R, h, a). (12) Учитывая возможные погрешности принятых выше допущений, для определения функции A бу- дем использовать экспериментально полученную информацию об уже хорошо отработанном ре- жиме с параметрами I0, a0 для некоторой трубы, которую назовем эталонной, с характеристиками R0, h0, σт0: σт0 = AI0f(R0, h0, a0). С учетом (10) запишем для эталонной трубы: σт 0 = AI0R0 h0k0 [1 – k0 – 3vtg0,5β0a0 √⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯3(1 – v2) ], для исследуемой трубы: σт i = AIiRi hiki [1 – ki – 3vtg0,5βiai √⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯3(1 – v2) ] и после соответствующих преобразований полу- чим: Ii = I0 σт i R0hi σт 0 Rih0 ⎛ ⎜ ⎝ ⎜ ⎜ ki k0 1 – k0 – 3vtg0,5β0a0 ⁄ √⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯3(1 – v2) 1 – ki – 3vtg0,5βiai ⁄ √⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯3(1 – v2) ⎞ ⎟ ⎠ ⎟ ⎟ . Отметим, что импульс давления I обратно про- порционален ширине заряда, прямо пропорцио- нален массе заряда ВВ, приходящейся на единицу площади трубы, а масса заряда определяется вы- ражением (4), т. е. I ~ jn/a, с учетом чего получим ni = n0 j0aiσт i R0hi jia0σт 0 Rih0 ⎛ ⎜ ⎝ ⎜ ⎜ ki k0 1 – k0 – 3vtg0,5β0a0 ⁄ √⎯⎯⎯⎯⎯⎯3(1 – v2) 1 – ki – 3vtg0,5βiai ⁄ √⎯⎯⎯⎯⎯⎯3(1 – v2) ⎞ ⎟ ⎠ ⎟ ⎟ . (13) Выражение (13) позволяет рассчитывать не- посредственно количество витков ДШ, необходи- мое для эффективной ОВз кольцевых швов труб заданного типоразмера, а также определить оп- тимальный для конкретного случая ДШ по по- гонной навеске, которая бывает 6, 12, 14, 18, 33 г/м для промышленно выпускаемых шнуров [10]. Покажем, что полученное условие определе- ния ширины заряда (2) позволяет упростить вы- ражение (13). Обозначим часть этого выражения, заключенную в скобки, через ϕ: ϕ = ⎛ ⎜ ⎝ ⎜ ⎜ ki k0 1 – k0 – 3vtg0,5β0a0 ⁄ √⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯3(1 – v2) 1 – ki – 3vtg0,5βiai ⁄ √⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯3(1 – v2) ⎞ ⎟ ⎠ ⎟ ⎟ . Подставим сюда значение ширины заряда, оп- ределяемое выражением (2): a0 = 0,75π/β0, ai = = 0,75π/βi, тогда β0а0 = βiai = 0,75π, k0 = ki для всех типоразмеров труб, в том числе и для эта- лонной, а это значит, что ϕ = 1 и выражение 13 принимает вид: ni = n0 j0aiσт i R0hi jia0σт 0 Rih0 . (14) Расчет расстояния от оси шва до ближнего края заряда. Для определения этого параметра рассмотрим рис. 1. Расстояние от оси шва до ближнего края заряда должно быть равно ширине зоны пластических деформаций укорочения, воз- никающих при сварке. Воспользуемся хорошо из- вестным расчетным способом определения ши- рины зоны пластических деформаций, предложен- ным Г. А. Николаевым [11]: bп = Bρ ρ – εт , ρ = 0,484αq0 c∗(x1 + x2 – 2B) , (15) где B — ширина свариваемых пластин; εт — де- формация, соответствующая напряжениям, рав- ным пределу текучести стали; α — коэффициент линейного расширения при нагреве; q0 = q/2vh — погонная энергия сварки; q = ηIU — эффек- тивная мощность источника нагрева; η — КПД источника нагрева; I — сварочный ток; U — нап- ряжение дуги; v — скорость сварки; c* — теп- лоемкость стали в специфических условиях свар- ки, которая может быть принята равной тепло- емкости при постоянном объеме; x1, x2 — поло- жение точек сварного соединения на оси x, в ко- торых температура при сварке T достигает 600 и 500 °С соответственно и рассчитывается по формуле Н. Н. Рыкалина [6] (x = 0,484q0/cT). Напряжение дуги при ручной дуговой сварке (РДС) согласно ГОСТ 35-75 определяется по фор- муле U = 20 + 0,04I, сварочный ток устанавли- вается сварщиком; сварочный ток при полуавто- матической сварке определяется по амперметру 8/2013 35 полуавтомата или по приведенной для РДС фор- муле в зависимости от напряжения дуги, фикси- руемого вольтметром полуавтомата; сварочные параметры при автоматической сварке определя- ются по приборам автомата или источника пи- тания. В рассматриваемой Г. А. Николаевым модели сварного соединения считается, что действие тер- модеформационных процессов при сварке расп- ространяется на всю ширину свариваемых плас- тин, тогда как в реальном соединении величина упругих деформаций (образующихся при сварке и остаточных) быстро затухает по мере удаления от оси шва и реактивное действие деформациям и напряжениям, связанным с пластическим уко- рочением высоконагретого металла при сварке, оказывает лишь часть металла, прилегающая к зоне деформаций укорочения. В нашем случае ширина этой реактивной зоны (зоны остаточных упругих деформаций сжатия) определяется точ- кой B на рис. 1. Ширина этой зоны определена выше выражением (2). Подставляя (2) в (15), по- лучим выражение для расчета ширины зоны плас- тических деформаций укорочения при сварке кольцевых соединений труб: bп = 1,8√⎯⎯⎯Rh 1 – σт αE ⎛ ⎜ ⎝ 1 600 + 1 500 – 3,6 c∗√⎯⎯⎯Rh 0,484q0 ⎞ ⎟ ⎠ . (16) Коэффициенты, отражающие свойства матери- ала трубы, для низкоуглеродистых сталей имеют следующие средние значения в системе размер- ности СИ [11]: c = 5,2⋅106 Дж/м3°С, α = 15⋅10–6 1/°С, E = 2⋅1011 Па. КПД источника нагрева η определяется экс- периментально и является справочной величиной [7]. С учетом приведенных значений коэффици- ентов, а также того, что источник сварочного наг- рева имеет физическую ширину и нагрев основ- ного металла осуществляется фактически от ли- нии сплавления, окончательное выражение для определения расстояния от оси шва до ближнего края заряда ВВ при РДС примет вид: b = 1,8√⎯⎯⎯Rh 1 – 1,53⋅10–9σт ⎛ ⎜ ⎝ 1 – 11,3⋅109 √⎯⎯⎯Rh q0 ⎞ ⎟ ⎠ + Sш, (17) где Sш — половина ширины кольцевого шва. В случае многопроходной сварки ширина зоны пластических деформаций определяется прохо- дом с наибольшим q0, сварочные параметры ко- торого и должны быть приняты для расчета. Чаще всего таковым является последний проход. Для проверки предложенного способа расчета режимов ОВз кольцевых швов труб в качестве эталонной приняли трубу класса прочности Х46 японской поставки со следующими параметрами: радиус R = 0,36 м, толщина стенки h = 0,0172 м, σт = 440⋅106 Па, Sш = 0,009 м, количество витков ДШ с погонной навеской 12⋅10–3 кг/м — 8, общая ширина навивки заряда — 0,14 м. Приведенный режим обработки этой трубы отрабатывался при разработке технологии ОВз для Оренбургского га- зоконденсатного месторождения. С учетом этого выражение (14) примет вид: ni = 0,033⋅10–6σт i aihi ⁄ jiRi. Учитывая, что в эталонной трубе после ОВз ОН не стали равны нулю, а составляли 80 МПа (результаты приведены риже), а также имеющий- ся опыт ОВз кольцевых швов, численный коэф- фициент примем равным 0,04⋅10–6 и окончательно запишем выражение для определения количества витков ДШ в виде: ni = 0,04⋅10–6σт i aihi ⁄ jiRi. (18) Для проверки эффективности предложенной методики провели контрольные эксперименты по расчетным режимам, представленным в табл. 1, результаты измерения напряжений приведены в табл. 2. Измерение напряжений проводили с по- мощью известного способа разрушающей тензо- метрии с использованием деформометра с ценой деления шкалы индикатора 2 мкм. В строке 7 табл. 1 в числителе даны режимы ОВз эталонной трубы, рассчитанные по разработанному методу, в знаменателе — режимы, по которым проводи- лась реальная ОВз (до разработки метода расчета). Полученные экспериментальные данные сви- детельствуют о том, что ОВз улучшила напря- женное состояние не только некоторых отдельно взятых образцов, но и в среднем по всем образцам, использованным в данной серии экспериментов. Кроме того, результаты снижения ОН достаточно Т а б л и ц а 1. Режимы ОВз кольцевых швов труб № п/п Типоразмер труб (2R×h), мм σт, МПа n, витков ДШ-А (j = 12 г/м) a, мм b, мм 1 115×4 240 2 28 19 2 115×8 240 4 39 29 3 150×8 280 4 44 28 4 160×5 280 2 36 21 5 530×7 350 2 78 20 6 530×9 350 3 88 22 7 720×17,2 440 9,8/8 142/140 19/40 8 168×14 280 10 62 25 36 8/2013 близки для всех испытанных образцов, в среднем для этой группы труб ОН снижены до нулевого уровня. Ни в одном из контрольных эксперимен- тов не произошло недопустимых отклонений ре- зультатов, а именно, не было случаев неэффек- тивной с точки зрения снижения ОН обработки, как и случаев чрезмерной деформации обраба- тываемых труб. Остаточные прогибы труб в мес- тах обработки не превышают допустимые [12, 13]. Это подтверждает пригодность разработанной ме- тодики выбора режимов ОВз для практического применения. 1. Голиков Н. И. Оценка состояния сварных соединений тру- бопроводов Севера: Дис. ... канд. техн. наук. — Якутск, 2000. — 140 с. 2. Перунов Б. В., Кушнаренко В. М. Профилактика кор- розии — гарантия эффективности. — Челябинск: Южно- Урал. кн. изд-во, 1983. — 63 с. 3. Пономарева И. Н. Остаточные сварочные напряжения при многопроходной сварке стыков трубопроводов // Свароч. пр-во. — 2009. — № 1. — С. 7–11. 4. Петушков В. Г. Применение взрыва в сварочной техни- ке. — Киев: Наук. думка, 2005. — 753 с. 5. Брызгалин А. Г. Снижение остаточных сварочных напря- жений в кольцевых швах трубопроводов обработкой взрывом: Дис. ... канд. техн. наук. — Киев: ИЭС им. Е. О. Патона, 2006. — 135 с. 6. Определение параметров заряда взрывчатого вещества для снятия остаточных напряжений в кольцевых швах / В. М. Кудинов, В. Г. Петушков, Н. В. Березина и др. // Автомат. сварка. — 1975. — № 9. — С. 63–65. 7. Махненко В. И. Расчетные методы исследования кинетики сварочных напряжений и деформаций //Напряженное сос- тояние в районах кольцевых стыков труб при обработке взрывом. — Киев: Наук. думка, 1976. —С. 291–296. 8. Тимошенко С. П., Войновский-Кригер С. Пластинки и оболочки. — М.: Физматгиз, 1963. —635 с. 9. Работнов Ю. Н. Сопротивление материалов. — М.: Физматгиз, 1962. — 456 с. 10. Перечень рекомендуемых промышленных взрывчатых материалов, приборов взрывания и контроля. — М.: Недра, 1987. — 60 с. 11. Касаткин Б. С., Прохоренко В. М., Чертов И. М. Напря- жения и деформации при сварке. — Киев: Вища шк., 1987. — 246 с. 12. ГОСТ 20295–74. Трубы стальные сварные для магист- ральных газонефтепроводов. 13. СНиП 2.05.06–85. Магистральные трубопроводы. — М.: Госкомстрой, 1985. Поступила в редакцию 01.04.2013 Т а б л и ц а 2. Результаты экспериментальной проверки метода расчета № п/п Типоразме- ры труб (D×h), мм Остаточные напряжения, МПа σи, МПа σк, МПа Δσ, МПа 1 115×4 150 –30 180 2 160×5 200 –50 250 3 115×8 200 –20 220 4 150×8 250 0 250 5 530×7 300 50 250 6 530×9 300 50 250 7 168×14 250 0 250 8 720×17,2 440 80 360 Пр и м е ч а н и е . σи — исходные (после сварки) ОН; σк —ре- зультирующие после ОВз ОН; Δσ — величина снижения ОН (все приведенные значения напряжений относятся к наружной поверхности труб). ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СВАРКИ ТРЕНИЕМ В ИЭС им. Е.О. Патона разработаны технологии сварки трением металлов и сплавов в однородном и разнородном сочетаниях, в том числе: • инструментальных сталей с конструкционными (составной концевой металлорежущий инструмент); • коррозионно-стойких сталей с конструкционными (валы химических насосов, ролики отделочных машин текстильного производства); • жаропрочных сплавов с конструкционными сталями (биметаллические клапаны двигателей автомобилей, роторы турбокомпрессоров дизелей); • легированных высокопрочных сталей с углеродистыми равного и неравного сечения (корпуса гидроцилиндров, шток-поршни, валы); • алюминия и его сплавов со сталью и медью (биметаллические переходники); • композиционных материалов и металлокерамики с медью (контакты электроаппаратуры); • меди, бронзы и латуни со сталью (блоки цилиндров аксиально-поршневых гидромашин). Биметаллические переходники Сварные элементы автотракторной техники 8/2013 37
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-102405
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	0005-111X
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T17:43:47Z
publishDate	2013
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
record_format	dspace
spelling	Брызгалин, А.Г. 2016-06-11T20:41:16Z 2016-06-11T20:41:16Z 2013 Расчет параметров обработки взрывом для снижения остаточных напряжений в кольцевых швах трубопроводов / А.Г. Брызгалин // Автоматическая сварка. — 2013. — № 08 (724). — С. 32-37. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102405 621.791.76.621.7.044.2 Снижение остаточных напряжений в кольцевых швах трубопроводов представляет собой трудоемкий и дорогостоящий процесс. Обработка взрывом в качестве альтернативы термообработке обеспечивает существенное снижение затрат времени и средств. Разработан расчетно-экспериментальный метод определения режимов обработки взрывом кольцевых швов труб различного типоразмера. Метод основан на использовании общего вида зависимости деформации стенки цилиндрической оболочки от внешней статической нагрузки, полученной в рамках теории упругости, применительно к решению задачи определения величины динамической нагрузки, необходимой для создания пластических деформаций, обеспечивающих снижение остаточных напряжений в кольцевых швах труб. На основе этого метода выведены зависимости для расчета основных параметров обработки взрывом. Проведены экспериментальные исследования, подтверждающие пригодность полученных зависимостей для практического использования без участия разработчиков технологии. Библиогр. 13, табл. 2, рис. 3. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Научно-технический раздел Расчет параметров обработки взрывом для снижения остаточных напряжений в кольцевых швах трубопроводов Calculation of parameters of explosion treatment for reduction of residual stresses in circumferential welds of pipelines Article published earlier
spellingShingle	Расчет параметров обработки взрывом для снижения остаточных напряжений в кольцевых швах трубопроводов Брызгалин, А.Г. Научно-технический раздел
title	Расчет параметров обработки взрывом для снижения остаточных напряжений в кольцевых швах трубопроводов
title_alt	Calculation of parameters of explosion treatment for reduction of residual stresses in circumferential welds of pipelines
title_full	Расчет параметров обработки взрывом для снижения остаточных напряжений в кольцевых швах трубопроводов
title_fullStr	Расчет параметров обработки взрывом для снижения остаточных напряжений в кольцевых швах трубопроводов
title_full_unstemmed	Расчет параметров обработки взрывом для снижения остаточных напряжений в кольцевых швах трубопроводов
title_short	Расчет параметров обработки взрывом для снижения остаточных напряжений в кольцевых швах трубопроводов
title_sort	расчет параметров обработки взрывом для снижения остаточных напряжений в кольцевых швах трубопроводов
topic	Научно-технический раздел
topic_facet	Научно-технический раздел
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102405
work_keys_str_mv	AT bryzgalinag rasčetparametrovobrabotkivzryvomdlâsniženiâostatočnyhnaprâženiivkolʹcevyhšvahtruboprovodov AT bryzgalinag calculationofparametersofexplosiontreatmentforreductionofresidualstressesincircumferentialweldsofpipelines

Расчет параметров обработки взрывом для снижения остаточных напряжений в кольцевых швах трубопроводов

Institution

Ähnliche Einträge