Отчет о научно-исследовательской работе. Односторонняя печать
Download 4.59 Mb. Pdf ko'rish
|
tekst dissertacii paka a.l. 1
|
Рисунок 3.25 – Характер изменения продольных напряжений в покрытии на рас- ширенном интервале температур Как видно уровень продольных напряжений в покрытии превысит допусти- мый предел примерно при минус 87 С. Радиальные напряжения существенно ниже других составляющих напряже- ний, кроме того они отрицательны, тем ни менее, как было установлено ранее, максимальные по модулю значения будут наблюдаться на внутренней поверхно- сти покрытия, поэтому при построении зависимости напряжений от температуры предполагалось, что δ п = 0. Полученные значения даже при самых низких температурах не превышают предельного значения, в результате чего выносить их на один график не целесо- образно. На рисунке 3.23 (б) представлена зависимость величины радиальных напряжений, вызванных температурным перепадом, в зависимости от текущего значения температуры Кольцевые напряжения принимают максимальное значение на внутренней поверхности покрытия, соответственно при построении зависимости напряжений от температуры также предполагалось, что δ п = 0. Полученный график изменения величины кольцевых напряжений на внутренней поверхности покрытия в зависи- мости от температуры представлен на рисунке 3.25 (а). Из представленной рас- Продоль ные на пряже ни я, z(Т ), М Па Температура, о С 129 четной графической зависимости следует, что кольцевые напряжения также не пересекают допустимый порог даже при экстремально низких температурах. Поскольку касательные напряжения, также являются постоянными по тол- щине покрытия, то глубина слоя при построении зависимости величины напряже- ний от температуры хранения не имела значения. На рисунке 3.26 (б) представле- на зависимость величины касательных напряжений, вызванных температурным перепадом, в зависимости от текущего значения температуры. Как видно, каса- тельные напряжения существенно ниже принятого порога и не являются опасны- ми. Рисунок 3.26 – Характер изменения кольцевых (а) и касательных (б) напряжений в покрытии в зависимости от температуры Таким образом, расчетом установлено, что до температуры, соответствую- щей минус 87 0 С ни одна из компонент тензора напряжений в покрытии не превы- сит порогового значения. Тем ни менее нужно отметить, что расчетное значение предельно допустимых величин напряжений определялся с учетом эксперимен- тально полученной методики [2], а соответственно не может быть истинным. По- роговое значение допустимых напряжений при растяжении должно определяться индивидуально для каждого типа покрытия и при рассматриваемом температур- ном режиме. В соответствии со справочными данными предельно допустимые напряже- ния при разрыве составляют для температуры 20 С порядка 22..32 МПа. Если предположить, что снижение температуры не приведет по каким-либо причинам к К оль це вы е н ап ря- же ни я, ( p), МПа К ас атель ные на пряже ни я, ( p), МПа Температура, о С Температура, о С а б 130 увеличению этого значения, и нанести это значение на полученные зависимости изменения уровня напряжений от температуры (рисунок 3.27) можно видеть, Рисунок 3.27 – Определение предельно допустимого уровня температуры хране- ния без учета изменения прочностных характеристик материала при понижении температуры а - продольные, б - кольцевые, в - касательных напряжения, возни- кающие в покрытии что уже при минус 57 С продольные напряжения превысят предел в 32 МПа, а при минус 80 С, этот предел преодолеют и напряжения в кольцевом направле- нии. Именно поэтому целесообразно определять истинное значение предела прочности покрытия на разрыв при конкретной исследуемой температуре, приня- той за минимум для предполагаемого региона хранения. Выводы 1. Показано, что изменение прочностных характеристик образцов защитных покрытий с 4-х, 7-ми и 11-летним сроками хранения подчиняются функциональ- Продоль ные на пряже ни я, z(Т ), М Па К оль це вы е на пряже ни я, (Т ), МП а К ас атель ные на пряже ни я, (Т ), МПа Температура, о С а б Температура, о С Температура, о С в 131 ным зависимостям и остаются работоспособными при снижении температуры до - 45 о С с прогнозной температурой хрупкого разрушения при -60 о С. 2. Результаты исследований характеризуются широким разбросом измерений в течение срока эксплуатации наблюдается уменьшение разброса измерений, что является признаком деградации свойств полимерного покрытия. В связи с этим оценка характера изменения прочностных свойств полимерных покрытий воз- можно только с общетрендовых позиций. 3. Предложена методика для аналитического прогноза напряжений полимер- ных покрытий в условиях низких отрицательных температур, в частности, при температуре минус 47 0 С как вероятной для климатических районов Крайнего севера. Установлено, что максимально возможные напряжения в полимерных по- крытиях при этой температуре могут достигать значений: в продольном направ- лении z =28,2МПа, радиальном r =-2,5 →0 МПа, кольцевом ϕ =28,2→ 18,7МПа и касательных =7,2 МПа. Максимально допустимые значения пределов прочно- сти в полимерных покрытиях, равные р = т =38,9…56,6 МПа, что превышает за- пас прочностной устойчивости полимерных покрытий по максимальному значе- нию ( z =28,2МПа) в 1,4….2,0 раза. 4. Таким образом, разработан процесс оценки деградации механических свойств защитных покрытий труб аварийных запасов, устанавливающий законо- мерности деградационных явлений и обусловливающий возможность увеличения установленного срока хранения, кратно превышающего гарантийные обязатель- ства изготовителя. |
