Low-cycle fatigue at loading of K56 strength class metal of cold bending elbows
Authors: Задубровская Ольга Александровна , Гаврилов Дмитрий Анатольевич , Нестеров Григорий Викторович , Пошибаев Павел Владимирович 
Published: May 2022

Одной из важных задач определения возможности применения при монтаже магистральных трубопроводов отводов холодного гнутья с увеличенными углами изгиба является исследование долговечности металла отводов, подвергшихся изгибным нагрузкам при изготовлении. Проведена оценка долговечности отводов холодного гнутья из стали класса прочности К56 по результатам испытаний на малоцикловую усталость по схеме «жесткого» нагружения при растяжении образцов из недеформированной, растянутой и сжатой зон отводов. Особенностью испытаний по схеме «жесткого» нагружения при заданном максимальном удлинении и коэффициенте асимметрии удлинения R = 0 является то, что испытательная машина подбирает усилие растяжения и сжатия на протяжении всего испытания в зависимости от поведения материала образца. Максимальное удлинение в цикле задавалось исходя из фактических свойств зон отводов. При испытании с удлинением до 0,5(Δ l + Δ l ), соответствующим стадии разрушения, количество циклов до разрушения составило от 20 до 25. При нагружении с удлинением 0,5 Δ l и 0,2 Δ l , соответствующим стадии упрочнения, количество циклов до разрушения составило от 169 до 436 циклов и от 3,9 тыс. до 54,7 тыс. соответственно. Испытания показали, что долговечность изогнутой части отводов в растянутой и сжатой зонах не меньше, чем металла недеформированной зоны. Также определена зависимость относительного сужения испытанных образцов от количества циклов нагружения. При испытании с максимальным удлинением в цикле до 0,2Δ l , 0,5Δ l , 0,5(Δ l + Δ l ) относительное сужение образцов после испытаний составило от 0 до 3,2 %, от 0,4 до 10 %, от 21 до 42,5 % соответственно.
One of the important problems in definition of the possibility to use cold bending elbows with increased bending angles for main pipeline installation consists in studying metal endurance for elbows subject to bending loads in course of manufacture. The authors evaluated endurance of cold bending elbows from K56 strength class steel according to results of low-cycle fatigue tests by a scheme of loading under tension of specimens made from unstrained, stretched and compressed elbow zones. A specific feature of the tests by a scheme of hard loading under specified maximum elongation and elongation asymmetry coefficient RL = 0 consists in the fact that the test machine selects a tensile and compressive force during the whole test depending on specimen material behavior. The maximum elongation in the cycle was specified based on actual properties of elbow zones. When testing with elongation up to 0.5(Δ l + Δ l ), which corresponds to the rupture stage, the quantity of cycles up to rupture was equal to 20 to 25. When loading with elongation 0.5Δ l and 0.2Δ l , which corresponds to the hardening stage, the quantity of cycles up to rupture was equal to 169 to 436 cycles and from 3900 to 54,700 respectively. The tests demonstrated that endurance of the bent part of elbows in the stretched and compressed zones is not lesser than that of metal of the unstrained zone. The function of tested specimens’ relative reduction versus quantity of loading cycles was also defined. When testing with maximum cycle elongation up to 0.2Δ l , 0.5Δ l , 0.5( l + Δ l ), specimens’ relative reduction after tests was equal to 0 to 3.2 %, 0.4 to 10 % and 21 to 42.5 % respectively.