Малоцикловая усталость сварных швов РВС

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

МАЛОЦИКЛОВАЯ УСТАЛОСТЬ СВАРНЫХ ШВОВ РВС

1 2 Сосновцев А.П. , Петровская М.В.

1Сосновцев Антон Петрович - магистрант;

2Петровская Марина Владимировна - кандидат физико-математических наук, доцент, кафедра трубопроводного транспорта, Самарский государственный технический университет, г. Самара

Аннотация: в статье анализируется влияние допустимых дефектов сварного шва стали 09Г2С на малоцикловую усталость РВС-20000. При моделировании в Ату5 получены максимальное напряжение растяжения в окрайке и амплитуда его изменения. Получены уравнения регрессии, связывающее число циклов до разрушения и амплитуду изменения напряжения. Проведенные расчеты показали, что при эксплуатации РВС в режиме циклического нагружения максимальные напряжения в стенке РВС-20000 достигают 200-240 МПа, что составляет около 70% предела текучести.

Ключевые слова: малоцикловая усталость РВС, резервуар для нефти, сварной шов, допустимый дефект, сталь 09Г2С.

УДК 621.64

Возникновение дефектов в процессе эксплуатации стальных вертикальных резервуаров является неизбежным процессом из-за коррозионного износа и малоцикловой усталости металла. Наиболее опасны дефекты, появляющиеся в местах концентрации напряжений в результате циклических нагрузок. На сегодняшний день все большее внимание уделяется расчетам возможного срока безопасной эксплуатации резервуаров с учетом действия периодических нагрузок, и уточнению методики расчета на малоцикловую прочность.

При эксплуатации РВС в режиме циклического нагружения уровень заполнения составляет от 85 до 90% максимально допустимого взлива, а среднее число циклов наполнения - опорожнения составляет 200 - 350 в год. Проведенные расчеты показали, что при таком режиме эксплуатации максимальные напряжения в стенке РВС-20000 достигают 200-240 МПа, что составляет около 70% предела текучести (рис.1). Моделирование проводилось в программном комплексе АшуБ, материал резервуара - сталь 09Г2. Под действием высоких циклических нагрузок происходит интенсивное развитие монтажных и заводских дефектов. Анализ статистики по отказам резервуаров показывает, что причиной разрушения практически во всех случаях оказались усталостные трещины в уторном шве и нижних поясах окрайки [1, с. 16].

Рис. 1. Напряжения в нижнем поясе РВС-20000 при 95% взлива

Анализ результатов усталостных испытаний данной стали свидетельствует, что наличие даже качественного сварного шва уменьшает длительность сопротивления металла усталостному разрушению в 1,4-2,4 раза. Особенно заметно, как количество циклов до разрушения уменьшается при значениях напряжений, близких к пределу текучести, и при возрастании амплитуды изменения напряжения.

Рис. 2. Зависимость количества циклов до разрушения образца от амплитуды изменения напряжения Aa. Тип А - с визуально различимыми допустимыми дефектами сварного шва,

тип В - без сварного шва

Нами была проведена аппроксимация экспериментальных данных из статьи Кускова K.B. и Ковенского И.М. [2, с. 42], и получены зависимости между количеством циклов до разрушения образца N и амплитудой напряжений Ac.

Формулы трехпараметрической регрессии экспонентой получены в MahtCad, а соответствующие графические результаты представлены на рисунке 2.

тип А N330(Aa) = 1.14106exp(-0.13 Aa)+1500

N250(Aa) = 2.34106exp(-0.13 AJ+29900

тип В N330(Aa) = 1.91106exp(-0.012 Aa)~ 1.04106

Для материала сварных швов с допустимыми дефектами при расчете РВС-20000 наиболее близко подходит зависимость N250(Aa), которая для амплитуды 40 МПа дает количество циклов до разрушения в 3 раза меньшее, чем для стали без швов.

Список литературы

1. Герасименко А.А. Прогнозирование остаточного ресурса стальных вертикальных резервуаров по параметрам циклической трещиностойкости в условиях двухосного нагружения. Дис. ... к.т.н. / Нац. минерально -сырьевой ун-т «Горный». Санкт-Петербург, 2014.

2. Кусков К.В. Малоцикловая усталость сварных соединений стали 09Г2С / К.В. Кусков, И.М. Ковенский // Вестник Магнитогор. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2012. № 3. С. 41-44.

3. Сосновцев А.П. Малоцикловая усталостная прочность окрайки РВС / Сосновцев А.П., Петровская М.В. // Тезисы III НПК «Нефтегазовый комплекс: проблемы и инновации», 2018. С. 106.

ИННОВАЦИОННЫЙ ПОДХОД В ОБЛАСТИ УПРАВЛЕНИЯ ОХРАНОЙ ТРУДА НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

Салангина Н.П.

Салангина Наталья Петровна - магистр, направление: техносферная безопасность, профиль: управление охраной труда в компании, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Российский университет транспорта (МИИТ), г. Москва

Аннотация: данная статья посвящена исследованию вопросов охраны труда, условий труда, производственного травматизма на железнодорожном транспорте, основных нормативно-правовых актов, регламентирующих механизм реализации политики охраны труда работников. В работе проведен анализ статистических данных по производственному травматизму ОАО «РЖД» за период 2013 - 2017 гг. В статье рассматриваются основные изменения правил охраны труда при эксплуатации подвижного состава и объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта для снижения риска получения травм и профзаболеваний. Выявлена необходимость совершенствования организации системы управления охраной труда с целью снижения производственного травматизма, минимизации негативного влияния на организм человека вредных факторов.

Ключевые слова: охрана труда, железнодорожный транспорт, производственный травматизм, инновация, управление.

Железнодорожный комплекс имеет особое стратегическое значение для развития нашей страны. Он является связующим звеном единой экономической системы, обеспечивает стабильную деятельность промышленных предприятий, своевременный подвоз жизненно важных грузов в самые отдаленные уголки страны, а также является самым доступным транспортом для миллионов граждан.