RU2298777C2 - Method of testing tube - Google Patents
Method of testing tube Download PDFInfo
- Publication number
- RU2298777C2 RU2298777C2 RU2005120812/28A RU2005120812A RU2298777C2 RU 2298777 C2 RU2298777 C2 RU 2298777C2 RU 2005120812/28 A RU2005120812/28 A RU 2005120812/28A RU 2005120812 A RU2005120812 A RU 2005120812A RU 2298777 C2 RU2298777 C2 RU 2298777C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- notch
- tube
- axial notch
- internal pressure
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к испытательной технике, предназначено для оценки работоспособности труб путем определения параметров их разрушения и может быть использовано в нефтегазотранспортной промышленности.The invention relates to testing equipment, is intended to assess the performance of pipes by determining the parameters of their destruction and can be used in the oil and gas transportation industry.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ испытания трубы, включающий выполнение на наружной поверхности трубы концентратора напряжений и нагружение трубы внутренним давлением (см. авторское свидетельство СССР 1422832, кл. G01N 3/08, 1999). При реализации способа трубы, находящиеся под внутренним давлением, испытывают на изгиб.The closest analogue to the present invention is a pipe testing method, comprising performing a stress concentrator on the outer surface of the pipe and loading the pipe with internal pressure (see USSR copyright certificate 1422832, class G01N 3/08, 1999). When implementing the method, pipes under internal pressure are tested for bending.
Недостатком известного технического решения является невысокая точность определения несущей способности труб большого диаметра, предназначенных для строительства и ремонта магистральных газопроводов. Это обусловлено технологической схемой нагружения труб внутренним давлением, приводящей к ограничению возможностей способа по сортаменту испытуемых труб.A disadvantage of the known technical solution is the low accuracy of determining the bearing capacity of large diameter pipes intended for the construction and repair of gas pipelines. This is due to the technological scheme of loading the pipes with internal pressure, which leads to a limitation of the possibilities of the method for the assortment of the tested pipes.
Техническим результатом, на реализацию которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение точности определения несущей способности труб большого диаметра путем оценки параметров разрушения труб при их испытании.The technical result, the implementation of which the present invention is directed, is to increase the accuracy of determining the bearing capacity of large diameter pipes by evaluating the parameters of pipe destruction during testing.
Данный технический результат достигается за счет того, что в способе испытания трубы, включающем выполнение на наружной поверхности трубы концентратора напряжений и нагружение трубы внутренним давлением, концентратор напряжений выполняют в виде осевого надреза заданной длины на внешней поверхности трубы, после чего охлаждают трубу до минимальной температуры эксплуатации, а затем нагружают ее внутренним давлением до момента страгивания осевого надреза и определяют значение коэффициента интенсивности напряжений по формуле:This technical result is achieved due to the fact that in the method of testing the pipe, including performing on the outer surface of the pipe a stress concentrator and loading the pipe with internal pressure, the stress concentrator is made in the form of an axial cut of a given length on the outer surface of the pipe, after which the pipe is cooled to a minimum operating temperature and then load it with internal pressure until the axial notch is strained and determine the value of the stress intensity factor by the formula:
где К - коэффициент интенсивности напряжений, характеризующий сопротивление распространению разрушения трубы, МПа·м1/2;where K is the stress intensity factor characterizing the resistance to the propagation of pipe fracture, MPa · m 1/2 ;
π - отношение длины окружности образующей трубы к диаметру трубы;π is the ratio of the circumference of the generatrix of the pipe to the diameter of the pipe;
L - длина осевого надреза, м;L is the axial notch length, m;
Р - внутреннее давление в трубе, измеренное в момент страгивания осевого надреза, МПа;P is the internal pressure in the pipe, measured at the moment of breaking the axial notch, MPa;
D - наружный диаметр трубы, м;D is the outer diameter of the pipe, m;
t - толщина стенки трубы, м;t is the pipe wall thickness, m;
М - безразмерный эмпирический поправочный коэффициент, учитывающий кривизну трубы и пластичность металла в вершине осевого надреза,M is a dimensionless empirical correction factor that takes into account the curvature of the pipe and the ductility of the metal at the top of the axial notch,
которое сравнивают с эталонным значением и по результатам сравнения принимают решение о годности трубы к эксплуатации, а также за счет того, что охлаждение трубы осуществляют на участке, прилегающем к осевому надрезу на внешней поверхности трубы.which is compared with the reference value and the results of the comparison decide on the suitability of the pipe for use, as well as due to the fact that the cooling pipe is carried out in the area adjacent to the axial cut on the outer surface of the pipe.
Под страгиванием концентратора напряжений (надреза) понимают момент начала распространения (движения) трещины в осевом направлении за пределы концентратора напряжений (надреза) (см. Г. Хан, М. Саррат и А. Розенфилд, Критерии распространения трещин в цилиндрических сосудах давления, сб. Новые методы оценки сопротивления металлов хрупкому разрушению, под ред. Ю.Н. Работнова, М.: Мир, 1972, с.272-300).By stragging a stress concentrator (notch), we mean the moment of the onset of propagation (movement) of the crack in the axial direction beyond the stress concentrator (notch) (see G. Khan, M. Sarrat and A. Rosenfield, Criteria for the propagation of cracks in cylindrical pressure vessels, sb. New methods for assessing the resistance of metals to brittle fracture, under the editorship of Yu.N. Rabotnov, Moscow: Mir, 1972, p. 273-300).
Предлагаемый способ испытания трубы базируется на том, что существует функциональная зависимость окружных напряжений в трубе в момент страгивания концентратора напряжений и длины (протяженности) самого концентратора.The proposed method for testing the pipe is based on the fact that there is a functional dependence of the circumferential stresses in the pipe at the time of stress stress concentrating and on the length (length) of the concentrator itself.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена блок-схема системы, реализующей предлагаемый способ испытания трубы, на фиг.2 приведена схема изготовленного концентратора напряжений в виде осевого надреза заданной длины.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a block diagram of a system that implements the proposed method for testing the pipe, figure 2 shows a diagram of the manufactured stress concentrator in the form of an axial cut of a given length.
На фиг.1 и 2 обозначены испытуемая труба 1 с установленными на ней термопарами 2, холодильная камера 3, гидропресс 4, датчик 5 давления, блок 6 сбора данных, персональный компьютер 7 и концентратор 8 напряжений в виде осевого надреза заданной длины.Figures 1 and 2 indicate the test pipe 1 with thermocouples 2 installed on it, a refrigeration chamber 3, a hydraulic press 4, a pressure sensor 5, a data acquisition unit 6, a personal computer 7 and a stress concentrator 8 in the form of an axial notch of a given length.
Термопары 2 предназначены для измерения температуры стенки трубы в области концентратора 8 напряжений и представляют собой термоэлектрические датчики, которые при изменении температуры стенки трубы генерируют электрические импульсы, преобразуемые блоком 6 сбора данных в электрические сигналы, амплитуда которых соответствует значениям температуры стенки трубы в градусах Цельсия. Значения величин температуры стенки трубы отображаются на экране персонального компьютера 7 в течение всего времени испытания. Информация от установленных термопар 2 в виде электрических импульсов поступает в соответствующий электронный модуль сбора информации блока 6 сбора данных, обрабатывается с учетом согласования сигналов от термопар 2 и передается на экран дисплея персонального компьютера 7 (фиг.1).Thermocouples 2 are designed to measure the temperature of the pipe wall in the region of the stress concentrator 8 and are thermoelectric sensors that, when the temperature of the pipe wall changes, generate electrical pulses converted by the data acquisition unit 6 into electrical signals whose amplitude corresponds to the pipe wall temperature in degrees Celsius. The values of the temperature of the pipe wall are displayed on the screen of the personal computer 7 during the entire test period. Information from the installed thermocouples 2 in the form of electrical pulses enters the corresponding electronic data acquisition module of the data acquisition unit 6, is processed taking into account the matching of signals from the thermocouples 2, and transmitted to the display screen of the personal computer 7 (Fig. 1).
Персональный компьютер 7 обрабатывает полученные данные об изменении температуры в градусах Цельсия и представляет их в виде графиков или таблиц на экране дисплея персонального компьютера 7. При этом данные сохраняются и в памяти персонального компьютера 7.The personal computer 7 processes the obtained data on the temperature change in degrees Celsius and presents them in the form of graphs or tables on the display screen of the personal computer 7. At the same time, the data is also stored in the memory of the personal computer 7.
Для проведения испытаний используются стандартные термопары типа ХЛ или ХК, обеспечивающие достаточную точность измерений в интервале температур от минус 100 до плюс 100 градусов Цельсия. Для проведения измерений в процессе испытания трубы 1 спай термопары 2 устанавливается на трубе 1 в просверленное неглубокое (2-3 мм) отверстие диаметром чуть большим диаметра спая. Каждое отверстие на трубе 1 с помещенным спаем термопары 2 обивается молотком (термопара зачеканивается). Таким образом термопара 2 приводится в физический контакт со стенкой трубы 1 и фиксируется в ее конкретном месте. С помощью компенсационных проводов термопары 2 подсоединяются к блоку 6 сбора данных (фиг.1).For testing, standard thermocouples of the type HL or HK are used, which provide sufficient measurement accuracy in the temperature range from minus 100 to plus 100 degrees Celsius. To take measurements during the test of pipe 1, the thermocouple junction 2 is mounted on pipe 1 into a drilled shallow (2-3 mm) hole with a diameter slightly larger than the junction diameter. Each hole on the pipe 1 with the junction of the thermocouple 2 placed is hammered (the thermocouple is choked). Thus, the thermocouple 2 is brought into physical contact with the wall of the pipe 1 and fixed in its specific place. Using the compensation wires of the thermocouple 2 are connected to the unit 6 data acquisition (figure 1).
Холодильная камера 3 представляет собой открытый сверху короб, нижние стенки которого в направлении, поперечном оси трубы 1, повторяют ее профиль (вырезаны по наружному диаметру), а вдоль оси трубы 1 - параллельны ее образующей. Такая конструкция холодильной камеры 3 обеспечивает устойчивость короба на поверхности трубы 1 и герметизирует нижнюю часть короба с целью предотвращения протекания охлаждающей жидкости за пределы камеры 3. Это позволяет получить одинаковое распределение температур стенки участка трубы 1, находящегося внутри камеры 3.The refrigerator 3 is a box open at the top, the lower walls of which in the direction transverse to the axis of the pipe 1, repeat its profile (cut along the outer diameter), and along the axis of the pipe 1 are parallel to its generatrix. This design of the refrigerating chamber 3 ensures the stability of the duct on the surface of the pipe 1 and seals the lower part of the duct in order to prevent the flow of coolant outside the chamber 3. This allows you to get the same temperature distribution of the wall of the pipe 1 located inside the chamber 3.
Гидропресс 4 представляет собой испытательное устройство, обеспечивающее подъем внутреннего давления жидкости в испытуемой трубе 1. Испытания обычно проводятся на горизонтальных прессах жидкостью под давлением до 12,5 МПа в условиях завода-изготовителя труб. При этом установленная в гидропресс 4 труба 1 зажимается с торцов передней и задней головками, через один из которых под давлением подается жидкость. Важно отметить, что гидропресс 4 осуществляет подъем давления в испытуемой трубе 1 и его измерение в ходе испытания.Hydraulic press 4 is a test device that provides an increase in the internal pressure of the liquid in the test pipe 1. Tests are usually carried out on horizontal presses with liquid under pressure up to 12.5 MPa in the conditions of the pipe manufacturer. At the same time, the pipe 1 installed in the hydraulic press 4 is clamped from the ends of the front and rear heads, through one of which liquid is supplied under pressure. It is important to note that the hydraulic press 4 performs the pressure rise in the test pipe 1 and its measurement during the test.
Датчик 5 давления - это устройство для измерения давления в трубе 1 в процессе испытаний. Он представляет собой электронный датчик мембранного типа, который в зависимости от величины давления жидкости в трубе 1 генерирует электрические импульсы с соответствующими параметрами. Эти импульсы поступают в блок 6 сбора данных для обработки получаемой информации, которая затем выводится на экран персонального компьютера 7 в виде таблицы или диаграммы зависимости давления в трубе 1 от времени испытания. Датчик 5 давления устанавливается (ввинчивается в резьбовое соединение) в гнездо параллельного манометра, предусмотренного конструкцией гидропресса для контрольных целей. Информация от установленного датчика 5 давления в виде электрического сигнала с соответствующими параметрами поступает в соответствующий электронный модуль сбора информации блока 6 сбора данных, преобразуется, обрабатывается и передается для отображения на экране дисплея персонального компьютера 7, который представляет данные изменения давления (в МПа или кгс/см2) в виде графика или таблицы. Эти данные также сохраняются в памяти персонального компьютера 7.The pressure sensor 5 is a device for measuring the pressure in the pipe 1 during the test. It is an electronic membrane-type sensor, which, depending on the magnitude of the pressure of the liquid in the pipe 1, generates electrical pulses with the corresponding parameters. These pulses are sent to a data acquisition unit 6 for processing the received information, which is then displayed on the screen of a personal computer 7 in the form of a table or diagram of the dependence of the pressure in the pipe 1 on the test time. The pressure sensor 5 is installed (screwed into the threaded connection) in the socket of a parallel pressure gauge provided by the hydraulic press design for control purposes. Information from the installed pressure sensor 5 in the form of an electrical signal with the appropriate parameters is sent to the corresponding electronic data acquisition module of the data acquisition unit 6, converted, processed and transmitted to be displayed on the display screen of a personal computer 7, which represents pressure change data (in MPa or kgf / cm 2 ) in the form of a graph or table. These data are also stored in the memory of the personal computer 7.
Блок 6 сбора данных представляет собой устройство с электронными модулями сбора информации и соединенным с ними интерфейсом (на фиг.1 не показаны) для подключения термопар 2 и датчика 5 давления к соответствующим модулям сбора информации, причем интерфейс осуществляет согласование электрических сигналов датчиков и модулей сбора информации.The data acquisition unit 6 is a device with electronic information collection modules and an interface connected to them (not shown in FIG. 1) for connecting thermocouples 2 and a pressure sensor 5 to the corresponding information collection modules, the interface matching the electrical signals of the sensors and information collection modules .
Персональный компьютер 7 производит обработку данных от термопар 2 и датчика 5 давления с целью последующего наглядного представления полученных данных на дисплее и их сохранения в памяти компьютера 7. Кроме того, на персональном компьютере 7 осуществляется расчет коэффициента К интенсивности напряжений по формуле (1) с последующим его сравнением с эталонным значением, на основании чего принимают решение о годности трубы 1 к эксплуатации. Эталонное значение коэффициента К интенсивности напряжений вводится в персональный компьютер 7 ранее.The personal computer 7 processes the data from the thermocouples 2 and the pressure sensor 5 in order to subsequently visualize the received data on the display and store them in the memory of the computer 7. In addition, on the personal computer 7 the coefficient K of the stress intensity is calculated by the formula (1) followed by its comparison with the reference value, on the basis of which a decision is made on the suitability of pipe 1 for operation. The reference value of the coefficient K of the voltage intensity is entered into the personal computer 7 earlier.
Способ испытания трубы реализуется следующим образом.The pipe test method is implemented as follows.
Концентратор напряжений (искусственный дефект - надрез) изготавливается (наносится) на трубу 1 в осевом направлении пневмошлифмашинкой с использованием стандартных отрезных кругов по металлу диаметром 150 мм. Такой диаметр выбирается с целью минимизации длины участка выхода фрезы из стенки трубы для того, чтобы надрез можно было условно считать прямоугольным вырезом заданной глубины. При этом, в соответствии с фиг.2, в расчете по формуле (1) используется базовая длина надреза, соответствующая участку равномерной глубины. Общая длина надреза измеряется с целью оценки погрешности определения коэффициента К интенсивности напряжений. Глубина надреза определяется на основе набранной статистики испытаний труб, которая позволяет подобрать значение глубины, соответствующее наступлению страгивания, с достаточной степенью точности. Длина надреза выбирается исходя из допустимых размеров пластической зоны в вершине трещины. Как правило, базовая длина надреза составляет 0,1-0,4 м, а глубина надреза - (0,7-0,9)·t, где t - толщина стенки трубы. Здесь также следует отметить, что при расчете по формуле (1) безразмерный эмпирический поправочный коэффициент М, учитывающий кривизну трубы и пластичность металла в вершине осевого надреза, выбирают из интервала значений 1,4-1,6.The stress concentrator (artificial defect - notch) is made (applied) to the pipe 1 in the axial direction by a pneumatic grinder using standard cutting wheels for metal with a diameter of 150 mm. Such a diameter is chosen in order to minimize the length of the cutter exit section from the pipe wall so that the cut can be arbitrarily considered a rectangular cutout of a given depth. At the same time, in accordance with figure 2, in the calculation according to the formula (1), the base length of the incision is used, which corresponds to a section of uniform depth. The total length of the notch is measured in order to assess the error in determining the coefficient K of the stress intensity. The depth of cut is determined on the basis of the collected statistics of pipe tests, which allows you to select the depth value corresponding to the onset of stragging, with a sufficient degree of accuracy. The length of the incision is selected based on the allowable size of the plastic zone at the crack tip. As a rule, the basic notch length is 0.1-0.4 m, and the notch depth is (0.7-0.9) · t, where t is the pipe wall thickness. It should also be noted here that when calculating according to formula (1), the dimensionless empirical correction coefficient M, taking into account the curvature of the pipe and the ductility of the metal at the top of the axial notch, is selected from the range of 1.4-1.6.
Надрез необходимой глубины делается поэтапно с промежуточным отслеживанием глубины с помощью штангенциркуля. Глубина контролируется через 10-20 мм с точностью +/-0,1 мм. После того как надрез изготовлен, устанавливаются термопары 2, и труба 1 помещается в гидропресс 4. Установка трубы 1 в гидропресс 4 производится с помощью крана, который размещает ее на подводящий рольганг пресса, и затем труба 1 по рольгангу заходит внутрь пресса и зажимается с торцов передней и задней головками (фиг.1).An incision of the required depth is made in stages with an intermediate depth tracking using a caliper. Depth is controlled through 10-20 mm with an accuracy of +/- 0.1 mm. After the cut is made, thermocouples 2 are installed and the pipe 1 is placed in the hydraulic press 4. The pipe 1 is installed in the hydraulic press 4 using a crane that places it on the inlet roller of the press, and then the pipe 1 goes into the press along the roller table and is clamped from the ends front and rear heads (figure 1).
Участок поверхности трубы 1 вокруг концентратора 8 напряжений (надреза) охлаждается до минимальной температуры эксплуатации с помощью установленной на нем холодильной камеры 3, которая представляет собой открытый сверху короб, нижние стенки которого в направлении, поперечном оси трубы 1, повторяют ее профиль (вырезаны по наружному диаметру), а в направлении оси трубы 1 - параллельны ее образующей. После охлаждения участка трубы 1 в холодильной камере 3 до необходимой температуры посредством залива в нее охлаждающей жидкости испытуемая труба 1 доводится до разрушения путем приложения внутреннего давления, при этом в момент наступления течи в трубе 1 определяются параметры ее разрушения. Подъем давления в испытуемой трубе 1 производится жидкостью под давлением до 12,5 МПа. Труба 1 зажимается с торцов передней и задней головками, через которые под давлением подается жидкость.A portion of the surface of the pipe 1 around the stress concentrator 8 (notch) is cooled to a minimum operating temperature using the refrigerating chamber 3 installed on it, which is an open top box, the lower walls of which in the direction transverse to the axis of the pipe 1, repeat its profile (cut out diameter), and in the direction of the axis of the pipe 1 - parallel to its generatrix. After cooling the pipe section 1 in the refrigerating chamber 3 to the required temperature by pouring coolant into it, the test pipe 1 is brought to failure by applying internal pressure, and at the moment of leakage in the pipe 1, its destruction parameters are determined. The pressure rise in the test pipe 1 is carried out by a liquid under pressure up to 12.5 MPa. The pipe 1 is clamped from the ends of the front and rear heads, through which fluid is supplied under pressure.
Температура стенки трубы 1 при испытаниях должна соответствовать ее минимальной температуре при эксплуатации. Это связано с возможной зависимостью коэффициента К интенсивности напряжений от температуры. Как известно, с понижением температуры вязкость металла снижается, что приводит к разрушению металла. В связи с этим необходимо проводить испытания при минимально возможных температурах с целью обеспечения объективной оценки несущей способности труб.The temperature of the pipe wall 1 during testing should correspond to its minimum temperature during operation. This is due to the possible dependence of the coefficient K of the stress intensity on temperature. As you know, with decreasing temperature, the viscosity of the metal decreases, which leads to the destruction of the metal. In this regard, it is necessary to conduct tests at the lowest possible temperatures in order to ensure an objective assessment of the pipe carrying capacity.
Во время испытания трубы информация с термопар 2 в виде электрических сигналов поступает на соответствующий модуль сбора информации блока 6 сбора данных. После соответствующих преобразований в блоке 6 и обработки в персональном компьютере 7 сигналы поступают на дисплей компьютера, который в результате отображает полученную информацию в виде графика изменения температуры от времени. Блок 6 сбора данных позволяет осуществить регистрацию фиксируемого датчиком 5 изменения давления в трубе 1 от времени в процессе нагружения и передавать полученную информацию в персональный компьютер 7 для отображения на экране дисплея. Отображенные на экране дисплея компьютера данные также могут быть введены в память персонального компьютера 7.During the pipe test, information from thermocouples 2 in the form of electrical signals is fed to the corresponding information collection module of data collection unit 6. After the appropriate transformations in block 6 and processing in the personal computer 7, the signals are sent to the computer display, which as a result displays the received information in the form of a graph of temperature changes over time. The data collection unit 6 allows registration of the pressure change in the pipe 1 recorded by the sensor 5 from time to time during loading and transmitting the received information to a personal computer 7 for display on a display screen. The data displayed on the computer display screen can also be entered into the memory of the personal computer 7.
На основании полученных данных, а также измеренных до проведения испытаний значений параметров трубы 1, надреза (наружного диаметра, фактической толщины стенки, длины и глубины надреза) и значений механических параметров металла трубы 1 по формуле (1) в компьютере 7 определяют характеризующий трещиностойкость материала трубы коэффициент К интенсивности напряжений. Используемое в данном способе эталонное значение коэффициента К интенсивности напряжений определяется до проведения испытания на основе расчета с использованием статистических данных натурных испытаний труб, которые прошли аттестацию и успешно эксплуатируются на магистральных газопроводах, обладая, таким образом, достаточным запасом вязкости разрушения.On the basis of the data obtained, as well as the values of the parameters of the pipe 1, notch (outer diameter, actual wall thickness, length and depth of the notch) and the values of the mechanical parameters of the metal of the pipe 1 measured by the formula (1) in computer 7, the characterizing crack resistance of the pipe material is determined coefficient K of stress intensity. The reference value of the coefficient K of the stress intensity used in this method is determined before testing on the basis of calculation using statistical data of field tests of pipes that have been certified and are successfully operated on gas pipelines, thus possessing a sufficient margin of fracture toughness.
По результатам сравнения полученного значения коэффициента К интенсивности напряжений, характеризующего сопротивление распространению разрушения трубы и вычисленного по формуле (1), с эталонным значением Кс принимают решение о возможности эксплуатации трубы 1.Based on the results of comparing the obtained value of the coefficient K of the stress intensity characterizing the resistance to the propagation of pipe fracture and calculated by the formula (1), with the reference value Kc, a decision is made about the possibility of operating the pipe 1.
Пример реализации способаAn example implementation of the method
Способ был использован для определения допустимого рабочего давления и температуры эксплуатации труб из стали категории прочности Х80 производства ОАО "Выксунский металлургический завод".The method was used to determine the permissible working pressure and operating temperature of pipes made of steel of strength category X80 manufactured by Vyksa Metallurgical Plant OJSC.
На выбранной для испытания трубе изготавливается концентратор напряжений (надрез). Толщина стенки трубы в зоне надреза - 20,5·10-3 м.A stress concentrator (notch) is made on the pipe selected for testing. The wall thickness of the pipe in the notch zone is 20.5 · 10 -3 m.
Место нанесения надреза - по основному металлу, на середине длины трубы, на 12 часов по отношению к сварному шву.The place of application of the incision is on the base metal, in the middle of the length of the pipe, for 12 hours in relation to the weld.
Параметры надреза (концентратора напряжений):Parameters of the notch (stress concentrator):
- общая длина надреза (по верхней образующей) - 0,250 м,- the total length of the notch (along the upper generatrix) - 0.250 m,
- глубина надреза: (18,5±0,1)·10-3 м,- notch depth: (18.5 ± 0.1) · 10 -3 m,
- ширина надреза: (2,8±0,1)·10-3 м,- notch width: (2.8 ± 0.1) · 10 -3 m,
- базовая длина надреза (равномерного по глубине участка надреза) - 0,220 м.- the base length of the notch (uniform along the depth of the notch) - 0.220 m
Далее собирается схема для проведения испытаний согласно фиг.1, труба 1 размещается в гидропрессе 4, на трубе устанавливаются термопары 2 и размещается датчик 5 давления, монтируется холодильная камера 3, после чего собирается измерительная схема в соответствии с фиг.1. После этого осуществляется подъем давления жидкости в гидропрессе 4 до момента страгивания надреза. В момент разрушения трубы получены следующие данные:Next, the circuit for the tests according to Fig. 1 is assembled, the pipe 1 is placed in a hydraulic press 4, thermocouples 2 are installed on the pipe and a pressure sensor 5 is placed, the refrigeration chamber 3 is mounted, after which the measuring circuit is assembled in accordance with Fig. 1. After that, the pressure of the liquid is increased in the hydraulic press 4 until the moment of cutting the notch. At the time of pipe failure, the following data were obtained:
температура тела трубы в момент разрушения: Т=-23°С;pipe body temperature at the time of failure: T = -23 ° C;
давление в момент разрушения трубы - Р=11,76 МПа (с учетом влияния осевого подпора, давление берется больше - 12,25 МПа);pressure at the time of pipe destruction - P = 11.76 MPa (taking into account the influence of axial pressure, the pressure is taken more - 12.25 MPa);
максимальное раскрытие трещины надреза - (1,5-2)·10-3 м;the maximum opening of the notch crack is (1.5-2) · 10 -3 m;
длина трещины надреза по верхней образующей тела трубы - в пределах надреза;the length of the notch crack along the upper generatrix of the pipe body is within the notch;
трещина по верхней образующей тела трубы осталась в пределах надреза;a crack along the upper generatrix of the pipe body remains within the notch;
скорость распространения трещины равна нулю.crack propagation velocity is zero.
В соответствии с формулой (1) определено значение коэффициента К интенсивности напряжений при разрушении трубы. Оно равно 373,5 МПа·м1/2.In accordance with formula (1), the value of the coefficient K of the stress intensity during the destruction of the pipe is determined. It is equal to 373.5 MPa · m 1/2 .
Заданное эталонное значение коэффициента Кс интенсивности напряжений для данных диаметров труб и прочности стали на рабочее давление 9,8 МПа, определенное до проведения испытаний расчетным путем, составляет Кс=320,4 МПа·м1/2.The specified reference value of the coefficient Kc of the stress intensity for the given pipe diameters and the strength of the steel at a working pressure of 9.8 MPa, determined before testing by calculation, is Ks = 320.4 MPa · m 1/2 .
Следовательно, поскольку значение коэффициента К интенсивности напряжений испытанной трубы при температуре эксплуатации (минус 20 градусов С) превышает требуемое эталонное значение, то трубы данной партии могут быть использованы при строительстве и ремонте магистральных газопроводов на рабочее давление до 9,8 МПа и температуре эксплуатации до минус 20°С.Therefore, since the value of the coefficient K of the stress intensity of the tested pipe at the operating temperature (minus 20 degrees C) exceeds the required reference value, the pipes of this batch can be used in the construction and repair of gas pipelines for operating pressures up to 9.8 MPa and operating temperatures up to minus 20 ° C.
Таким образом, в результате проведения испытаний трубы с помощью предлагаемого способа осуществлена оценка величины коэффициента К интенсивности напряжений, которая для трубных сталей контролируемой прокатки категории прочности Х80 находится в пределах 300-500 МПа·м1/2. Сравнение вычисленного коэффициента К интенсивности напряжений с его эталонным значением, определенным в тех же условиях, позволяет определить достаточность уровня вязкости металла труб (способности противостоять распространению трещины) при эксплуатации на заданное рабочее давление и температуру эксплуатации. Использование данного способа позволяет повысить точность определения несущей способности труб большого диаметра путем оценки параметров разрушения труб при их испытании.Thus, as a result of testing the pipes using the proposed method, an assessment was made of the value of the stress intensity factor K, which for tubes of controlled rolling of strength category X80 is in the range of 300-500 MPa · m 1/2 . Comparison of the calculated coefficient K of the stress intensity with its reference value determined under the same conditions makes it possible to determine the sufficiency of the viscosity level of the pipe metal (ability to withstand crack propagation) during operation at a given operating pressure and operating temperature. Using this method allows to increase the accuracy of determining the bearing capacity of large diameter pipes by evaluating the parameters of the destruction of the pipes during their testing.
Использование данного способа позволяет повысить точность определения несущей способности труб большого диаметра путем оценки параметров разрушения труб при их испытании. Кроме того, следует подчеркнуть, что использование концентратора напряжений (надреза, являющегося искусственным дефектом) позволяет снизить в 2-2,5 раза величину давления разрушения трубы (по сравнению с испытанием бездефектной трубы). Это дает возможность проводить испытания в условиях завода-изготовителя труб без нарушения технологического цикла основного производства, упростить процесс сбора данных и сократить время, необходимое для проведения испытаний труб.Using this method allows to increase the accuracy of determining the bearing capacity of large diameter pipes by evaluating the parameters of the destruction of the pipes during their testing. In addition, it should be emphasized that the use of a stress concentrator (a notch, which is an artificial defect) can reduce the pipe fracture pressure by a factor of 2-2.5 (as compared to testing a defect-free pipe). This makes it possible to carry out tests in the conditions of the pipe manufacturer without violating the technological cycle of the main production, simplify the data collection process and reduce the time required for pipe testing.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005120812/28A RU2298777C2 (en) | 2005-07-06 | 2005-07-06 | Method of testing tube |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005120812/28A RU2298777C2 (en) | 2005-07-06 | 2005-07-06 | Method of testing tube |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005120812A RU2005120812A (en) | 2007-01-20 |
| RU2298777C2 true RU2298777C2 (en) | 2007-05-10 |
Family
ID=37774287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005120812/28A RU2298777C2 (en) | 2005-07-06 | 2005-07-06 | Method of testing tube |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2298777C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2482462C2 (en) * | 2011-06-29 | 2013-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Екатеринбург" | Measurement method of destructive test parameters of pipelines, and system for its implementation |
| WO2013102020A1 (en) * | 2011-12-28 | 2013-07-04 | Electric Power Research Institute, Inc. | Apparatus and method of vibration testing for manufacturing defect detection in composite insulators |
-
2005
- 2005-07-06 RU RU2005120812/28A patent/RU2298777C2/en active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2482462C2 (en) * | 2011-06-29 | 2013-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Екатеринбург" | Measurement method of destructive test parameters of pipelines, and system for its implementation |
| WO2013102020A1 (en) * | 2011-12-28 | 2013-07-04 | Electric Power Research Institute, Inc. | Apparatus and method of vibration testing for manufacturing defect detection in composite insulators |
| US9176025B2 (en) | 2011-12-28 | 2015-11-03 | Electric Power Research Institute, Inc. | Apparatus and method of vibration testing for manufacturing defect detection in composite insulators |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005120812A (en) | 2007-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Behrens et al. | Acoustic emission—A promising and challenging technique for process monitoring in sheet metal forming | |
| US10962505B2 (en) | Methods and systems for measuring corrosion in-situ | |
| US8091427B2 (en) | Nondestructive inspection apparatus and nondestructive inspection method using guided wave | |
| US7387031B1 (en) | Method for monitoring corrosion damage to a metal sample | |
| CN100573181C (en) | Utilize the method for ferromagnetic materials surface stray magnetic field signal monitoring fatigue damage | |
| CN101109728A (en) | Method for monitoring ferromagnetic material fatigue crack expansion by variated magnetic signal | |
| KR20090042500A (en) | Ultrasonic highi-temp tube inspection and thickness measuring apparatus | |
| CN111638146B (en) | Explosion test method for penetrating type cracked steel pipe | |
| JP2003090506A (en) | Method and device to diagnose damage of boiler heat transfer pipe different material joint welding part | |
| RU2298777C2 (en) | Method of testing tube | |
| WO2019159940A1 (en) | Plant inspection method | |
| Hamata et al. | Creep crack growth of seam-welded P22 and P91 pipes with artificial defects. Part I. Experimental study and post-test metallography | |
| Agyenim-Boateng et al. | Determination of corrosion rate and remaining life of pressure vessel using ultrasonic thickness testing technique | |
| CN112229912A (en) | Three-way crack vibration frequency measurement and check method | |
| Tadge et al. | Metallurgical investigation of boiler tube failure in a power plant | |
| KR20120060449A (en) | Apparatus and method for detecting the micro-scale crack using nonlinear characteristics of ultrasonic resonance | |
| Davies et al. | Continuous creep damage monitoring using a novel potential drop technique | |
| RU2520952C1 (en) | Heat control method for leakage check of large-sized vessels | |
| RU178291U1 (en) | Acoustic-diagnostic installation-stand for determining end-to-end defects of objects operating under pressure | |
| Kaliciak et al. | Small Punch Test Method for SHM | |
| Ali | Investigation of Misalignment Affects During Creep Testing on the Miniature Pin-Loaded and the Sub-Size Uniaxial Creep Tests Specimens | |
| Song et al. | Pressure cycling monitoring helps ensure the integrity of energy pipelines | |
| RU2643681C2 (en) | Method of strength and tightness testing of boiler equipment and pipelines elements | |
| JPS63228062A (en) | Predicting method for remaining life of metallic material | |
| Taia et al. | EXPERIMENTAL STUDY ON THE EFFICACY OF ULTRASOUND IN IN-SITU DETECTION OF CORROSION IN PALM OIL REFINING EQUIPMENT |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20110202 |