RU2514072C1 - Способ определения касательных напряжений в стальных трубопроводах - Google Patents
Способ определения касательных напряжений в стальных трубопроводах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2514072C1 RU2514072C1 RU2012153604/28A RU2012153604A RU2514072C1 RU 2514072 C1 RU2514072 C1 RU 2514072C1 RU 2012153604/28 A RU2012153604/28 A RU 2012153604/28A RU 2012153604 A RU2012153604 A RU 2012153604A RU 2514072 C1 RU2514072 C1 RU 2514072C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- coercive force
- determining
- stresses
- stress
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области оценки технического состояния трубопроводов и может быть использовано для определения касательных напряжений в стальных трубопроводах надземной прокладки. Техническая задача решается тем, что в способе определения касательных напряжений в стальных трубопроводах, включающем изготовление образца в виде полого цилиндра из материала, аналогичного материалу конструкции, пошаговое нагружение образца, измерение показателей коэрцитивной силы на каждом шаге нагружения, с определенной ориентацией магнитного потока, формируемого в датчике коэрцитиметра, относительно образца, получение зависимости показателей коэрцитивной силы от величины напряжений в образце, измерение показателей коэрцитивной силы металла конструкции, определение величины напряжения с помощью полученной зависимости, в образце создают касательные напряжения путем приложения к нему крутящего момента, коэрцитивную силу измеряют вдоль оси образца или трубопровода дважды, ориентируя магнитный поток в противоположных направлениях, при этом для определения касательных напряжений в качестве показателя коэрцитивной силы принимают модуль разности измеренных значений коэрцитивной силы. 1 ил., 1 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области оценки технического состояния трубопроводов и может быть использовано для определения касательных напряжений в стальных трубопроводах надземной прокладки.
Известен способ определения напряженного состояния стальных конструкций, согласно которому растягивают образец материала, вырезанного из материала, аналогичного материалу конструкции, в процессе растяжения измеряют коэрцитивную силу. Получают зависимость коэрцитивной силы от приложенного напряжения для данного материала. Затем проводят измерения коэрцитивной силы металла конструкции и определяют напряженное состояние с помощью полученной зависимости (В.Ф.Мужицкий, Б.Е.Попов, Г.Я.Безлюдько. Магнитный контроль напряженно-деформированного состояния и остаточного ресурса стальных металлоконструкций подъемных сооружений и сосудов, работающих под давлением. // Дефектоскопия. - 2001. - №1. - С.38 - 46).
Известен способ определения напряжений, основанный на получении при растяжении образцов металла с различной деградацией структуры, зависимостей анизотропии коэрцитивной силы от растягивающих напряжений в образцах и оценке напряжений в конструкции с помощью полученных зависимостей с учетом фактической структуры металла (патент РФ №2281468, опубл. 10.08.2006 г.).
Недостатками известных способов являются:
1. Значительная погрешность определения напряжений (около 30-40%), обусловленная тем, что при испытании образцов металла на растяжение происходит поперечная деформация сжатия, которая в значительной степени влияет на измеряемую коэрцитивную силу и, соответственно, на построенную зависимость.
2. Невозможность определять напряжения при сложнонапряженном состоянии металла конструкции, например осевые, кольцевые и касательные напряжения в стенках трубопроводов.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ определения механических напряжений в стальных трубопроводах, включающий изготовление образца в виде полого цилиндра из материала, аналогичного материалу конструкции, нагружение образца созданием в нем избыточного внутреннего давления жидкой или газовой среды или его изгибом, получение зависимости коэрцитивной силы от величины напряжений в образце. Далее измеряют коэрцитивную силу действующего трубопровода и определяют его напряженное состояние с помощью полученной зависимости (патент РФ №2439530, опубл. 10.01.2012 г.).
К недостаткам способа относят невозможность определять касательные напряжения в стенках трубопроводов.
Технической задачей изобретения является расширение возможностей способа, а именно возможности определения касательных напряжений в стенках трубопроводов.
Поставленная задача решается тем, что в способе определения касательных напряжений в стальных трубопроводах, включающем изготовление образца в виде полого цилиндра из материала, аналогичного материалу конструкции, пошаговое нагружение образца, измерение показателей коэрцитивной силы на каждом шаге нагружения, с определенной ориентацией магнитного потока, формируемого в датчике коэрцитиметра, относительно образца, получение зависимости показателей коэрцитивной силы от величины напряжений в образце, измерение показателей коэрцитивной силы металла конструкции, определение величины напряжения с помощью полученной зависимости, согласно изобретению в образце создают касательные напряжения путем приложения к нему крутящего момента, коэрцитивную силу измеряют вдоль оси образца или трубопровода дважды, ориентируя магнитный поток в противоположных направлениях, при этом для определения напряжений в качестве показателя коэрцитивной силы принимают модуль разности измеренных значений коэрцитивной силы.
На чертеже представлена зависимость модуля разности значений коэрцитивной силы, измеренных вдоль оси трубопровода в двух взаимно противоположных направлениях |ΔН| от касательных напряжений τ в образце.
Приведены результаты определения касательных напряжений по результатам измерения коэрцитивной силы в контрольных точках.
Способ реализуют следующим образом.
Изготавливают цилиндрический полый образец металла из материала, аналогичного материалу трубопровода, напряженное состояние которого необходимо определить. Один конец образца жестко закрепляют, к другому - прикладывают крутящий момент для создания касательных напряжений в образце, например, при помощи рычага и грузов.
Касательные напряжения пошагово увеличивают. Для каждого шага нагружения определяют напряжения в образце расчетным или другим способом, например, с помощью электротензоизмерений.
На каждом шаге нагружения измеряют коэрцитивную силу, при этом магнитный поток датчика коэрцитиметра ориентируют вдоль оси образца. Измерения выполняют дважды во взаимно противоположных направлениях. Строят зависимость модуля разности значений коэрцитивной силы |ΔН| от касательных напряжений τ в образце (см. чертеж).
Дважды измеряют коэрцитивную силу металла конструкции, ориентируя датчик вдоль оси во взаимно противоположных направлениях.
Определяют касательные напряжения с помощью полученной зависимости.
Пример
Необходимо определить касательные напряжения в надземных трубопроводах газа компрессорной станции, которые могут быть вызваны перемещением подземного коллектора в результате подвижек грунта. Трубопровод выполнен из труб марки стали 17Г1С. Диаметр трубопровода 530 мм, толщина стенки трубы 10 мм. При помощи токарного станка из бесшовной трубы марки, выполненной из стали 17Г1С, изготавливают образец - полый цилиндр в масштабе 1:5 к реальному трубопроводу (диаметр образца 106 мм, толщина стенки 2 мм). Длина образца 1 м.
Монтируют электротензорезисторы на образце под углом 45 град относительно оси образца для измерения касательных напряжений.
Один конец образца жестко фиксируют, ко второму концу образца прикрепляют рычаг длиной 1 м. На конец рычага устанавливают грузы различной массы. Создают пошагово касательные напряжения с шагом 4,0 МПа, которые измеряют электротензорезисторами, вплоть до создания касательных напряжений 132 МПа.
На каждом шаге испытания дважды измеряют коэрцитивную силу стенки образца, ориентируя датчик коэрцитиметра вдоль оси образца: при первом измерении магнитный поток датчика коэрцитиметра направлен на рычаг, при втором - на защемленный конец образца.
Строят график зависимости модуля разности двух измеренных значений коэрцитивной силы от касательных напряжений (см. чертеж).
На контролируемом трубопроводе компрессорной станции определяют сечение, в котором необходимо провести определение касательных напряжений, отмечают три контрольные точки. Вследствие того, что касательные напряжения теоретически одинаковы по сечению трубопровода, то касательные напряжения, определяемые в контрольных точках должны быть также равны с учетом погрешности.
Фрагментарно удаляют тепло-, вибро- и шумоизоляцию с поверхности трубы в месте измерения на протяженности 0,5 м.
В каждой из контрольных точек дважды измеряют коэрцитивную силу металла трубопровода, устанавливая датчик коэрцитиметра вдоль оси трубопровода, ориентируя магнитный поток, создаваемый датчиком коэрцитиметра во взаимно противоположные стороны. Первое измерение выполняют таким образом, чтобы магнитный поток был направлен по ходу газа, второе - в противоположном направлении. Рассчитывают модуль разности измеряемых значений коэрцитивной силы.
Результаты измерения представлены в таблице
| Номер | Значение | Значение | Модуль разности значений |
| точки | коэрцитивной | коэрцитивной | коэрцитивной силы, |
| измерения | силы, | силы, | измеренных вдоль оси |
| измеренной по | измеренной | трубопровода в двух взаимно | |
| ходу газа, | против хода | противоположных | |
| А/м | газа, А/м | направлениях, А/м | |
| 1 | 360 | 460 | 100 |
| 2 | 280 | 400 | 120 |
| 3 | 350 | 435 | 85 |
По полученной зависимости (см. чертеж) определяют, что касательные напряжения в выбранном сечении трубопровода составляют 120±10 МПа.
Claims (1)
- Способ определения касательных напряжений в стальных трубопроводах, включающий изготовление образца в виде полого цилиндра из материала, аналогичного материалу конструкции, пошаговое нагружение образца, измерение показателей коэрцитивной силы на каждом шаге нагружения с определенной ориентацией магнитного потока, формируемого в датчике коэрцитиметра, относительно образца, получение зависимости показателей коэрцитивной силы от величины напряжений в образце, измерение показателей коэрцитивной силы металла конструкции, определение величины напряжения с помощью полученной зависимости, отличающийся тем, что в образце создают касательные напряжения путем приложения к нему крутящего момента, коэрцитивную силу измеряют вдоль оси образца или трубопровода дважды, ориентируя магнитный поток в противоположных направлениях, при этом для определения касательных напряжений в качестве показателя коэрцитивной силы принимают модуль разности измеренных значений коэрцитивной силы.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012153604/28A RU2514072C1 (ru) | 2012-12-11 | 2012-12-11 | Способ определения касательных напряжений в стальных трубопроводах |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012153604/28A RU2514072C1 (ru) | 2012-12-11 | 2012-12-11 | Способ определения касательных напряжений в стальных трубопроводах |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2514072C1 true RU2514072C1 (ru) | 2014-04-27 |
Family
ID=50515503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012153604/28A RU2514072C1 (ru) | 2012-12-11 | 2012-12-11 | Способ определения касательных напряжений в стальных трубопроводах |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2514072C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115824841A (zh) * | 2023-02-07 | 2023-03-21 | 浙大城市学院 | 一种岩土体拉剪与压剪耦合应力测量方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1763859A1 (ru) * | 1990-12-05 | 1992-09-23 | Всесоюзный государственный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт "Внипиэнергопром" | Способ определени касательных напр жений |
| RU2269104C2 (ru) * | 2004-02-05 | 2006-01-27 | Институт проблем машиностроения Российской академии наук | Устройство определения напряжения, пропорционального крутящему моменту вала |
| RU2281468C1 (ru) * | 2005-03-14 | 2006-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Уралтрансгаз" (ООО "Уралтрансгаз") | Способ определения механических напряжений в стальных конструкциях |
| RU2439530C1 (ru) * | 2010-08-02 | 2012-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Способ определения механических напряжений в стальных конструкциях |
-
2012
- 2012-12-11 RU RU2012153604/28A patent/RU2514072C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1763859A1 (ru) * | 1990-12-05 | 1992-09-23 | Всесоюзный государственный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт "Внипиэнергопром" | Способ определени касательных напр жений |
| RU2269104C2 (ru) * | 2004-02-05 | 2006-01-27 | Институт проблем машиностроения Российской академии наук | Устройство определения напряжения, пропорционального крутящему моменту вала |
| RU2281468C1 (ru) * | 2005-03-14 | 2006-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Уралтрансгаз" (ООО "Уралтрансгаз") | Способ определения механических напряжений в стальных конструкциях |
| RU2439530C1 (ru) * | 2010-08-02 | 2012-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Способ определения механических напряжений в стальных конструкциях |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115824841A (zh) * | 2023-02-07 | 2023-03-21 | 浙大城市学院 | 一种岩土体拉剪与压剪耦合应力测量方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2575036C (en) | Buried pipe examining method | |
| WO2016092869A1 (ja) | 部材の状態評価方法 | |
| US20140069203A1 (en) | Multiple specimen testing | |
| CN107300432B (zh) | 一种用于实现现场自适应索力测量的方法和装置 | |
| KR20150078894A (ko) | 배관 감육 검사장치 및 검사방법 | |
| WO2013071673A1 (zh) | 一种机械复合管结合强度的评价方法 | |
| Zhao et al. | Optical fiber sensing of small cracks in isotropic homogeneous materials | |
| Wong et al. | Fatigue damage monitoring of a cast iron pipeline using distributed optical fibre sensors | |
| CN103868808A (zh) | 一种冷拔高强钢丝裂纹扩展速率的简易检测方法 | |
| Yang et al. | Full-scale experimental investigation of the fracture behaviours of welding joints of APL X80 wide plate based on DIC technology | |
| RU2514072C1 (ru) | Способ определения касательных напряжений в стальных трубопроводах | |
| RU2281468C1 (ru) | Способ определения механических напряжений в стальных конструкциях | |
| RU2536783C1 (ru) | Способ определения ресурса металла трубопроводов | |
| RU2439530C1 (ru) | Способ определения механических напряжений в стальных конструкциях | |
| Lancaster et al. | Strain concentrations in pressurized dented pipes | |
| RU2521714C1 (ru) | Способ определения механических напряжений в стальных трубопроводах | |
| Doubov et al. | The experience of gas pipeline stress-strain state control with usage of the metal magnetic memory method as compared with conventional methods and stress control means | |
| Levold et al. | Strength and deformation capacity of corroded pipe-laboratory tests and FEM analyses | |
| CN2606894Y (zh) | 混凝土限制膨胀收缩装置 | |
| RU2654154C2 (ru) | Способ определения остаточного ресурса трубопровода | |
| Sumita et al. | Measurement and material modeling of biaxial work-hardening behavior for pure titanium sheet | |
| Li et al. | Fatigue life prognosis study of welded tubular joints in signal support structures | |
| Riley et al. | Prediction and validation of multi-axial stress state effects on creep failure of pre-compressed 316H stainless steel | |
| Wainstein et al. | Ductile instability analysis of HSLA coiled tubing | |
| RU2014109580A (ru) | Способ определения срока службы трубопровода |