Page 48 - Zmist-n4-2015

Виконано [5, 6] аналіз для визначення коефіцієнтів інтенсивності напружень
(КІН) для трубопровідних систем, на які діє внутрішній тиск. Щоб оцінити їх
довговічність, використали насамперед аналітичні залежності для визначення
КІН K I біля вершини тріщини розміром a (глибина тріщиноподібного дефекту) у
досліджуваних елементах конструкції. Це дає змогу встановити критеріальні зна-
чення глибини тріщини: a < a th, за якого не спостерігали подальшого розвитку
тріщиноподібного дефекту та a ³ a fc, за якого є можливим спонтанне зростання
тріщини, що призведе до крихкого руйнування елемента конструкції.
Об’єкт дослідження. Досліджено
трубопроводи живильної води з внут-
рішнім тиском (p = 11,67 МPа), у стін-
ках яких трапляються внутрішні цент-
ровані еліптичні тріщини (рис. 1).
Варто зазначити, що внаслідок су-
місної дії воденьвмісного середовища та
зовнішніх чинників КІН може різко
зростати, досягаючи критичного зна-
чення суттєво швидше від очікуваного
терміну, а отже, достовірно визначити Рис. 1. Внутрішня центрована еліптична
перехід з відносно безпечної глибини тріщина в стінці труби: 2a – глибина
тріщини на потенційно небезпечну стає тріщини; 2c – ширина тріщини;
все складніше. Тому тут пропонується R i – внутрішній радіус.
поряд з a th та a fc визначати ще деяке a ,
* Fig. 1. An internal embedded elliptical crack
згідно з описаним раніше [6] алгорит- in a pipeline wall: 2a – crack depth;
мом та співвідношенням 2c – crack thickness; R i – internal radius.
F
( t / ) (dKs × I / da ) = ( / )a t . (1)
Особливість такого методу полягає в тому, що існує конкретне значення
(a/t) , починаючи з якого різко зростає швидкість зміни КІН. Значення a , яке від-
* *
повідає (a/t) розглядатимемо як характеристичне для оцінювання довговічності
*
трубопровідних систем із потенційними тріщиноподібними дефектами.
Аналітичні співвідношення. Розглядали кільцеву еліптичну тріщину в стінці
пустотілого циліндра (рис. 1). КІН визначали за такими співвідношеннями [7]:
a
K = F s p , (2)
Ia
 a  2  a  4
M + M 2   + M 3  
1
p t t   t  
де s = 2 ; R a = R i + ; F = ;
 R  2 Q
 a  - 1
 R i 
 a  1,65 0,05 0,29
Q = 1 1,464+   ; M 1 1; = M = ; M = .
3
2
 c   3 2   3 2 
a
a
0,11+   0,23 +  
 c   c 
Результати та їх обговорення. Згідно з експериментальними результатами,
визначені [8] константи n, C системи “матеріал–середовище”, а саме “сталь 16ГС–
воденьвмісне середовище” та K th, K fc, які далі будуть використані у розрахунках
(табл. 1). Тут також наведено критеріальні значення КІН для визначення безпеч-
ної та недопустимої глибин тріщиноподібного дефекту.

47