Разрушений поверхности

В начале восьмидесятых годов КР впервые было идентифицировано на газопроводах, проложенных в пустынных и полупустынных районах Средней Азии и Казахстана (газопроводные системы "Бухара —Урал", "Средняя Азия - Центр") [90]. По данным ПО "Югтрансгаз", на долю которого приходилось 20-30% от общего количества отказов линейной части магистральных газопроводов по бывшему СССР, причиной четвертой части разрушений являлось КР [48, 225]. В этом регионе высокая частота разрушений магистральных газопроводов сохраняется по настоящее время.

Блистеринг и расслоение металла в очаге разрушения отсутствуют. Эти явления характе,}ны для разрушений магистральных трубопроводов, связанных с наводороживанием металла (сульфидное растрескивание, перезащита и др.). Отмечаемое же в ряде актов технического расследования отказов магистральных газопроводов небольшое расслоение металла часто не является таковым, а, как правило, образуется при движении магистральной трещины и является следствием допустимой в настоящее время ликвационнои неоднородности стального листа по его толщине.

2.2. Предварительный анализ статистики разрушений магистральных газопроводов

вать в качестве параметра, пригодного для прогнозирования разрушений магистральных газопроводов.

МЕХАНИЧЕСКИХ РАЗРУШЕНИЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ, ЭКСПЛУАТИРУЮЩИХСЯ В УСЛОВИЯХ

2.2. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СТАТИСТИКИ РАЗРУШЕНИЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ.......................................................41

ГЛАВА 5. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ КОРРОЗИОННО-МЕХАНИЧЕСКИХ РАЗРУШЕНИЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ, ЭКСПЛУАТИРУЮЩИХСЯ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПУЛЬСИРУЮЩИХСЯ НАГРУЗОК............................................................................................101

В шестидесятых годах имело место несколько катастрофических разрушений магистральных газопроводов. Характерная особенность этих разрушений - распространение трещины по пилообразной траектории (см. фотографию на рис.46.1). В настоящее время хорошо известно, что для предотвращения хрупкого разрушения температура эксплуатации трубопровода должна превышать температуру перехода стали из "вязкого состояния в хрупкое, которая определяется методом DWTT. Однако механизм, вызывающий нестабильность направления распространения трещины, не получил до сих пор удовлетворительного теоретического объяснения. В этой статье рассматривается стационарное распространение хрупкой трещины по спиральной траектории. Предполагается, что трубопровод заключен в абсолютно жесткую и гладкую оболочку, которая трактуется как сильно упрощенная модель засыпки подземного трубопровода. Доказано, что существование спирального режима распространения стационарной трещины в системе "трубопровод+жесткая обойма" возможно только при отрицательных значениях продольного напряжения.

Показано, что многослойные трубы из тонколистовой стали 09Г2СФ, не со-йержащей дефицитных легирующих элементов, полностью обеспечивают исключение хрупких разрушений магистральных газопроводов в условиях севера. Остановлены преимущества многослойных труб в огношении предотвращения лавинных вязких разрушений.

В шестидесятых годах имело место несколько катастрофических разрушений магистральных газопроводов. Характерная особенность этих разрушений - распространение трещины по пилообразной траектории (см. фотографию на рис.46.1). В настоящее время хорошо известно, что для предотвращения хрупкого разрушения температура эксплуатации трубопровода должна превышать температуру перехода стали из вязкого состояния в хрупкое, которая определяется методом DWTT. Однако механизм, вызывающий нестабильность направления распространения трещины, не получил до сих пор удовлетворительного теоретического объяснения. В этой статье рассматривается стационарное распространение хрупкой трещины по спиральной траектории. Предполагается, что трубопровод заключен в абсолютно жесткую и гладкую оболочку, которая трактуется как сильно упрошенная модель засыпки подземного трубопровода. Доказано, что существование спирального режима распространения стационарной трешины в системе "трубопровод+жесткая обойма" возможно только при отрицательных значениях продольного напряжения.

Усталостное изнашивание (контактная усталость). Эпп вид изнашивания происходит и результате накопления повреждений и разрушений поверхности под влиянием циклических контактных нагрузок, вызывающих появление «ямою> выкрашивания. Усталостное изнашивание проявляется при трении, клчеппи или реже качении с проскальзыванием, когда контакт деталей является ечсредотчсппым.

При концентрации нагрузок в отдельных зонах поверхности зуба, например из-за деформации валов и зубчатых колес, возможны отдельные зоны контактных разрушений поверхности (рис. 24, в).

Следует различать контактную усталость поверхностных слоев, которая возникает при чистом качении и проявляется в развитии местных очагов разрушения (питтинг), и усталостный износ, когда при трении скольжения отделение микрообъемов поверхностей связано с усталостной природой разрушения. При разрушении поверхностей таких сопряжений, как кулачок—ролик, зубчатые передачи, опоры качения и др., могут иметь место оба вида; разрушения. При большем проскальзывании основную роль играет изнашивание, которое протекает•; интенсивнее, чем образование осповидных (питтинговых) разрушений поверхности, Адгезионное изнашивание связано с возникновением в локальных зонах контакта поверхностей интенсивного молекулярного (адгезионного) взаимодействия, силы которого превосходят прочность связей i материала поверхностных слоев с основным материалом, Образование адгезионных связей происходит в процессе

В. И. Тихонович и Ю. И. Короленко исследовали образцы высокопрочного чугуна в условиях трения со смазкой в контакте с серым чугуном; при небольшом нагреве (до 50° С) на поверхности высокопрочного чугуна отмечены довольно значительные разрушения и отдельные сколы [67]. С ростом температуры до 120° С поверхностный слой чугуна приобретает повышенную пластичность, деформация локализуется в этом слое и поверхность выглаживается. При этом значительных разрушений поверхности не наблюдали. Дальнейшее повышение температуры материала несколько изменяет микрорельеф поверхности в сторону более значительного разрушения, а работа образцов при нагреве до температуры 245° С приводит к еще большему увеличению геометрических параметров микрорельефа поверхности трения. Работа на последнем, режиме характеризовалась высоким и неустойчивым коэффициентом трения, наблюдались явления схватывания материала. Минимальный износ соответствовал температуре нагрева 90—100° С.

В этом сложном комплексе явлений, происходящих в тонких слоях поверхности изделий, один из процессов чаще всего доминирует, определяя скорости знашивания и вид разрушений поверхности. Последний является объективной характеристикой процесса, определяемой величиной и характером воздействующих нагрузок, величиной и режимом изменения во времени скоростей взаимного перемещения, родом трения, температурными условиями, количеством и качеством смазки, размерной и качественной характеристикой абразива и продуктов изнашивания, характеристикой образующихся на поверхности пленок, формой и размерами трущихся поверхностей и др. Решающее значение имеют состояние и свойства трущихся материалов, фактическая площадь касания, предел упругости, твердость, жесткость, теплофизическая характе-

Близкий характер разрушений поверхности при капельной эрозии и кавитации послужил основанием гипотезы о ведущей роли кавитационных явлений в ходе эрозионного разрушения лопаток паровых турбин каплями конденсата. Предполагается, что при малых скоростях и больших диаметрах капель преобладает кави-тационный механизм разрушения, так как иначе трудно объяснить причины разрушения материалов повторяющимися ударами капель при скоростях 10—20 м/с. При больших скоростях соударения (несколько сот метров в секунду) сила удара капли настолько велика, что повреждение происходит при одном ударе и размер повреждения соизмерим с диаметром ударяющей капли'.

Размеры и характер разрушений поверхности определяются интенсивностью кавитационного процесса и влиянием таких факторов, как загрязненность жидкости, температура и др.

И у поворотнолопастных, и у радиально-осевых гидротурбин характер кавитационных разрушений поверхности деталей одинаков. При внешнем осмотре обнаруживаются локальные крайне неравномерные поврежде-

Например, на Волжской ГЭС имени В. И. Ленина наблюдается прямая связь между интенсивностью эрозионных разрушений поверхности камеры и величиной зазора между торцевой кромкой лопасти и стенкой камеры {Л. 42]. Было установлено, что с уменьшением зазора объем эрозионных разрушений уменьшается, а появление повреждений на торцевой кромке лопасти вследствие щелевой кавитации приводит к интенсификации эрозии на поверхности камеры. Подобно этому наличие переменного зазора между лопастями и стенкой камеры, как уже указывалось, приводит к неравномерной эрозии поверхности по периметру камеры, а наличие грубых рисок после механической обработки, незашлифованных валиков сварных швов, выступов и впадин способствует появлению мелких локальных разрушений непосредственно за препятствиями.

Усталостное изнашивание (контактная усталость) происходит в результате накопления повреждений и разрушений поверхности под влиянием циклических контактных нагрузок, вызывающих появление «ямок» выкрашивания. Усталостное изнашивание проявляется при трении, качении или реже качении с проскальзыванием, когда контакт деталей является сосредоточенным.

Усталостное изнашивание (контактная усталость). Этот вид изнашивания происходит в результате накопления повреждений и разрушений поверхности под влиянием циклических контактных нагрузок, вызывающих появление «ямок» выкрашивания. Усталостное изнашивание проявляется при трении, качении или реже качении с проскальзыванием, когда контакт деталей является сосредоточенным.

Обнаруженное при одностороннем контакте с раствором щелочи уменьшение толщины образцов и наличие локальных разрушений поверхности обусловлены не непосредственным действием щелочи, а активацией щелочью кислорода воздуха, про-диффундировавшего через резину, адсорбированного на поверхности образца со стороны действия щелочи [19]. Более стойкой к одностороннему действию щелочи является резина, обладающая повышенной стойкостью к кислороду.