РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАСЧЕТУ

В расчетах элементов сварных конструкций, работающих в агрессивных средах, следует учитывать: 1) влияние физико-химического воздействия сварки на металл, качество сварного соединения и его конструкцию; 2) воздействие агрес­сивной среды; 3) доминирующий тип отказов (общая коррозия, МКК, коррозион­ное растрескивание).

Расчет можно производить по несущей способности из условий прочности и местной повреждаемости, а также сочетания этих предельных состояний.

Для случаев общей коррозии может быть использован метод расчета по допу­скаемому напряжению при растяжении с учетом изменения свойств металла под действием сварки и среды. Расчетная величина напряжений в сварных соедине­ниях в этом случае

см <х

где одоп, [ap]fe —допускаемые напряжения основного металла в исходном состо­янии и сварного соединения при коррозии; | /есм |а — коэффициент снижения проч­ности сварного соединения по сравнению с основным металлом в исходном состо­янии;^*^— коэффициент, характеризующий снижение прочности сварного соединения вследствие воздействия коррозионной среды; — эффективный коэффициент концентрации при коррозии. Приближенно ~ 1 -+- р* (&т — 1), где Р* — чувствительность металла к надрезу в среде; kT — теоретический коэф­фициент концентрации.

Например, толщина обечайки S и допускаемое давление рдоп сосуда или аппа­рата, работающего под давлением, в соответствии с изложенными соображени­ями могут быть

pD 2 Гсг’I* (S—2С

S = 2[o’]*—p + Cc + Cl’ Рдоп== D + S — Cz

5__ Q

(формулы применимы при условии—^0,1); D —внутренний диаметр со­суда или аппарата; Сс — припуск на коррозию сварного соединения; Сг — до­полнительный припуск по технологическим, монтажным и другим соображениям;

Сс= С • ^ —————————————- ——————

фициент, характеризующий изменение глубинного показателя коррозии сварного соединения по сравнению с основным металлом. Для определения эквивалентного напряжения можно воспользоваться энергетической теорией, в соответствии с которой

О экв = у + <7г)2 + (о* — Стз)2 н — (о3 — oj2 ;

для двухосного напряженного состояния оэкв = [/га2 —

При опасности коррозионного растрескивания конструкцию следует рассчи­тывать: а) по величине допускаемого напряжения [oplfe Для данной среды; б) по величине критических напряжений 0кр, вызывающих возникновение и развитие коррозионной трещины; в) по предельно допускаемой глубине коррозионной тре­щины или дефекта типа трещины. Расчетные напряжения определяют исходя из наиболее жесткого условия.

Расчет по допускаемому напряжению определяемому для данной

среды в соответствии с приведенными выражениями, является необходимым, но недостаточным условием прочности конструкции, если акр < [о’]*.

В свою очередь, в зависимости от кинетики коррозионного растрескивания следует принимать во внимание два предельных напряженных состояния: а) пре­дельное напряженное состояние, вызывающее возникновение и начало докрити — ческого роста трещины; это напряженное состояние характеризуется величиной пороговых напряжений опор, ниже которых в элементах конструкции, не имеющих начальных дефектов типа трещин, коррозионного растрескивания не наступает, к предельным напряжением о*р, соответствующим предельному коэффициенту

интенсивности напряжений Kiscc в материале, имеющем начальные дефекты; б) предельное напряженное состояние, соответствующее переходу докритического роста трещины в лавинное механическое разрушение. Это состояние характери­зуется соответствующим критическим напряжением сткр и связанным с ним коэф­фициентом интенсивности /ес. Условиями прочности в первом случае являются

°расч ^ ^пор (сткр)- Ki < Kiscc’, во втором случае Орасч ^кр! Лт /Сіс.

При выборе допускаемого предельного напряженного состояния (из условий предотвращения образования трещины или разрушения) следует исходить из тре­бований, предъявляемых к конструкции, заданного ресурса работы и кинетики развития коррозионной трещины для данной пары металл—среда.

В случае ^зар « ^разд, т. е. малого периода докритического роста трещины, расчет необходимо производить из первого условия—недопущения трещины. В случае продолжительной фазы докритического роста трещины расчет произ­водят как по первому условию (0пор, °кр> Kscc), так и по второму (окр, Кіс) С уче­том заданного ресурса работы конструкции.

В случае опасности коррозионного растрескивания в расчете необходимо учитывать остаточные сварочные напряжения, так как тогда действует принцип суперпозиции. Поэтому должно выдерживаться условие азп + а0Ст ^ Опор. т. е. 0ОСт ^ Опор — СГВН, откуда следует, что для повышения работоспособности кон­струкции необходимо принимать меры для снижения остаточных напряжений.

Таким образом, при расчете:

1) устанавливают и сопоставляют допускаемые растягивающие напряжения из условия прочности [о£] и допускаемые пороговые напряжения в данной среде [а.1ор];

2) если [<^]р < [0ГЭрс]’ то исполнительные элементы конструкции рассчи­тывают из условий прочности по [o^Jp, затем определяют допускаемый уровень остаточных напряжений 1оост] ^ [0пор cl — l°c^p*

3) если la£jp > [a„o[> CJ. то расчет ведут из условия предотвращения растре­скивания по [оПОр в этом случае необходимо предусмотреть меры для полного снятия остаточных напряжений.

Критические нагрузки окр при заданной величине I трещиноподобного де­фекта определяются из выражения

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Жук Н. П. Курс теории коррозии и защиты металлов. М., Металлургия, 1976, 472 с,

2. Княжева В. М., Читал В., Колотыркин Я. М. Роль избыточных фаз в коррозион­ной стойкости нержавеющих сталей. — Защита металлов, Т. XI, 1975, № 5, с. 531—552.

3. Розенфельд И. Л., Жигалова И. Л. Ускоренные методы коррозионЕшк испытаний металлов. М„ Металлургия, 1966. 348 с.

4. Стеклов О. И. Прочность сварных конструкций в агрессивных средах. М„ Ма­шиностроение, 1976. 200 с.

5. Черепанов Г. П. Механика хрупкого разрушения, М„ Наука, 1974. 640 с.

6. Черток Ф. К. Коррозионный износ и долговечность сварных соединений, Л„ Судостроение, 1977. 144 с.

7. Юрченко Ю. Ф., Агапов Г. И. Коррозия сварных соединений в окислительных

средах. М., Машиностроение, 1976. 150 с.

6 п/р — Винокурова В. А., т. 3

Updated: 28.02.2016 — 08:43