Способ локализации разрушения металлических сварных оболочек

 

1. способ ЛОКАЛИЗАЦИИ РАЗРУШЕНИЯ .МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СВАРНЫХ ОБОЛОЧЕК , Преимущественно газопроводов. при котором на корпус оболочки приваривают усиливающие элементы, о тл и ч а юта, и и с я тем, что, с целью повышения эффективности локализации , усиливающие элементы выполняют в виде прутковых накладок с переменным радиусом кривизны. 2.Способ по П.1,. о т л и ч а ющ и и с я там, что прутковые накладки располагают симметрично .относительно прутковой накладки, выполненной в виде кольца, по спирали, угол : наклона витков которой к продольной оси оболочки изменяют от 90 до 7020° .3 .Способ по п.1 о т л и ч а ю- Q щ и и с я тей, что на участках пред-в полагаемого появления трещины или имеющейся трещины прутковые накла;р и f(fi располагают, огнбаш ее с двух сторон| мм - направлению ее | под углом 15-75 развития. §

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК

28 00

Г

j т с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1:: М

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ Н0МИТЕТ СССР

МЮ МЮПЙ"ИЙ 9 (21) 3353293/25-27 .

{22) 06.11.81 (46) 07.05.83. Бюл. 9 17 (72) И.Д.Грудев и В.А.Маэур (7l) Ордена. Трудового Красного Зна. мени центральный научно-исследова тельский и проектный институт строи.тельных металлоконструкций ЦНИИпроектстальконструкция (53). 621.791.011(088.8) (56);1; Патент США М .400154, кл. 148-16.5, .1974.

-2. Патент CldA 9 2325113, кл. 148-127, .1943.

3. Авторское свидетельство СССР .

9 688754, кл. F 16 В 9/02, 1979,.

4. Патент CILIA 9 3870350, кл. F 16 4 13/02, 1975(прототип).

{54) (57) L ° СПОСОБ ЛОКАЛИЗАЦИИ РАЗРУШЕНИЯ, МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СВАРНЫХ ОБОЛОЧЕК, преимущественно газопроводов,,.Я()„„1016120,А нрн котором на корпус оболочки ириваривают усиливакщие элементы, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повыиения эффективности лока-. лизации, усиливакщие элементы выполняют в виде прутковых накладок с переменныМ радиусом кривизны.

2. Способ по п.l,, о т л и ч а юшийся тем, что прутковые накладки располагают симметрично относительно прутковой накладки, выполненной в виде кольца, по спирали, угол . наклона витков которой к продольной оси оболочки изменяют от 90 до 7020о

3. Способ по п.l, о т л и ч а ю- шийся тем, что на участках пред-3 полагаемого появления трещины или уже имеющейся трещины прутковые накладки располагают, огибая ее с двух сторон под углом 15-75 к направлению ее развития.

Ф %

1016120

Изобретение относится к сварке, в частности к способам локализации разрушения металлических сварных оболочек,. и может быть использовано для предотвращения аварийного развития трещин в магистральных газопро- 5 ,водах высокого давления, а также .в кожухах доменных печей и конвертеров н т.д.

Известны способы локализации разрушения металлических листовых обо- 10 лочек, например магистральных газопроводов, при лавийном распростране-нии трещин путем включения в средней части по длине газопровода одного илн нескольких участков кольцевой 15 формы повышенной прочности flj-f33.

Эти решения предусматривают прикрепление к телу оболочки усиливающих элементов путем вварки трубчатых секций в одном случае многослойных,-а в другом — усиленных сплошной наклад" кой, т.е. фактически той же многослойной.

Трубчатые секции, ввариваемые в тело оболочки (трубопровода), являются трещиноуловителями. Каждая такая секция состоит из обечайки с сопротивлением распространению трещины выше, чем тело оболочки и дополнительной сплошной накладки, т.е. труб- g0 чатая секция является зоной повышенной вязкости и служит для торможения трещины.

Однако случаи аварий магистральных газопроводов показывают, что эффективность известных способов недостаточна: трещины разрывают кольцевые участки повышенной прочности или вязкости (не говоря уже о сварных швах) . наиболее близким по технической 40 сущности к изобретению является способ локализации разрушения металли- . ческих сварных оболочек, преимущест-, венно газопроводов, при котором на корпус оболочки прьваривают усилива" 45 ющие элементы (4).

Недостатком этого решения явля»: ется низкая сопротивляемость дальнейшему развитию трещин при большой трудоемкости производства работ.

Целью изобретения является повышение эффективности локализации.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу локализации разрушения металлических сварных оболочек, преимущественно газопроводов, при котором на корпус оболочки приваривают усиливающие элементы, усиливающие элементы выполняют в виде прутковых накладок с переменным 60 радиусом.

Кроме того, прутковые накладки располагают симметрично относительно . прутковой накладки, выполненной в виде кольца, по спирали, угол накло- 65 на витков которой к продольной оси оболочки изменяют от 90 до 70-20О.

Иа участках предполагаемого появления трещины или уже имеющейся трещины прутковые накладки располагают, огибая ее с двух сторон под углом

15-75О к направЛению ее развития.

Способ нацелен на изменение напавления развития трещины и уже сама . рещина в результате этого обеспечивает разгрузку края трещины либо эа счет истекания газа, либо за счет того, что берега трещины оказываются перпендикулярными малой компоненте напряжений, именно это ее свойство и обеспечивает высокую эффективность способа.

При этом в качестве усиливающих элементов приняты прутковые накладки. Наплавка усиливающего линейного элемента только sa счет сварочной проволоки (наплавленного сварного шва) нерациональна, так как повышается трудоемкость и увеличиваются температурные воздействия (структурные и силовые). Пруток (линейный элемент) выполняет функции силового воздействия, а сварной шов лишь передает эти воздействия на оболочку.

На фиг,l представлен вариант, при котором усиливающие элементы выполняют в виде симметричных ловушек с центральными кольцами; на фиг.2— вариант расположения накладок с двух концов трещины под острым углом.

Способ локализации разрушения металлических листовых оболочек 1 осуществляется путем приварки на корпус оболочки усиливающих элементов 2. Последние выполняют в виде прутковых накладок и приваривают к оболочке сплошным швом по кривой с переменным радиусом кривизны.

При этом может быть два варианта расположения усиливающих элементов.

В первом случае (фиг.l) на оболочку 1, например трубу магистрального трубопровода высокого давления, приваривают усиливающие элементы 2 из прутковых накладок, располагая их через .интервалы, которые устанавливаются каждый раэ индивидуально, составляя примерно 100-200 м, и зависит от эксплуатационных условий (давления в трубопроводе, температура окружающей среды, материала и конструкции трубопровода).

Усиливающие элементы приваривают сплошным швом и располагают по спирали с переменным углом подъема. При,чем первый виток спирали выполняется под постоянным углом подъема, наприм ер, d.= 20

Угол подъема следующего витка спирали постоянно увеличивается от

20 до 90, третий виток образует.

1016120

Ржиростромяюи ояся

Юю8 замкнутое центральное кольцо 3 под прямым углом к образующей оболочке.

По другую сторону центрального кольца также приваривают витки спирали, симметричные первым. Таким образом, образуют симметричные ловушки трещин, установленные на оболочке трубопровода примерно через 100-200 м.

Трещина, возникшая на теле оболочки на участке между ловушками, подойдя к первому витку спирали, 10 поворачивает.и распространяется вдоль нее. Таким образом трещина вынуждена проходить значительно больший путь на единице длины трубы и скорость распространения ее падает. Трещина 15 проходит длиннее путь и преодолевает большее сопротивление, чем на участке без спирали для прохождения такой же единицы длины трубы.

- Как только скорость распростране- щ ния трещины на единицу длины газопровода станет меньше скорости разрядки

Упругой энергии,т.е. скорости падения.давления газа и-снижения степени упругой деформации трубы, трещина остановится.

Форма спирали с переменным углом подъема не только уменьшает длину ловушек трещин, но и позволяет ..при больших запасах упругой энергии произвести закольцовку..трещины вдоль третьего витка, что также приводит к прекращению процесса разрушения.

Второй. вариант.локализаци»: разрушения металлических листовых оболочек предусматривает поворот и предотвраще. ние развития аварийных трещин, напри-. ,мер, на кожухах доменных печей (фиг.2). Усиливаю»„»ие элементы 2 в виде прутковых накладок приваривают сплошным maoM к поверхности оболочки 4О

1, располагая их с двух концов в зоне.предполагаемой трещины или же уже имеющейся распространяющейся трещины на расстоянии 10-30 см от ее вершин под углом <А= 35-75 к направлению ее 45

ВНИИПИ Заказ 3284/15

Тираж 1106 . Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород,уЛ.Проектная,4 развития по дугам переменной кривиз ны, обращенным к трещине вогНутой стороной.

При приближении вершин трещины к усиливающим элементам 2 трещина поворачивает и дальше распространя-. ется вдоль них до тех пор, пока вершины трещины не расположатся приблизительно параллельно направлению максимальных напряжений, которые и способствовали ее развитию. В этот момент трещина гарантированно прекращает свое развитие, поскольку прекращается действие напряжений, способствующих ее росту.

Высота сечения Усиливающих элементов 2 и высота сварных швов, при" крецляющих их, подбирается в зависимости ът марки стали, угла наклона к линии распространения трещины, а также толщины стенки оболочки. 3.

Способ локализации разрушения металлических листовых .оболочек позволяет, например, гарантированно оста-. навливать процесс лавинного разрушения магистральных трубопроводов на небольших участках, управлять процессом разрушения, используя свойства самой распространяющейся трещины для остановки ее развития, повышает надежность работы сварных оболочек. при минимальных материальных трудовых затратах, что дает значительную экономию .стали и трудозатрат, идущих сейчас на аварийный ремонт. газопрово-. дов. Время аварийных остаНовок эксплуатации газопроводов сокращается до минимума, что также дает воэможность сократить убытки, связанные с этими остановками, позволяет эксплуатировать листовые. конструкции, например кожухи доменных печей, при докритическом развитии трещин, что значительно сокращает количество остановок тех- нологического процесса для текущего ремонта, а это обеспечивает эначитель ный экономический эффект.