Preview

Advanced Engineering Research

Расширенный поиск

О выявлении трещиноподобных дефектов сварки существующими методами контроля качества

https://doi.org/10.23947/2687-1653-2021-21-1-89-95

Полный текст:

Аннотация

Введение. Обобщены материалы исследований, посвященных обеспечению работоспособности сварных конструкций опасных технических устройств — элементов нефтегазодобывающего оборудования. Систематизированы и представлены в виде схемы факторы, определяющие эксплуатационную прочность сварных соединений и конструкций. Описаны причины снижения их эксплуатационных свойств. Определена роль в обеспечении жизненного цикла конструкции объемных и трещиноподобных дефектов сварки, не обнаруженных при контроле качества на стадии изготовления и при определении остаточного ресурса в процессе эксплуатации. Предложены меры по улучшению практики выявления трещиноподобных дефектов при визуально-измерительном и ультразвуковом методах контроля качества сварных соединений.

Материалы и методы. В соответствии со СНиП 2.05.06–85 конструкции магистральных нефтегазопроводов, вертикальных цилиндрических резервуаров и другого нефтегазодобывающего оборудования (НГДО) изготавливают из спокойных и полуспокойных низкоуглеродистых и низколегированных сталей с временным сопротивлением до 686,5 МПа. Независимо от класса и уровня прочности стали должны хорошо свариваться всеми способами, предписанными нормативно-техническими документами (НТД). При этом независимо от состояния поставки эквивалент углерода Сэкв не должен превышать 0,46 %. Методы исследований — расчетно-экспериментальные. Для вычисления напряженно-деформированного состояния сварных соединений применялись методы:

  • конечных элементов (МКЭ),
  • механики разрушений с использованием коэффициента интенсивности напряжений Kt..

При оценке геометрических размеров трещиноподобных дефектов сварки задействованы методы математической статистики. Дефекты сварки выявлялись стандартными методами контроля качества, предписанными НТД и ГОСТами.

Результаты исследования. Рассмотрены сварные конструкции, работающие в режиме усталости. Проанализированы некоторые характерные для сварных соединений факторы. Показано, как они влияют на формирование прочностных эксплуатационных свойств. Установлена роль опасных трещиноподобных дефектов, которые с высокой вероятностью могут образовываться в сварных соединениях при изготовлении конструкций и при эксплуатации. Часто причиной является снижение показателей механических свойств из-за старения и потери пластичности вследствие случайных механических воздействий. Отмечено, что невозможно выявлять эти дефекты существующими методами контроля качества, как в процессе контроля при производстве, так и при диагностировании в процессе эксплуатации. Это снижает точность прогнозирования эксплуатационного ресурса работы сварной конструкции.

Обсуждение и заключение. Предложено внести в НТД требования:

  • к качеству сварных соединений опасных технических устройств НГДО,
  • по выявлению острых трещиноподобных дефектов с радиусом кривизны в пределах 0,1–0,25 мм.

Однако достоверность выявления таких дефектов применяемыми методами контроля остается низкой из-за человеческого фактора. Для повышения достоверности выявления острых трещиноподобных дефектов определены направления совершенствования ультразвукового контроля качества сварных соединений.

Об авторах

В. А. Передельский
ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет»
Россия

Передельский Виктор Андреевич, аспирант кафедры «Машины и автоматизация сварочного производства» 

344003, г. Ростов-на- Дону, пл. Гагарина, 1



В. Я. Харченко
ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет»
Россия

Харченко Виктор Яковлевич, преподаватель кафедры «Машины и автоматизация сварочного производства», кандидат технических наук, доцент

344003, г. Ростов-на- Дону, пл. Гагарина, 1



А. Л. Черногоров
ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет»
Россия

Черногоров Анатолий Лаврович, преподаватель кафедры «Машины и автоматизация сварочного производства», кандидат технических наук, доцент

344003, г. Ростов-на- Дону, пл. Гагарина, 1



С. В. Тихонов
ООО «Государственный аттестационный центр Московский регион Национального агентства качества сварки»
Россия


Список литературы

1. Лукьянов, В. Ф. Нормативная база технического регулирования в сварочном производстве : учеб. пособ. / В. Ф. Лукьянов, А. Н. Жабин, А. И. Прилуцкий. — Ростов-на-Дону : Изд-во ДГТУ, 2008. — 302 с.

2. Hesse, A.-C. On the effect of weld defects on the fatigue strength of beam welded butt joints / A-C. Hesse, T. Nitshcke-Pagel, K. Dilger // Procedia Structural Integrity. — 2018. — Vol. 13. — P. 2053–2058.

3. Металлические конструкции. В 3 т. / В. В. Горев, Б. Ю. Уваров, В. В. Филиппов [и др.] ; под ред. В. В. Горева. — 3-е изд., стер. — Москва : Высшая школа, 2004. — Т. 1. — 551 с.

4. Трещиностойкость металла труб нефтепроводов / А. Г. Гумеров, К. М. Ямалеев, Г. В. Журавлев, Ф. И. Бадиков. — Москва : Недра-Бизнесцентр, 2001. — 231 с.

5. Gosavi, P.D. Microstructure and mechanical properties correlation of weld joints of a high strength naval grade steel / P. D. Gosavi, K. K. Sarkar, S. K. Khunte [et al.] // Procedia Structural Integrity. — 2019. — Vol. 14. — P. 304–313.

6. Shen, W. Stress concentration effect of thin plate joints considering welding defects / W. Shen, Y. Qiu, L. Xu, L. Song // Ocean Engineering. — 2019. — Vol. 184. — P. 273–288.

7. Papatheocharis, T. Fatigue resistance of welded steel tubular X-joints / T. Papatheocharis, G. C. Sarvanis, P. C. Perdikaris [et al.] // Marine Structures. — 2020. — Vol. 74. — Art. 102809.

8. Лукьянов В. Ф. Оценка усталостной прочности сварных соединений с угловыми швами на основе анализа локального напряженного состояния / В. Ф. Лукьянов, А. А. Пархоменко, Д. В. Рогозин // Сварка и диагностика. — 2010. — № 6. — С. 16–19.

9. Куркин, А. С. Методика расчета ресурса сварных конструкций с наличием дефектов / А. С. Куркин, Э. Л. Макаров // Сварка и диагностика. — 2012. — № 5. — С. 41–44.

10. Hu, Y. A novel semi-analytical method for notch stress and fatigue strength analysis of tube-flange welded joints / Y. Hu, R. Yan, W. Shen [et al.] // International Journal of Fatigue. — 2020. — Vol. 141. — Art. 105860.

11. Полетаев, В. Ю. Влияние надреза на склонность сварных соединений к межзеренному разрушению / В. Ю. Полетаев, Д. В. Рогозин // Вестник Донского государственного технического университета. — 2015. — Т. 15, № 3 (82). — С. 28–34.

12. Primož Štefane. Effect of crack length on fracture toughness of welded joints with pronounced strength heterogeneity / Primož Štefane, Sameera Naib, Stijn Hertelé [et al.] // Procedia Structural Integrity. — 2018. — Vol. 13. — P. 1895–1900.

13. О погрешности измерения геометрических параметров сварного соединения с использованием шаблонов / А. Е. Шубочкин, М. А. Прилуцкий, Г. В. Зусман, Б. М. Кантер // Сварка и диагностика. — 2019. — № 6. — С. 41–45.

14. Сварка. Резка. Контроль. Справочник в 2 т. / Под общ. ред. Н. П. Алешина, Г. Г. Чернышева. — Москва : Машиностроение. — 2004. — 480 с.

15. Albuquerque, V. Thermal aging effects on the microstructure of Nb-bearing nickel-based superalloy weld overlays using ultrasound techniques / V. Albuquerque, C. Silva, E.P. Moura [et al.] // Materials & Design. — 2012. — Vol. 36. — P. 337–347.


Для цитирования:


Передельский В.А., Харченко В.Я., Черногоров А.Л., Тихонов С.В. О выявлении трещиноподобных дефектов сварки существующими методами контроля качества. Advanced Engineering Research. 2021;21(1):89-95. https://doi.org/10.23947/2687-1653-2021-21-1-89-95

For citation:


Peredelsky V.A., Harchenko V.Y., Chernogorov A.I., Tihinov S.V. On detection of crack-like welding defects by existing quality control methods. Advanced Engineering Research. 2021;21(1):89-95. https://doi.org/10.23947/2687-1653-2021-21-1-89-95

Просмотров: 39


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2687-1653 (Online)