ОСОБЕННОСТИ РАЗРУШЕНИЯ ТОНКИХ СТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ

Рим Наилевич Хасанов, Виктория Александровна Гафарова, Валерий Юрьевич Пивоваров, Искандер Рустемович Кузеев

Аннотация


Разрушения при реализации аварий в нефтегазовой отрасли отличаются высвобождением энергетического потенциала углеводородов и многостадийностью. Нередко вторичные разрушения бывают более значительными и вуалируют первичные акты разрушения, поэтому при расследовании причин аварии возникают трудности, связанные с определением механических характеристик стали. Разрушенные фрагменты не позволяют изготовить стандартные образцы для механических испытаний, поэтому ограничиваются оценкой твердости стали или изготовлением и испытанием стандартных образцов, захватывая металл, непосредственно не прилегающий к зоне разрушения. Поэтому актуальной задачей является определение механических характеристик на компактных образцах. Предлагаемые результаты являются фрагментом всесторонних исследований особенностей оценки механических характеристик с применением нестандартных образцов из различных марок сталей.Авторы поставили цель – уточнить полученные ранее результаты по определению механических характеристик стальных плоских компактных образцов, таких как удельная работа разрушения, пределы прочности и текучести, относительное удлинение. Следующая задача связана с оценкой влияния объема металла, подвергнутого испытанию для определения механических характеристик. Исследовали также, как меняются магнитные характеристики стальных образцов при утонении.Испытание представительной пробы стальных образцов различных марок подтвердило полученные ранее результаты, которые сводятся к тому, что увеличение толщины испытуемых образцов приводит к формированию степенной или логарифмической зависимости удельной работы разрушения. Эта зависимость, независимо от марки стали, асимптотически приближается к удельной работе разрушения стандартных плоских образцов минимальной допустимой толщины. Показано также, что фактический объем образца, который участвует в акте деформирования и разрушения, влияет на результат определения механических характеристик.Показано экспериментально, что тангенциальная составляющая напряженности магнитного поля имеет монотонно убывающий характер при утонении образца. Однако при этом образуются экстремумы, которые указывают на перестройку системы при утонении. Построенная методом наименьших квадратов линия тренда пересекает ось абсцисс (ось абсцисс – толщина пластины) на значение 0,01 мм. Это значение можно определить как верхнее значение предела изменения дробно размерного слоя.

Ключевые слова


компактные образцы;работа разрушения;предел текучести;предел прочности;сталь;compact samples;fracture work;yield strength;tensile strength;steel;

Полный текст:

PDF

Литература


Khasanov R.N., Valiev A.S., Kuzeev I.R. Assessment of Mechanical Characteristics of Steel Subject to Cyclic Loads Effect on Non-Standard Compact Specimens // MATEC Web of Conferences 224, 04025 (2018) https://doi.org/10.1051/matecconf/201822404025.

Khasanov R.N., Valiev A.S., Kuzeev I.R. Assessment of Steel Mechanical Characteristics of Non-Standard Compact Specimens under Statistical Tests // MATEC Web of Conferences 224, 03010 (2018) https://doi.org/10.1051/ matecconf/201822403010.

Abdulganiev M.R., Khasanov R.N., Gafarova V.A. Determination of Specific Failure Work on Compact Steel Samples // Materials of Science Forum. 2019. Vol. 945, pp 569-573 doi:10.4028/www.scientific.net/MSF.945.569.

Hasanov R.N., Valieva A.S., Kuzeev I.R. Development of the Algorithm for Determination of Mechanical Properties of Steel 20 with Different Levels of Cumulative Fatigue Damage with the Application of Compact Samples // Solid State Phenomena Submitted. 2018. Vol. 284. P. 581-586. doi:10.4028/www.scientific.net/SSP.284.581

Zhao-Xi Wang, Hui-Ji Shi, Jian Lu, Pan Shi, Xian-Feng Ma. Nuclear Engineering and Design Small Punch Testing for Assessing the Fracture Properties of the Reactor Vessel Steel with Different Thicknesses // Nucl. Eng. Design. 2008. No. 12 (238). P. 3186-3193.

Hyde T.H., Sun W., Williams J.A. Requirements for and Use of Miniature Test Specimens to Provide Mechanical and Creep Properties of Materials: a Review // International Materials Reviews. July 2007. No. 52. P. 213-255.

Blagoeva D.T., Hurst R.C. Application of the CEN (European Committee for Standardization) Small Punch Creep Testing Code of Practice to a Representative Repair Welded p91 Pipe // Materials Science and Engineering A. 2009. P. 510-511(C), 219-223.

Херцберг Р.В. Деформация и механика разрушения конструкционных материалов. М.: Металлургия, 1989. 576 с.

Рахимкулов Р.Р. Разработка метода оценки критического коэффициента интенсивности напряжений сварного соединения из тонколистовой стали: дис. … канд. техн. наук. Уфа, 2011. 24 с.

Самигуллин Г.Х. Обеспечение безопасной эксплуатации производственных сооружений нефтегазовых предприятий на основе критерия живучести: дис. … д-ра техн. наук. Уфа, 2016. 270 с.

Gianola D.S., Eberl C. Micro- and Nanoscale Tensile Testing of Materials // JOM. 2009. Vol. 61. № 3. URL: www.tms.org/jom.html.

Chang Hee Suh, Yun-Chul Jung, Young Suk Kim. Effects of Thickness and Surface Roughness on Mechanical Properties of Aluminum Sheets // Journal of Mechanical Science and Technology. 2010. No. 24 (10). P. 2091-2098.

Кузеев И.Р., Наумкин Е.А., Савичева Ю.Н., Попова С.В. Поверхность и поверхностные явления. Уфа: Нефтегазовое дело, 2008. 144 с.

Терентьев В.Ф. Усталость металлических материалов. М.: Наука, 2003. 254 с.

Кузеев И.Р., Наумкин Е.А. Роль поверхности в механизмах образования и разрушения структур в системе углеводород–вода // Нефтегазовое дело. 2003. № 1. С. 365-371.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ogbus-2019-2-94-111

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.