О ресурсных испытаниях на лабораторном оборудовании

Abstract

В статье обсуждается концепция проведения ресурсных испытаний труб на лабораторных образцах. Проведение лабораторных испытаний в дополнение к стендовым позволит не только увеличить выборку и более точно учесть вариацию свойств внутри различных плавок и партий произведенного металла, но и привести к существенной экономии временных и финансовых затрат на верификацию расчетных моделей дефектов в трубах. Построены цифровые модели трубы и лабораторного образца с дефектами с приложением к ним эксплуатационных нагрузок (циклическое внутреннее давление при перекачке нефти и изгибающий момент). В рамках разработки цифровой модели трубы с дефектом проводился расчет напряженно деформированного состояния (НДС) в области дефекта (с учетом фактических параметров дефекта) с последующей оценкой эквивалентных напряжений в области дефекта. Эквивалентные напряжения рассчитывались для перехода от нагрузок в трубопроводе к нагрузкам при испытании лабораторных образцов. Проведены натурные испытания труб после длительных сроков эксплуатации с искусственными дефектами. В процессе натурных испытаний с помощью неразрушающих методов контролировали параметры искусственных дефектов, а также величину инкубационного периода их роста. Лабораторные образцы с искусственными дефектами были изготовлены из труб нефтепроводов, которые находились в эксплуатации. Проведены лабораторные циклические испытания образцов с дефектами. Нагрузки на образцах при испытаниях задавались в виде продольного усилия на торце захватов, при котором эквивалентные напряжения в вершине трещины в цифровой модели образца соответствуют эквивалентным напряжениям в вершине трещины в цифровой модели трубы. Проведено сопоставление полученных результатов ресурсных испытаний на лабораторном оборудовании с данными моделирования и результатами натурных испытаний. Значения долговечности образцов, полученных при лабораторных и стендовых испытаниях, различались на 5,1 %. The article discusses the concept of conducting durability tests of pipes on laboratory specimens. Conducting laboratory tests in addition to bench tests will not only increase the sample and more accurately take into account the variation in properties within different heats and batches of produced metal, but will also lead to significant savings in time and financial costs for verifying calculation models of defects in pipes. Digital models of a pipe and a laboratory specimen with defects were built with operating loads applied (cyclic internal pressure during oil pumping and bending moment). As part of the development of a pipe defect digital model, the stress-strain state in the defect area was calculated (taking into account the actual parameters of the defect) with further assessment of the equivalent stresses in the defect area. Equivalent stresses were calculated for the transition from pipeline loads to laboratory specimen test loads. Full-scale tests of pipes were carried out after long periods of operation with artificial defects. During the fullscale tests, the parameters of artificial defects, as well as the incubation period of their growth, were monitored using non-destructive methods. Laboratory specimens with artificial defects were made from pipes of oil pipelines that were in operation. Cyclic laboratory tests of specimens with defects were carried out. The loads on the specimens during testing were specified in the form of a longitudinal force at the end of the grips, at which the equivalent stresses at the crack tip in the digital model of the specimen correspond to the equivalent stresses at the crack tip in the digital model of the pipe. A comparison of the obtained results of durability tests on laboratory equipment with the modeling data and the results of full-scale tests was carried out. The specimen durability values obtained during the laboratory and bench tests differed by 5.1 %.