Page 125 - Microsoft Word - Soviak_PhD_Thesis_Version_fin

125

У розрахунках прийнято такі геометричні та експлуатаційні параметри:

зовнішній радіус труби Ra = 305 мм, внутрішній радіус Ri = 294 мм, товщина

стінки t = 11 мм. Робочий внутрішній тиск становив p = 8 МПа, співвідношення

півосей тріщини – a /c = 0,5, а загальна концентрація водню у металі – CH = 3 ppm.
На першому етапі розрахунку визначено номінальне мембранне

напруження в стінці труби, яке використано як вихідний параметр для

обчислення КІН. Для заданих геометричних параметрів і внутрішнього тиску за

формулою (5.5) отримано σm=213,8 МПа.

Слід зазначити, що отримане значення не характеризує локальний НДС

безпосередньо в околі тріщини, а лише визначає загальний рівень навантаження

стінки труби. Для оцінювання небезпечності тріщиноподібного дефекту

визначальними є локальні значення механічних параметрів уздовж фронту

тріщини, зокрема, максимальне значення КІН. Ці параметри отримано за

результатами скінченно-елементного моделювання, виконаного в попередніх

розділах роботи.

Отже, у запропонованій моделі враховується не усереднений НДС по

стінці труби, а локальний максимум напружень у зоні перед фронтом тріщини.
Саме ця область є найбільш небезпечною, оскільки в ній формується підвищена

інтенсивність напружень, локалізуються пластичні деформації та створюються
умови для накопичення водню. Тому максимальні значення, визначені методом

скінченних елементів, є основою для подальшого оцінювання впливу водню на
ріст тріщини та залишкову довговічність.

Далі, використовуючи апроксимувальні залежності (5.1)–(5.4), визначено

параметри циклічної тріщиностійкості сталі 20 для загальної концентрації водню

CH = 3 ppm. Отримано такі значення: пороговий розмах КІН ΔKth ≈ 7,3 MПa м ,

критичний розмах КІН ΔKfc ≈ 16,65 MПa м , коефіцієнт рівняння Паріса (Paris)

-10

A ≈ 3,9 ⋅10 м/цикл та показник рівняння Паріса (Paris) n ≈ 5,2. Отримані
параметри визначають умови початку та завершення стабільного росту втомної

тріщини, а також її кінетику за заданого рівня наводнювання металу.