Page 3 - Microsoft Word - Soviak_PhD_Thesis_Version_fin

3

Побудовано тривимірну скінченно-елементну модель фрагмента

трубопроводу з внутрішньою півеліптичною тріщиною, що перебуває під дією

внутрішнього тиску. У пружно-пластичній постановці визначено поля

гідростатичних напружень та еквівалентної пластичної деформації в околі такого

дефекту. Показано, що найбільш небезпечна зона формується вздовж контуру

тріщини, а максимум гідростатичних напружень виникає на певній відстані від

нього, що пов’язано з перерозподілом напружень у пластично деформованій зоні.

Встановлено, що зі зростанням внутрішнього тиску максимальні значення

гідростатичних напружень і пластичних деформацій зростають, а геометрія тріщини

(відношення півосей еліпса) істотно впливає на характер локалізації цих параметрів.

Розроблено математичну модель оцінювання концентрації водню в

трубній сталі за наводнювання, у якій загальна концентрація водню подана як

сума дифузійно-рухомої та пасткованої складових. Потік дифузійно-рухомого

водню описано з урахуванням впливу гідростатичних напружень, а пасткування

водню – на основі відомої моделі Оріані з урахуванням взаємозв’язку густини

пасток з еквівалентною пластичною деформацією. У результаті встановлено, що

в області перед контуром півеліптичної тріщини формується неоднорідний
розподіл водню з локальним максимумом поблизу дефекту. Показано, що за

високого внутрішнього тиску істотно зростає внесок пасткованого водню в
загальну концентрацію, що підвищує небезпеку зростання рівня водневого

окрихчення металу труби, а відтак – небезпеку прискорення росту наявного
тріщиноподібного дефекту.

Експериментально встановлено закономірності впливу концентрації

водню в металі на характеристики циклічної тріщиностійкості трубної сталі.

Показано, що зі збільшенням концентрації водню в металі суттєво знижується

опір сталі розвитку втомної тріщини, зменшуються порогові та критичні

значення розмаху коефіцієнта інтенсивності напружень, а діаграми росту

тріщини стають стрімкішими, що свідчить про прискорення розвитку

тріщиноподібного дефекту під дією циклічних (пульсуючих) навантажень.