Способ локализации разрушения металлических сварных оболочек

Изобретение относится к сварке, в частности к способам локализации разрушения металлических сварных оболочек,. и может быть использовано для предотвращения аварийного развития трещин в магистральных газопро ,водах высокого давления, а также .в кожухах доменных печей и конвертеров н т.д.Известны способы локализации разрушения металлических листовых обо- О лочек, например магистральных газопроводов, при лавийном распростране-нии трещин путем включения в средней части по длине газопровода одного илн нескольких участков кольцевой 15 Формы повышенной прочности (.11-(33.Эти решения предусматривают прикрепление к телу оболочки усиливающих элементов путем вварки трубчатых секций в одном случае многослойных,.а в другом - усиленных сплошной наклад" кой, т.е. Фактически той же многослойной.Трубчатые секции, ввариваемые в тело оболочки (трубопровода), являются трещиноуловителями. Каждая такая секция состоит из обечайки с сопротивлением распространению трещины выше, чем тело оболочки и дополнительной сплошной накладки, т.е. труб- ЗО чатая секция является зоной повышенной вязкости и служит для торможения трещины.Однако случаи аварий магистраль" ных газопроводов показывают, что эффективность известных способов недостаточна: трещины разрывают кольцевые участки повышенной прочности или вязкости (не говоря уже о свар" ных швах).Наиболее близким по технической 40 сущности к изобретению является способ локализации разрушения металли- . ческих сварных оболочек, преимущест-, венно газопроводов, при котором на корпус оболочки приваривают усилива" 45 ющие элементы (.43Недостатком этого решения явля ется низкая сопротивляемость дальнейшему развитию трещин при большой трудоемкости производства работ,Целью изобретения является повышение эффективности локализации.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу локализации разрушения металлических сварных оболочек, преимущественно газопроводов, при котором на корпус оболочки приваривают усиливающие элементы, усиливающие элементы выполняют в виде прутковых накладок с переменным 60 радиусом.Кроме того, прутковые накладки располагают симметрично относительно, прутковой накладки, выполненной в виде кольца, по спирали, угол накло на витков которой к продольной осиоболочки изменяют от 90 до 70-20 О,Иа участках предполагаемого появления трещины или уже имеющейся трещиныпрутковые накладки располагают,огибая ее с двух сторон под углом15-75 О к направЛению ее развития.Способ нацелен на изменение напавления развития трещины и уже самарещина в результате этого обеспечивает разгрузку края трещины либоэа счет истекания газа, либо за счеттого, что берега трааины оказываются перпендикулярными малой компоненте напряжений, именно это ее свойство и обеспечивает высокую эффективность способа.При этом в качестве усиливающихэлементов приняты прутковые накладки. Наплавка усиливающего линейногоэлемента только за счет сварочнойпроволоки (наплавленного сварногошва) нерациональна, так как повышается трудоемкость и увеличиваются температурные воздействия (структурныеи силовые). Пруток (линейный элемент)выполняет Функции силового воздействия, а сварной шов лишь передаетэти воздействия на оболочку.На Фиг,1 представлен вариант,при котором усиливающие элементы выполняют в виде симметричных ловушекс центральными кольцами; на фиг.2 -вариант расположения накладок сдвух концов трещины под острым углом.Способ локализации разрушения металлических листовых оболочек 1осуществляется путем приварки накорпус оболочки усиливающих элементов 2, Последние выполняют в видепрутковых накладок и приваривают коболочке сплошным швом по кривой спеременным радиусом кривизны.При этом может быть два вариантарасположения усиливающих элементов.В первом случае (Фиг.1) на оболочку 1, например трубу магистральноготрубопровода высокого давления, приваривают усиливающие элементы 2 изпрутковых накладок, располагая ихчерез .интервалы, которые устанавливаются каждый раэ индивидуально, составляя примерно 100-200 м, и зависит от эксплуатационных условий(давления в трубопроводе, температура окружающей среды, материала иконструкции трубопровода).Усиливающие элементы привариваютсплошным швом и располагают по спирали с переменным углом подъема. При,чем первый виток спирали выполняетсяпод постоянным углом подъема, наприМер, Ы= 20,Угол подъема следующего виткаспирали постоянно увеличивается от20 до 90 , третий виток образует.. Филиал ППП г.ужгород,у Патент", .Проекжн замкнутое центральное кольцо 3 подпрямым углом к образующей оболочке.По другую сторону центрального кольца также приваривают витки спирали,симметричные первым. Таким образом,образуют симметричные ловушкифтрещин, установленные на оболочкетрубопровода примерно через 100-200 м.Трещина, возникшая на теле оболочки на участке между ловушкамифф,подойдя к первому витку спирали, 1 Оповорачивает.,и распространяется вдольнее. Таким образом трещина вынужденапроходить значительно больший путьна единице длины трубы и скоростьраспространения ее падает. Трещина 15проходит длиннее путь и преодолеваетбольшее сопротивление, чем на участке без спирали для прохождения такойже единицы длины трубы.. Как только скорость распростране Ония трещины на единицу длины газопровода станет меньше скорости разрядки упругой энергии,т.е. скорости падения.давления газа и снижения степениупругой деформации трубы, трещинаостановится.форма спирали с переменным углом подъема не только уменьшает длинуголовушекф трещин, но и позволяет при больших запасах упругой энергиипроизвести закольцовкутрещины вдольтретьего витка, что также приводитк прекращению процесса разрушения.Второй. вариант.локализаци. разрушения металлических листовых оболочекпредусматривает поворот и предотвраще.ние развития аварийных трещин, напри-. ,мер, на кожухах доменных печей(фиг,2). Усиливаюие элементы 2 в виде прутковых накладок приваривают сплошным швом к поверхности оболочки фрасполагая их с двух концов в зоне.предполагаемой трещины или же уже Имеющейся распространяющейся трещины на расстоянии 10-30 см от ее вершин под углом сА: 15-75 к направлению ее 45 а развития по дугам переменной кривиз ны, обращенным к трещине вогнутой стороной.При приближении вершин трещины к усиливающим элементам 2 трещина поворачивает и дальше распространя-. ется вдоль них до тех пор, пока вершины трещины не расположатся приблизительно параллельно направлению максимальных напряжений, которые и способствовали ее развитию. В этот момент трещина гарантированно прекращает свое развитие, поскольку прекращается действие напряжений, способствующих ее росту.Высота сечения Усиливающих элементов 2 и высота сварных швов, при" крепляющих их, подбирается в зависимости ът марки стали, угла наклона к линии распространения трещины, а также толщины стенки оболочки. 1.Способ локализации разрушения металлических листовых .оболочек позволяет, например, гарантированно оста-. навливать процесс лавинного разрушения магистральных трубопроводов на небольших участках, управлять про" цессом разрушения, используя свойства самой распространяющейся трещины для остановки ее развития, повышает надежность работы сварных оболочек. При минимальных материальных трудовых затратах, что дает значительную экономию .стали и трудозатрат, идущих сейчас на аварийный ремонт. газопроводов. Время аварийных остаНовок эксплу. атации газопроводов сокращается до минимума, что также дает возможность сократить убытки, связанные с этими остановками, позволяет эксплуатировать листовые. конструкции, например кожухи доменных печей, при докрити" ческом развитии трещин, что значитель" но сокращает количество остановок тех- нологического процесса для текущего ремонта, а это обеспечивает значительный экономический эффект.