автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Оценка влияния технологических воздействий на сопротивление хрупкому разрушению сварных конструкций морских стационарных платформ

и« 014

Ка правах рукописи ТИНЬГАЕВ АЛЕКСАНДР КИРИЛЛОВИЧ

' ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЕОВДЕйСТЕйЛ №. СОПРОТИВЛЕНИЕ ХРУПКОМУ РАЗРУШЕНИЮ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЯ МОРСКИХ СТАЦИОНАРНЫХ ПЛАТФОРМ

Специальность 05.23.01 -"Строительные конструкции, здания ц-сооружения?'

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискания ученой степени . кандидата технических наук"

Челябинск,1993

Работа . выполнена на кафедре "Оборудование ■ и технология сварочного производства" Челябинского государственного технической университете.

Научный руководитель - доктор технических наук

профессор КЛЫКОВ Е А.

Официальные оппоненты: 'доктор технических наук

профессор ОЛЬКОВ ЯII,

кандидат технических наук доцент ЕРЕШН К. И.

Ездущая организация - Челябинский завод ыегаллоконструкцю им. С. Ордзгшшшдзе.

• >

. Защита диссертации состоится 29 июня 1993 г., в 11 часов, н; заседании специализированного совета КОБЗ. 13.05 при Челябинска государственном техническом университете по адресу: 454080 г. Челябинск, проспект им. Е И. Ленина, 76, ЧРТУ, кокферекц - зал

С диссертацией кояно ознакомиться в научно-технической бйбли отеке университета •

Ваш отзывы на автореферат в -двух экземплярах, заверенны гербовой печатью, просим выслать в секретариат ученого совет университета по указанному адресу.

Автореферат разослан ыая 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета . •

кандидат технических наук Е ТРЕГУЛ01

доцент "

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность те?.«. Истощение наиболее доступных и богатых месторождений нефти иг газа на суше, трудности их добычи в отдаленных и неосвоенных районах вызвали необходимость освоения природных ресурсов континентального шельфа. Одним из главных направлений увеличения морской добычи углеводородного сырья является освоение северных, арктических,.а также глубоководных акваторий (150,..300 и) незамерзающих морей. Решение этих задач связано с созданием крупногабаритных высоконагруженных сооружений, для которых проблема 'обеспечения сопротивлению хрупкому разрушению имеет важное значение.

Анализ аварий металлических конструкций с хрупким разрушением их элементов свидетельствует, что значительная часть причин аварий (до 40 %).в той или иной мере обусловлена последствиями технологического воздействия, на металл. Однако несмотря на это обстоятельство в расчетных методах оценки сопротивления хрупкому ' разрушению сварных конструкций ЫСП недостаточно полно учитываются технологические факторы, что может привести к расхождению расчетных и действительных показателей несущей способности.

Оценка влияния технологических операций на характеристики сопротивления' хрупкому разрушению является особо актуальной для сооружений МСП в связи с использованием в элементах конструкции толстолистового проката (до 110 мм) , сложными условиями эксплуатации и повышенными требованиями к их надежности.

Работа выполнялась по заказам ЦНШпроектстальконструкции им.ЕЕ Мельникова, ВНИПИморнефтегаза и Бакинского завода стационарных глубоководных оснований в рамках целевой научно-технической программы Госстроя СССР 0. Ц. 007 "Создание и внедрение технологических процессов и технических средств для поиска, разведки и промышленного освоения'нефтяных и газовых месторождений континентального шельфа".

Целью настоящей работы являлись оценка влияния технологических факторов на склонность стали к хрупкому разрушению и совершенствование методики учета их "при расчете конструкций МСП на прочность в условиях агрессивной среды.

Научная новизна работы состоит: , - в установлении зависимостей изменения характеристик сопротивления хрупкому разрушению и механических свойств толстолисто-

бой стали марок 09Г2С-Ш и 12ХГДАФ от технологических воздействий на металл;

- в определении уровня -и характера распределения остаточных напряжений в сварных соединениях и элементах МОП на различных• стадиях ее изготовления;

- в установлении корреляционной зависимости между относительным сужением в устье надреза и удельной работой зарождения трещины при ударном испытании образцов типа Шарпи;

- в уточнении методики учета эксплуатационно-технологических факторов при расчете конструкций ШП на прочность с учетом хрупкого разрушения..

Практическая ценность работы заключается в усовершенствованной методике, расчета - конструкций ¡¿СП на прочность в области квазихрупких (хрупких) разрушений, которая позволяет более полно и дифференцированно учесть конструктивно-технологические и эксплуатационные особенности сварных соединений и элементов сооружения, а тачке сформулировать требования к их качеству.

Внедрение результатов. Результаты исследования использовались при составлении: :

-•ведомственных, строительных норм "Конструкции стальные морских • стационарных платформ. Правила производства и приемки работ'1 ВСЙ 39-3.3.1292.4-91.' ЫиннефтегаэПйОМ СССР. -М-: ВНИИОЭНГ, 1991.- 65- с. " . . -

- технические условия на .изготовление опорных частей ШЗ для Еельтун-Астохского,.Лунъского и "Чайво-1" месторождений на.северо-восточном шельфе о. .Сахалин (ЩЭШпроекгстальконструкцня, ЕНЙПИ-морнефтегаз). . - . . ' ,.-

. - методики определения допустимых величин дефектов сварных соединений УСП при их статическом нагружении в области квазихрупких разрушений (ЩШИпроектстальконструкция, ПШО "Шэльфпроект-строй"). . • . .

- учебного пособия "Расчет металлических конструкций и сварных соединений на прочность с учетом хрупкого разрушения"

Апробация работы. Диссертация заслушена и рекомендована к защите на научном семинаре кафедры "Металлические , деревянные и пластмассовые конструкции" Челябинского государственного технического университета.

Основные положения и результаты работы представлялись:

- научно-технической-конференции молодых специалистов и уче-

- Б -

.ньи В/О Союзметаллостройнижфоект "Швыиение эффективности и совершенствование проектирования, исследования, 'изготовления и монтажа металлоконструкций'ЧМагнитогорск, октябрь 1937 г.);

- четвертой Украинской республиканской . научно-технической конференции по металлическим конструкциям "Развитие, совершенствование и реконструкция специальных сварных стальных конструкций зданий и сооружений" (Симферополь, Черноморск, октябрь 1.988 г. ) ;

- региональной научно-практической конференции "Надежность и реконструкция-88"( Волгоград, 1988 г.);

- научно-технической конференции Севастопольского филиала ' РДЭНТП УССР "Морские сооружения континентального шельфа" (Севастополь, ноябрь 1S89 г.);

- шестой научно-технической конференции "Проблемы создания новой техники для освоения шельфа"(Горький, декабрь 1989 г.);

- Международной конференции "Сзарные конструкции" (Киев, сентябрь 1990 г.);

- Всесоюзной научно-технической конференции "Испытания строительных металлических конструкций в условиях действующих предприятий" ( Магнитогорск, октябрь 1991 г. ) ;

- пятой Украинской научно-технической конференции' по металлическим конструкциям "Усиление и реконструкция производственных зданий и сооружений построенных в металле" (Киев, май 1992 г.);

. - ежегодным научно-техническим конференциям профессорско-преподавательского состава Челябинского политехнического института (1987-1989 гг.).. -

Публикаций. Ifo теме диссертации опубликованы 17 работ и одно, учебное пособие."

. Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из. введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложения. Содержание работы изложено на JQ4 страницах машинописного текста 27 таблицах и 66 рисунках.. Список литературы содержит 120 наименований. • * • " СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ '

3 первой главе дан обзор по вопросу влияния технологических операций на. склонность стали -к хрупкому разрушению и методам расчетной оценки сопротивления хрупкому разрушению металлических' конструкций. Изучение отечественного й зарубежного опытов .проек-

тирования конструкций ЫСП показало, что в настоящее время существуют два подхода к проблеме' предотвращения хрупких"р§зруше--ний: обеспечение вязкой работы материала за счет выбора марки стали и расчетное определение максимально допустимых'напряжений в области квазихрупких разрушений.

Первое направление реализовано в основном в зарубежных нормах на проектирование ШП, в основу которых положено представление о невозможности устранения опасности возникновения хрупкого разрушения. Исходя из принятой предпосылки, формулируются требования к ударной вязкости,, материала, обеспечивающие сопротивление распространению начавшегося разрушения. С увеличением толщины и прочности металла реализация принципа вязкой работы материала в конструкции связана с существенными материальными затратами. Это объясняется тем, что требования к ударной вязкости возрастают пропорционально.толщине и прочности материала.

Расчетные методы оценки сопротивления хрупкрму разрушению отражены в основном в отечественной нормативной литературе и основываются на классической и энергетической теориях хрупкого разрушения, что позволяет оценить несущую способность элементов и соединений на стадии зарождения и развития трещины. Анализ расчетных методов оценки сопротивления хрупкому разрушению конструкций ШП показал, что а существующих методах недостаточно полно учитываются эксплуатационно-технологические.факторы, которые являются основными причинами отказов стальных конструкций с хрупким разрушением их элементов.

Проблеме влияния технологических операций на склонность - стали к хрупкому разрушению посвящены работы Е А. Винокурова, В. С.Ти-ренко, Г. К Жемчужникова, Л А. Копельмана, Н А. Кахутова, Г. А. Николаева, С. Е Серенсена, X Кихары, А. А. Уэльса и др. Анализ работ наглядно свидетельствует о влиянии последствий технологических воздействий на металл на характеристики сопротивления хрупкому разрушению. Однако следует отметить , .что большая часть исследований" проводилась в 50. ..60 гг. на образцах из малоуглеродистых и частично низколегированных марок сталей толщиной не более 30 мм. Критериями оценки сопротивления хрупкому разрушению служили результаты испытаний образцов Мэнаже, которые отражает только качественный характер явления хладноломкости стали, что не позволяет использовать полученные ранее 'результаты в расчетных методах оценки прочности конструкций МОЕ

По результатам изучения состояния вопроса определены задачи исследования: .

- установить закономерности изменения характеристик механических свойств р ) толстолистовой стали для конструкций ДОН в результате технологических воздействий на металл;

- оценить влияние основных технологических операций изготовления конструкций ШП на. сопротивление хрупкому разрушению сталей 09Г2С-Ш и 12ХГДАО;

'- исследоЕать кинетику остаточных напряжений в элементах МСП с угловыми'и стыковыми швами;

- разработать основные положения методики учета влияния эксплуатационно-технологических факторов при расчете конструкций МСП'на прочность с учетом хрупкого разрушения.

Вторая глава посвящена уточнению нормативных методов оценки сопротивления хрупкому разрушению сварных конструкций ДОП. При совершенствовании метода расчета на стадии зарождения трещины в качестве базового принят метод, разработанный в ЩШИпроектсталь-конструкции,' в котором используется линейная аппроксимация разрушающих напряжений от температуры при ^ из аз«хрупком состоянии материала 'в конструкции. Для использования данного метода применительно к конструкциям ШП необходимо. уточнить характеристики смешения критических температур хрупкости от технологических воздействий и учесть влияние коррозионной среды.

На основании работ. Ю. С. Водьберга, А. С. Корякова, И. И. Кошна, Д. С. Фоменко автором настоящей работы предложено учитывать влияние' коррозионной • среды посредством коэффициента и характеристик смещения критических температур хрупкости А Л 7^.

Коэффициент отражает снижение несущей способности элемента вследствие изменения геометрических параметров сечения от обшей и местной коррозии материала:

где Лх -величина коррозионного износа; £ - исходная толщина элемента; ¿й - средняя глубина пйттингов или язв: А „ - суммарная площадь питтингов или язв на поверхности; А - площадь рассматриваемой поверхности (не менее 0,25 и).

Характеристики д А Т^" учитывают изменения свойств материала от воздействия коррозионной среды при определении рас-

(1)

четных критических темлерггур хрупкости элемента:

■ тй-т^^лт^-лт^: ■ <3>

ЭдееьЛЗЕ5,, , ДТ/.щ ЛТЛ,- смещения первой и второй критических тешерагк* хрупкости стали, обусловленные воздействием сварочных процессов» технологическими операциями холодного пластического деформароггшг к динамических нагрузок.

Ка- Евзвзг скезввзго. уравнения, определяющего величину раз рушащих БеЕЕавгзЕа е ьатоде ЦНИШроектсталькояструкцик, установлено, то Есшльвоваяие при построении элпроксимационной зависимости б^Ш значение предела текучести стали, соответеау.щее

* л

тешературе Т^ , повшаэт точность определения разрушающих напряжений по сравнению, с базовым методом. С учетом сказаного основное уравнение- для определения разрушазадах надряканий примет вид- . ' . '

•V * ** :

где - вреыозкое сопротивление стали при температуре 293°й (ЕО*С); <5"„ предел текучести стали при температуре' Т?, ; Т^. - минимальная температура эксплуатации конструкции. ■

• При описании предельного напряженного состояния на'стадии за^ рождения трещины .использован двухдараыетрический критерий мех'а-кики разрушения. . В связй с тем, 'что в сварных соединениях МСП шеются'концентраторы капрнжзний,' .отличающиеся по своей-геометрии от тревдаы, но подобные -ей по характеру асимптотики поля напряжений в устье надреза (непровары, подрезы, смещения кромок и. т. д. при]/?-1- 0),' при определении разрушающих напряжений не об- ■ ходимо учитывать особенность их поля,напряжений.

В работах 0. L Бакшц, К. М. Гумерова, Е Л. Зайцева, Н. А. Махутова, С: и. Яросдавцева решены основные теоретические вопросы по опреде-. ления особенности-поля напряжений- в устье У-образного концентратора, которые, по мнения авторов, могут являться базой для разработки инженерных методов расчета. Основываясь на двухпарамет-рическоы критерии механики разрушения и учитывая результаты ра-• бот ...назваяаьх авторов., величина ; разрушающих напряжений на ста-

j№ развития трещины предлагается определять по формуле <h-<S['-f4{£L.)*i*" . (5>

-4с

в которой Jij - коэффициент интенсивности напряжений для элемента с Y-образнш концентратором от внешней нагрузки; - коэффициент интенсивности напряжений для элемента с V-обраэным концентратором от остаточных, напряжений; И*с - расчетная тресдкос-тойкость стали для элемента с V-сбразным концентратором, учитывающая свойства материала и условия эксплуатации; oi - показатель особенности поля напряжений в вершине V-образного концентратора, изменяющийся от 0,5 для трещины до 0 для гладкого образца.

Сварным соединениям свойственно наличие в них остаточных напряжений, что затрудняет определение показателей несушей способности. Для определения коэффициента интенсивности напряжений от остаточных капрямэний получена зависимость от с точностью до 5% з запас прочности:'

(6) ■

где Ма - коэффициент интенсивности напряжений от остаточных напряжений для элемента с трещиной, определяемый по имеющимся в литературе зависимостям ■

Для оценки точности определения разрушающих напряжений по уточненной методике проведены испытания сварных стыковых соединений из стали 09Г2С-Ш толциной 50 мм с различными техкологичес-'юши дефектами, . а также .использованы результаты работ А. К. Бгей-тша и С. й. Ярославцева. Расхождение расчетных и фактических показателей-несущей способности нё превышает 10...io%, что, нз наш взгляд, вполне . допустимо дли инженерного метода'расчета

. В третьей ' главе приведены результаты исследования влияния технологических операций на показатели склонности.стали к . хрупкому разрушению, характеристики. механических и коррозионных свойств, объектом исследования являлись образцы из стали марок 09Г2С-Ш и 12ХГШ.толщиной 40...50 мм. В качестве основных технологических операций, оказывающих наиболее существенное влияние на характеристики механических свойств, . рассмотрены следующие операции; правка, вальцовка, .сварка, • калибровка и термическая обработка (высокотемпературный отпуск).' Дополнительно исследовано влияние операции термического упрочнения (закалка. + отпуск) стали в готовом изделии.

При испытаниях на растяжение образцов типа III (ГОСТ 1497-84) установлено, что операции пластического деформирования ^ холодном состоянии повышают предел текучести стали • 09Г2С-Ш на 16. ..182, а стали 12ХГДАФ на 5...?£. Эти же операции-снижают относительное удлинение на 10.'. .15% для обеих марок сталей. •

Свойства металла шва существенно отличаются от соответствующих характеристик металла в исходном состоянии: 61 металла шва из стали 09Г2С-Ш Ь 1,6 , а из стали 12ХГДАФ в 2,0 раза больше, чем у металла в исходном состоянии; значения б^ соответственно в 1,2 и 1,4 раза больше.

Высокотемпературный отпуск не влияет на свойства металла шва, в то время как термическое упрочнение готового изделия положительно воздействует на структуру и свойства сварного соединения и основного металла. Прочностные свойства металла обечайки повысились до уровня свойств металла шва, в корне шва образовалась более равновесная'структура, несколько измельчилось зерно в зоне перегрева - соединение стало равнопрочным. Аналогичные результаты получены при испытании крупномасштабных образцов, вырезанных из основного металла, металла обечайки и сварных соединений элементов МОП.

Оценка склонности стали к хрупкому разрушению осуществлялась на образцах типа И (ГОСТ 9454-78)" и типа XI (ГОСТ 6596-66) в диапазоне температур.+20.. .-80°С. Для более точного представления о влиянии технологических операций на характеристики сопротивления хрупкому разрушению общая величина удельной работы разрушения KCV делилась на удельную работу зарождения а} и развития • ар трещины. Разделение ударной вязкости на составляющие осуществлялось по методу Бакли-Кукина с использованием осциллог-рафироЕания процесса ударного изгиба образца .

По результате испытаний строили температурные 'Зависимости KCV, В, а3 , äj, I ' Я/<: и определяли критические температуры хрупкости стали как в плоскости.листа , 'так и по-толщине. Для определения характеристики .трещиностойкосги стали использовали зависимость , полученную в работе 0. К. Кольченко:

• ' а-ц-^- ; ■ (7)

Здесь Е - модуль упругости материала; •$> - коэффициент Пуассона

. Наиболее существенное влияние на снижение хладостойдости стали.оказывают: для стали 09Г2С-Ш операции холодного пластического деформирования, а для стали 12ХГДАФ - сварка. Бри гибке листа на радиус 12,5 t<R<25 t у.09Г2С-Ш наблюдается существенная анизат-ропия характеристик вязкости материала (2,5. ..5 раз). Критическая температура хладноломкости стали TL, смекается в область положительных температур: для металла в плоскости листа на 27... 30°С и более чем на ¿Ю'С для металла по толщине.

Основной металл стали • 12ХГДАФ в трубных элементах обладает более высокими по сравнению со сталью 09Г2С-Ш показателями сопротивления хрупкому разрушению. Однако используемые сварочные материалы и режимы сварки не обеспечивают требуемых характеристик вязкости (трещиностойкости) металла шва.

При анализе результатов ударных испытаний образцов типа Шзрпи установлена зависимость между относительным сужением в устье надреза р и удельной работой зарождения трещины с коэффициентом корреляции 0,91: ■

а3 -JSJ (*- (/- /)„+.С8)

где/а - эффективный радиус, принят равным. 0,25 мм.

Использование выражения (8) позволяет без дополнительного оснащения испытательного оборудования определить характеристики трещкностойкости стали (^,¿5,, MJC )• 410 существенно упрощает проведение экспериментальных исследований.

С целью учета влияния технологических воздействий на скорость коррозии проведены электрохимические и гравиметрические испытания по ГОСТ' 9.905-85 ЕСЗКС. В качестве коррозионной среды использованы ЗХ-ньй раствор NaCl (синтетическая морская вода) и вода' Каспийского моря. По результатам исследований установлено, что стали 09Г2С-Ш, 12ХГДАФ и их сварные соединения находятся в активном состоянии при воздействии агрессивной среды . Область пассивного состояния отсутствует. .Средняя скорость общей (равномерной)' коррозии стали 09Г2С-П1 составляет 0,032.. .0,038 мм/год, стали 12ХГДАФ 0,025.'..0,03'мм/год для образцов с фрезерованной -.поверхностью. Дшг образцов'.о необработанной'поверхностью (лист после прокатки) средняя скорость общей коррозии возросла в 1,7...1,8 раза.

Вальцовка листа в холодном состоянии способствуем увеличению' скорости коррозии на 30... 35% для обеих марок сталей. Последую-

щее термическое упрочнение металла обечайки призело к снижению величины средней скорости коррозии в 2,5, ,.3 раза . ' ••

По результатам экспериментальна исследований, представленных в третьей главе, установлены^ закономерности изменения характеристик механических и коррозионных свойств, а также смещений критических температур хрупкости стада в результате технологических воздействий на металл (табл.1). Для учета влияния коррозионной среды и гтатчееках нагрузок при эксплуатации конструкции использованы работы Васко Е. Е .Беляева Б. Ф., Еольберга ЕА. (табл. 1,2).

Таблица 1

Сыоесшкя критических гешератур хрупкости стали 01 5к5плуатадаонно-тохкойогических факторов,® К

Критичабкая Сиютры воздействия

тшэратура ркбка р холодном сварка переменные во термо-

ооетошш на радиус времени нагрузки упроч-

циклические ударные нение

20 80 ао • 80 20 -20

80 40 40 80 40 ■ -30

Таблица 2

щшичяещх тещератур адщкссти стали от воздействия коррозионной ерэды, °к

Критическая температура

Сталь

мздоугг§дада?вя

• 10 20

Ш18!5йлегирозанная

■'540 Ш

20 30

410 Ща.

20 45

Четвертая глава посвящена определению остаточных напряжений в сварных соединениях и элементах МШ на различных стадиях изготовления. В процессе прохождения металлопрокатом технологических операций пластического деформирования (празка, вальцовка, калибровка) и термического нагрева (сварка, термообработка) в узлах и элементах ЫСЛ возникают остаточные напряжения, влияющие на прочность конструкции. Для определения величины и характера распределения остаточных напряжений исследованы наиболее характерные узлы и соединения МОЕ Замеры остаточных напряжений производили после каждой технологической операции в 8... 20 характерных точках з зависимости от неоднородности поля остаточных напряжений. Величину остаточных напряжений определяли методом "отверстия" с использованием розеток текзорезисторов типа К$бРЗ и измерителя деформации ИДЦ-1.

В результате исследований установлено, что в металле обечайки до- калибровки максимальная величина остаточных напряжений наблюдается в тангенциальном направлении и достигает 300. ЫПа. После- " дующая калибровка готовых обечаек снижаег максимальный уровень '.остаточных напряжений в основном металле до.100.. .160 Müs,

■ Характер распределения. осТатодаых напряжений в сварном пте существенно отличается от поля остаточных-напряжений в'' основном металле.- Максимальный уровень остаточных напряжений отмечен в кольцевых сварных соединениях •груб. ■ В заводских стыках их величина достигает 310,. -40Q Ша,- . а в монтаяных - 450... 520 ЫПа. В стенках поясных.труб и раскосов мзжгииэяьные остаточные напряжения вне зоны термического влияния составляют 120... 160 Ша. Высокотемпературный отпуск сникает максимальный уровень остаточных напряжений в 2..'. 3 раза. Однако говорить о их полном отсутствии не приходится, так как в зоне термического влияния угловых шеов крепления патрубков к поясной трубе величина оста- точных напряжений составляет 100... 150 Ша.

Результаты исследования остаточных напряжений в сварных соединениях и элементах УСП свидетельствует о их высоком уровне, что в свою очередь обязывает учитывать их при расчетах конструкций МОП на прочность с учетом хрупкого разрушения.

В пятой главе описаны обшие требования к проектировании конструкций МСП и разработан алгоритм определения допустимых •напряжений (ё£ ) при расчете на прочность с учетом хрупкого раз. рушения (см. рисунок). В качестве .иллюстрации практического при-

Определение ¿л

Принятие конструктивно технологических решений повышаю .щих 'сопротивление хрупкому разрушению

Влок-схема расчета по■предлагаемому методу

менения разработанного алгоритма приведены примеры расчета сварных узлов конструкции МОП на стадии зарождения и 'развития трещины. -Основные выводы

1. В существующих методах расчета на прочность Ш1 влияние факторов, обусловленных технологией изготовления, и коррозионной среды, учитывается недостаточно полно.

2. Технологические воздействия на заготовки и детали элементов МОП изменяют характеристики механических и коррозионных свойств исследуемых марок сталей, в частности:

- пластическое деформирование металла в холодном состоянии (правка, вальцовка, калибровка) повысило б^ для стали 09Г2С-Ш на 16. ..18% и на 5 ...7% для 12ХГДЛФ. Те же операции сникают

на 10... 15% и на 30. ..35% увеличивают среднюю скорость общей коррозии для обеих марок сталей;

- для сварных соединений из стали 09Г2С-Ш величина б^ металла шва в 1,6, а ^ в 1,2 раза бохьсэ, чем у металла в исходном состоянии, для 12ХГДАФ - соответственно в 2,0 и 1,4 раза;

- термическое упрочнение готового изделия является эффективным средством комплексного повышения служебных (механических и коррозионных) свойств основного металла и сварных соединений. Предел текучести и прочности металла обечайки после теркоулроч-нения повысились .на 20...40%' , а скорость обцей коррозии снизилась з 2,5... 3 раза.

3. В результате исследований установлено:

- технологические операции изготовления существенно влияют на характеристики сопротивления хрупкому разрукению;.

сильным охрупчквасзд_ фактором для стали 09Г2С-Й является гибка в холодном состоянии,- а для 12ХГДАФ - сварка. -Критическая температура порога хладноломкости сместилась от .этих операций в область положительных температур соответственно на 30СТС и 40 ° С.

- в результате термического упрочнения металла обечайки существенно повысилась хладостойкость стали. Трещикостойкость металла при +20вС составляет 217... 233 2Я5а м. "Снижение тетературы испытаний до.-60°С практически не влияет (не болееЮХ) на величину металла обечайки, подвергнутого термичесгаму упроч-

■ - *

нению. - ■ ' « •

- з области кзазихрулких разрушений, между величиной откоси-

тельного. сужения в устье надреза образца типа Шарли и удельной работой зарождения трещины имеется корреляционная зависимость, позволяющая существенно упростить определение характеристик тре-щиностойкости материала •

4. При технологическом воздействии на:'металл С правка, вальцовка, сварка и т.д.) в элементах ЮП возникают остаточные напряжения, достигающие предела текучести материала.' Остаточные напряжения, вызванные этими операциями, существенно влияют на показатели несущей способности в области хрупких (квазихруиких) разрушений;

5. Высокотемпературный отпуск не снимает полностью остаточных напряжений. В зоне термического влияния угловых швов трубчатых узлов их величина достигает 100... 150 МПа. В соответствий с п. 4 настоящих выводов необходимо учитывать остаточных напряжения при расчете элементов МОЕ

. 6. На основании обобщения современных достижений в области расчетной оценки сопротивления хрупкому разрушению и результатов наших'исследований разработаны основные положения методики дифференцированного учета технологических факторов и коррозионной среды при расчете конструкций ЫСП на прочность.

7. С учетом- зависимостей (4), (5) разработан алгоритм оценки несущей способности элементов ЫСП на стадии зарождения и развития трещины, позволяющий определить требования к форме и качеству сварных соединений. - '

8. Результаты исследования использовались при составлении:

- ведомственных ' строительных норм "Конструкций стальные морских стационарных платформ. Правила производства и приемки ■работ" ВОН 39-3.3.1292-4-91. Миннефгегазпром СССР. - М.: БНИИОЭНГ, 1991.- 65-е; - - '

- технических условий на изготовление опорных частей МОП для. Пельтун-Астохекого, Луйьского и "Чайзо-1" месторождений на северо-восточном шельфе о.Сахалин;" ■ ' -

• - методики определения допустимых величин дефектов сзарных соединений МСП при статическом нагружении в области квазихрупких . разрушений. _ : ••'•''.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих' работах.

- 1. Тикьгаев А. К. Влияние технологических -операций на мэхани--ческие свойства толстолкстовой стали марок 09Г2С-Ш, 12ХГДМ? и их

сварных соединений //Повышение эффективности и совершенствование проектирования, исследования, изготовления и монтажа металлоконструкций: Тез. докл. науч. -техн. конф. - Магнитогорск: МГМИ, 1987.- С. 23-25. • • .

2. Исследование влияния технологических факторов на критические температуры хрупкости материала конструкций морских стационарных платформ // Развитие, совершенствование и реконструкция специальных сварных конструкций зданий и сооружений: Тез;докл. .четвертой Украинской республиканской науч.-техн. конф.- Киев: РДНГЭП, 1988.- С.22-23.

3. Губайдулин Р. Г., Тиньгаев А, К , Пшеничникова Е. В. Ечияние технологических воздействий на статическую прочность сварных соединений морских стационарных платформ // Тез. докл. Международной конф. по сварным конструкциям. - Киев: ИЗО им. Патона, 1990.- С. 33. ..

.4. Зависимость свойств металла сварных соединений сталей 09Г2С-Ш и 12ХГДАФ от технологических воздействий. /Е А. Клыков, Р. Г. Губайдулин, А. К. Тиньгаев и др; //Сварочное производство. -1990.- N1.- 0.14-16. '.

■ .5. Влияние технологических и конструктивных факторов на несущую способность ' - сварных соединений . морских стационарных платформ /Р. Г. Губайдулин, А. Т. Тиньгаев, Е. Р. Губайдулин и др. //Технология судостроения. -1Я901 - N9. - С. 79-84.

. 6. Технология изготовления ледостойких стационарных платформ и их технико-экономические показатели /Е. Г. Губайдулин, К Е Сидоров," А. К. Тиньгаев и др.//Технология судостроения. - 1990.- N9.-С. 50-52. ; ; . ..."

7. Губайдулин Р. Г. , ■ Иванов С. Г., -Тиньгаев А. К. Исследование влияния технологических операций на остаточные напряжения в металле и сварных швах морских стационарных платформ // Исследования по строительной механики и строительным конструкциям,- Челябинск: ЧПИ, 1987.- С. 57-60.

8. Остато-шые напряжения в сварных элементах морских стационарных платформ /Р. Г. Губайдулин, С. Г. Иванов, А. К. Тиньгаев и др. //Автоматическая сварка.-1989. - N8.- С. 39-41.

9. Клыков Н А. , Губайдулин Р. Г., Тиньгаев А. К. Об оценке несущей способности строительных- металлических конструкций а области квазихрупкого разрушения //Прочность, надеаоюсть и долговечность строительных конструкций. - Магнитогорск: МГШ, 1990. -С. 94-101.

10. Тиньгаев А. К. Оценка статистической прочности сварных соединений с У-образнкы концентратором //Металлические и пластмассовые конструкции. - Челябинск: ЧГТУ, 1990.- С. 37-41.

11. 'Тиньгаев А.К., Губайдулин Р. Г., Пшеничникова Е. Е К вопросу об оценке статической прочности элементов ШТ1 с учетом хрупкого разрушения // Шталлические конструкции. - Челябинск: ЧГТУ, 1991.- С. 37-41.

12. ВОН 39-3.3.1292.4-91. Конструкции стальные морских стационарных платформ. Правила производства и приемки работ. - М.: ВНИОЭНГ, 1991.- 65 с.

13. Тиньгаев .А. К., Губайдулин Р. Г. К вопросу о нормировании поверхностных дефектов сварных соединений и элементов стальных конструкций при статическом наг'ружении //Испытания строительных металлических конструкций в условиях действующих предприятий: Тез. докл. Всесоюзной конф. -Магнитогорск: ЫГШ, 1991. - С. 25-27.

14. Оценка влияния смещения кромок в кольцевых стыковых соединениях на прочность конструкций морских стационарных платформ. /Е А. Клыков, Р. Г. Губайдулин, М. а Шахматов и др.//Судостроение. -1991. - N8. - С. 29-32.

15. Повышение ударной вязкости металла соединительных деталей магистральных трубопроводов /£. И. Большаков, Л. Н. Дейнецко, А. Г. Щербатов и др.- //Металловедение и термическая обработка металлов.-1992. - N5.- С. 8-10. "

16.. Губайдулин Р.Г. .Тиньгаев А.К. - Расчетная оценка статической прочности стальных конструкций морских.стационарных-плат^ форм с учетом сопротивления хрупкому разрушению //Усиление и реконструкция производственных зданий и сооружений, построенных в .металле:Тез.докл.- пятой Украинской.науч.-техн.конф.- Киев: КИСИ, 1992.- С. 87-88.

17. Губайдулин Р. Г., Тиньгаев А. К. Расчет металлических конструкций и сварных соединений на прочность с учетом хрупкого разрушения: Учебное пособие. - Челябинск: ЧГТУ, 1992. - 38 с.

18. Тиньгаев А. К. К вопросу о расчетной оценке статистической прочности конструкций морских стационарных платформ с учетом их сопротивления хрупкому разрушению //Вопросы сварочного, производства. -Челябинск: ЧГТУ, 1992.- С. 37-54.