Kezdőlap-Home Page
Archívum-Archives
Linkek-Links
Letöltés-Download
Szerkesztőbizottság-
Editorial board

III. évfolyam 1. szám
2002. szeptember
Volume 3 - No  1 - September 2002

Tartalomjegyzék - Contents

Prof. Dr. Tisza Miklós: Anyagtudományi kutatások a Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai tanszékén [HUN]
Dr. habil Lukács János - Dr. Nagy Gyula- Dr. Török Imre: Próbatestek és szerkezeti elemek viselkedésére jellemző mérőszámok ismétlődő terhelésnél

Dr. Béres Lajos - Dr. Balogh András: A legújabb fejlesztésű melegszilárd acélok főbb hegeszthetőségi vonatkozásai [HUN]

Kocsisné dr. Baán Mária - Dr. Marosné dr. Berkes Mária: Nemfémes anyagok vizsgálatának egyes kérdései [HUN]

Dr. Török Imre-Dr. Nagy Gyula- Dr. Lukács János: Szénhidrogénszállító csőtávvezeték - szakaszok roncsolásos vizsgálatának tapasztalatai [HUN]

Dr. Schäffer József - Dr. Gál István: Számítógépes C-görbe elemző és hőkezeléstechnológiai tervező rendszer [HUN]

Dr. Tisza Miklós - Dr. Fülöp Tibor - Adorján Gábor – Dr. Kiss Antal
Magyar Zoltán - Reza Rowshan - Szabó Péter – ifj. Tisza Miklós:
Modellezés és szimuláció az Anyagtudományban és az Anyagtechnológiákban [HUN]

[HUN] - Magyar cikk
[ENG] - English article

 

4.fejezet.....

5. SZERKEZETEK, SZERKEZETI ELEMEK FÁRASZTÁSA

A belső nyomással terhelt szerkezetek, szerkezeti elemek üzemeltetésük során különböző károsodásokat szenvednek, amelyek anyagszerkezeti és/vagy geometriai (például falvastagság-csökkenés) változásokat okoznak. A károsodások az alapanyag mellett a hegesztett kötésekre is kiterjedhetnek. Az ilyen szerkezetek terhelése – a belső nyomás változásából adódóan – gyakran ismétlődő jellegű, ami a gondos méretezés ellenére is tönkremenetelhez vezethet. Tekintettel arra, hogy a próbatesteken elvégzett fárasztóvizsgálatok eredményei nem vihetők át maradéktalanul a szerkezetekre, általánosan elterjedt a valós méretű szerkezeti elemek vizsgálata (full scale tests). E nem szokványos vizsgálati technika feltételeit külön kell megteremteni.

A Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszékén mintegy tíz esztendeje áll rendelkezésünkre egy olyan hidraulikus anyagvizsgáló rendszer, amely maximum 100 bar (10 MPa) belső nyomásváltozás létrehozására alkalmas. A rendszer vázlatát a 29. ábra szemlélteti.

29. ábra: Belső nyomással terhelt szerkezetek vizsgálatára alkalmas rendszer vázlata

Az elmúlt időszakban különböző méretű, kialakítású és feladatokat ellátó, váltakozó belső nyomással terhelt szerkezeten végeztünk ismétlődő igénybevételű vizsgálatokat. Ilyenek voltak: háztartási PB gázpalack, ipari gázok tárolására szolgáló palack, légzsákok és légfegyverek patronjai, hibátlan, természetes és mesterséges hibákat tartalmazó, továbbá különböző módszerekkel javított csőtávvezeték-szakaszok. Ezek közül az alábbi példát mutatjuk be.

Egy nagynyomású gázvezetéken elvégzett intelligens csőgörényes vizsgálat jelentős fémveszteség okozta hibát jelzett. A hiba elhárítása során üzemeltető ideiglenes javítási megoldást alkalmazott, majd a későbbiekben – tervezett karbantartás során – kiváltotta és Tanszékünknek vizsgálatra átadta azt. A kiváltott, javított csőszakaszból a vizsgálatokhoz kísérleti csőszakaszt állítottunk össze, amelyen az eredeti javítást változatlanul hagytuk. A szilárdsági vizsgálatokhoz a 29. ábrán bemutatott MTS vizsgáló rendszert alkalmaztuk.

Elsőként az eredeti javítással ellátott kíséreti csőszakaszt szilárdsági nyomáspróbának vetettük alá. A szilárdsági nyomáspróba adatai a következők voltak: nyomás: 80 bar; nyomáspróba időtartama: 12 óra; nyomáspróba hőmérséklete: 19-21 °C. A szilárdsági nyomáspróbát a csőszakasz sérülésmentesen, a nyomás állandó értéken tartása mellett kibírta, ezek alapján azt sikeresnek minősítettük.

Az eredmények ismeretében került sor a javított csőszakasz fárasztóvizsgálatára. A fárasztást számítógéppel vezérelt, számítógépes adatgyűjtővel felszerelt 100 bar maximális nyomású hidraulikus szivattyús rendszerrel végeztük el. A fárasztóvizsgálat paraméterei a következők voltak: maximális belső nyomás: 64 bar; minimális belső nyomás: 43 bar; vizsgáló közeg: víz; nyomásváltozás frekvenciája: 0.16 Hz; vizsgálati hőmérséklet: 12-21 °C. A fárasztás kezdetén, illetve a szükségessé váló leállásokat követő indításoknál a nyomást 50 bar-ig folyamatosan fokoztuk, majd 30 s-ig tartottuk ezen az értéken az esetleges nyomáslengések kiegyenlítésére. Ezen művelet után kezdtük a fárasztást, amelynek során rögzítettük a nyomás-idő, dugattyúút-idő diagram pontjait. A nyomás-idő diagram egy kezdeti szakaszát mutatja a 30. ábra.

 

30. ábra: A javított kiváltott csőszakasz terhelési függvénye

A fárasztást 2.5×104 igénybevételi számig végeztük, annak során kifúvást, szivárgást, hirtelen nyomásesést nem észleltünk.

A sikeres fárasztóvizsgálatot követően a kísérleti csőszakaszt ismét szilárdsági nyomáspróbának vetettük alá. Ennek adatai megegyeztek az első szilárdsági nyomáspróba adataival, pusztán a hőmérséklet tért el minimális mértékben: 18-20 °C. A kísérleti csőszakasz ezt a nyomáspróbát is sérülésmentesen, a nyomás állandó értéken tartása mellett bírta ki, amely alapján azt sikeresnek minősítettük.

A sikeres fárasztóvizsgálat és szilárdsági nyomáspróbák után a kísérleti csőszakaszt terhelésvizsgálatnak vetettük alá. A vizsgálathoz fokozatos nyomásnövekedés végrehajtására alkalmas FLUID PROGRESS gyártmányú, 100TE-30 típusú hidraulikus nyomásfokozót alkalmaztunk. A nyomásnövelést 10 bar-os nyomásszint emelkedésekkel, az egyes nyomásszinteken 30 s-os várakozási idő beiktatásával sérülésig végeztük. A kísérleti csőszakasz 122 bar-os nyomásnál sérült meg, a javításnál felhelyezett köpeny alatt.

A kísérleti csőszakaszt a nyomásvizsgálatot követően makroszkópos vizsgálatnak vetettük alá. A javított csőszakaszról eltávolítottuk a javításnál felhelyezett két félből álló köpenyrészt, így vizsgálhatóvá vált az eredeti haszoncső. A köpenyrész alatt több helyen jelentős, korrózió okozta fémveszteség volt tapasztalható.

A vizsgálattal megállapítottuk, hogy a kísérleti csőszakasz a terhelésvizsgálat során egy olyan hibahelyen sérült meg, amelynek kiterjedése meghaladta a 3t*3t felületet (t a cső névleges falvastagsága), maximális mélysége a cső falvastagságának közel 60 %-a volt, s a sérülés a hibahely mintegy 40-45 mm hosszban történő felhasadásával következett be.

Az eredmények egyaránt rámutatnak a hibákkal – estünkben korróziós hibákkal – terhelt szerkezetekben, szerkezeti elemekben – esetünkben csőtávvezetékben – meglévő tartalékokra, valamint az alkalmazott javítási módszerek hatékonyságára.

 

 

 

6.fejezet.....