ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СОЕДИНЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ РЕЗЬБОВЫЕ

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ НА ВИБРОПРОЧНОСТЬ

ГОСТ 27456-87

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ Москва

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СОЕДИНЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ РЕЗЬБОВЫЕ

Порядок проведения нспытяннй на вибро прочность

Threaded pipe-line connections.

Procedure of vibration strength testing

ОКСТУ 4193

Дата введения 01.01.89

Несоблюдение стандарта преследует:;* по закону

Настоящий стандарт устанавливает порядок испытаю» резьбовых соединений трубопроводов на вибропрочность для оценки долговечности резьбовых соединений трубопроводов с заданной вероятностью нераэ-рушения по ГОСТ 20467-85 и схематизации случайных процессов при статистическом представлении результатов оценки вибронагружения соединений по ГОСТ 25.101-83.

Термины, определения и обозначения, применяемые в стандарте, -по ГОСТ 23207-78 и ГОСТ 27.002-83.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Цепью испытаний в соответствии с ГОСТ 25.507-85 является обеспечение требуемой безотказности и долговечности резьбовых соединений трубопроводов в эксплуатации.

1.2.    Испытания всех видов соединений на вибропрочность должны проводиться при периодических и типовых испытаниях.

1.3.    Выбор характеристик процессов нагружения должен соответствовать обобщенной или частной математической модели, учитывающей характер во времени и внутреннюю структуру процесса нагружения близкого к реальным условиям эксплуатации.

1.4.    Объем испытаний устанавливается с учетом возможного рассеяния механических свойств материала элементов Соединений, подверженных вибрационным нагрузкам, и должен быть достаточным для оценки сопротивления усталости изготовляемых соединений.

Перепечатка воспрещена

© Издательство стандартов, 1988

ГОСТ 27456-87 С 2

2. ХАРАКТЕРИСТИКИ СОПРОТИВЛЕНИЯ УСТАЛОСТИ, ОПРЕДЕЛЯЕМЫЕ ПРИ ИСПЫТАНИЯХ

2.1.    По результатам испытаний определяются: характеристика наклона кривой усталости в системе координат

о — lg N или lg а — lg N;

число циклов до точки перелома кривой усталости; среднее значение предела выносливости;

среднее квадратическое отклонение значений предела выносливости; коэффициент чувствительности к асимметрии нагружения.

2.2.    Результаты периодических и типовых испытаний в виде характеристик сопротивления усталости вносятся в паспорт партии соединений, из которой произведена выборка испытанных соединений.

Среднее значение и среднее квадратическое отклонение значений предела выносливости представляют в виде экспериментальных выборочных значений и в виде доверительных интервалов для указанных характеристик с доверительными вероятностями 0,95 и 0,99,

3. ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ ПАРТИЯ

3.1.    Испытаниям подвертаются резьбовые соединения в сборе с трубопроводом (или его частью), изготовленные в соответствии с государственными стандартами на конструкцию соединений.

3.2.    Соединения, отобранные для испытаний, должны быть случайной выборкой из партии соединений одного типоразмера.

33. Объем выборки из партии соединений одного типоразмера-устанавливают в зависимости от точности характеристик сопротивления усталости, определяемой доверительными интервалами, которые в относительных величинах не должны превышать

[Р    S D

.    «<0,025,    (1)

\ОГ    °R

где л — объем выборки, or — выборочное среднее значение предела выносливости, S_R — выборочное среднее квадратическое отклонение значений предела выносливости, Щ - квантиль распределения. Стьюдента при доверительной вероятности не менее 0,95.

1.4. Для сопоставления характеристик сопротивления усталости с другими характеристиками элементов соединений следует определять те свойства, которые могут существенно повлиять на хяпяктеристики сопротивления усталости:

геометрические характеристики элементов в зоне опасного сечения;

шероховатость поверхности элементов в этой же зоне;

G3 ГОСТ 27456-87

характеристики материалов элементов (химический состав, структура, механические свойства и тд.).

4. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ

4.1.    Испытания соединений осуществляются на прошедшем поверку оборудовании.

4.2.    Оборудование должно быть аттестовано с указанием точности воспроизведения и измерения нагрузок, а также точности регистрации числа циклов переменных нагружений.

4.3.    Оборудование при испытаниях должно обеспечивать;

внутреннее пульсирующее или статическое давление, равное полуторакратному условному давлению, установленному стандартом на конструкцию соединений;

вибронагружение, обеспечивающее в опасных сечениях элементов соединений растягивающие напряжения, близкие по величине пределу текучести материалов.

4.4.    Оборудование должно быть оснащено.

средствами регистрации внутреннего давления;

приборами регистрации напряжений растяжения в опасных сечениях элементов конструкций;

счетчиком числа циклов переменных напряжений;

автоматическим выключателем оборудования при потере соединением герметичности из-за усталостного повреждения элементов.

5. УСЛОВИЯ ИСПЫТАНИЙ

5.1.    Испытания соединений на вибро прочность должны проводиться по схеме и в условиях, наиболее близких к эксплуатационным, и вызывать усталостное повреждение.

5.2.    Соединения испытывают в условиях совместного действия внутреннего регулярного или случайного нагружения давлением и регулярного или случайного вибронагружения.

5.3.    Вибронагружение задают при испытаниях в диапазоне растягивающих напряжений от 0,9 предела текучести материала до предела выносливости элементов.

5.4.    Соединения должны быть собраны с моментами затяжки отдельных элементов, обеспечивающими герметичность во всем диапазоне нагрузок в течение всего периода испытаний.

5.5.    Предельным напряжением соединения считается потеря герметичности из-за усталостного повреждения элементов.

ГОСТ 27456-87 С. 4

6. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

6.1.    Выход испытательного оборудования на режим испытаний должен осуществляться без повышении установленных программой испытаний уровней внутреннего давления и вибрационной нагрузки.

6.2.    Испытания каждого соединения необходимо проводить вплоть до потери герметичности соединения из-за усталостного разрушения элементов.

6.3.    Если долговечность соединения лимитирует один элемент, испытания соединения прекращаются после усталостного разрушения данного элемента.

6.4.    При близких вероятностях усталостного разрушения двух элементов соединения с потерей герметичности из-за усталостного повреждения одного элемента испытания не прекращаются, а продолжаются после замены поврежденного элемента до усталостного разрушения второго элемента.

6.5.    Программу испытаний составляют с учетом следующих условий:

вида соединения;

материала элементов соединения;

области применения, определяющей характер нагружения, а также результаты сопоставления средних значений предела выносливости, полученных по оцениваемой программе и прямыми статистическими оценками после фиксированного числа циклов нагружений*

7. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ

7.1.    Результаты испытаний для описания одной кривой усталости представляют в виде значений растягивающих нагружений (о_г), перпендикулярных усталостной трещине на поверхности опасного сечения элементов, и соответствующих напряжениям чисел циклов (JV/) до предельного напряжения.

7.2.    Характеристики сопротивления усталости по результатам испытаний вычисляют методами регрессионного анализа или наименьших квадратов с использованием уравнений кривой усталости, описывающих как наклонный, так и горизонтальный участки кривой усталости. Уравнения кривой усталости должны содержать следующие параметры :

характеристику наклона кривой усталости в системе координат

число циклов до точки перелома кривой усталости (УУ); среднее значение предела выносливости (<J_K ).

Вид уравнения кривой усталости нс регламентируется.

2 *

С 5 ГОСТ 27456-87

Решение о применимости уравнения для определения характеристик сопротивления элементов соединений усталости принимают по положительным результатам сопоставления средних значений предела выносливости, полученных с использованием уравнения и прямыми статистическими оценками.

7.3.    Для каждого испытанного соединения с использованием уравнения кривой усталости определяют случайное значение предела выносливости поврежденного элемента (од,), а для всей выборки испытанных элементов - среднее квадратическое отклонение значений предела выносливости:

=]/—7* Й*/-®*)¹’    (2)

* П - 1

7.4.    Для среднего значения и среднего квадратического отклонения значении предела выносливости определяют доверительные интервалы с доверительной вероятностью 0,95 и 0,99.

7.5.    По результатам испытаний двух выборок определяют коэффициент чувствительности асимметрии нагружения элементов соединений при симметричных и отнулевых циклах нагружения. При этом используют значения предела выносливости для симметричного (о_л) иотнулевого (а₀) нагружении:

2а,

* = — -1.    (3)

О₀

8. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЯ

8.1.    Результаты испытаний и характеристики сопротивления усталости элементов соединений представляют в виде протоколов (приложение

1 и 2).

8.2.    Пример испытаний приведен в справочном приложении 3.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Рекомендуемое

ПРОТОКОЛ №--

Характеристики сопротивления усталости соединений

1.    Обозначение соединений по ГОСТ.....................

2.    Завод-нзготовнгель..............................

3.    Маркировка ..................................

4.    Максимальное давление...........................

5.    Частота пульсации давления.........................

6.    Частота циклического изгиба........................

7.    Число испытанных соединений.......................

8.    Число поврежденных элементов:

а) элемент .    —-...................

(наименование)

б)    ■*п»ч»цт    ...................

(наименование)

Протокол составлен    -

(дата)

N* п/п	Повреж денный элемент	R	V (или tri)	ng тыс. циклов	Or МПа	Довери тельный интервал МПа	Sr, МПа	Довери тельный интервал МПа	Ф

Ответственный исполнитель

Начальник отдела

ГОСТ 27456-87 С. 8

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Справочное

ИСПЫТАНИЯ НА ВИБРОПРОЧНОСТЬ СОЕДИНЕНИЯ 2-12-М16 X 1,5 ГОСТ 24074-80

Ввертные концы штуцеров и гнезда под них изготавливают по ГОСТ 22526-77. Штуцер с корпусной деталью уплотняется с помощью медной прокладки (ГОСТ 23358-87) в отожженном состоянии, материал трубопровода (труба 12X1) - сталь 20. Испытательная партия соединений собирается (штуцера ввернуты в корпус, а врезающиеся кольца поджаты накидной гайкой) с моментами затяжки, которые обеспо* чивают герметичность зон свинчивания во всем диапазоне нагрузок.

Моделирование эксплуатационных условий работы соединений осуществляют на специальной установке, позволяющей одновременно нагружать соединения циклическим изгибающим моментом и внутренним давлением жидкости. Испытанию подвергают выборку соединений — 16 шт. Каждое соединение испытывают при ностоян* ной амплитуде напряжений изгиба, изменяющейся от соединения к соединению с шагом 5 МПа. За базу испытаний принимают 2,5 • 10* циклов нагружения. Напряжения в местах разрушения элементов соединения определяют по результатам тензометриро-вания действующего изгибающего момента и геометрическим размерам сечения.

Анализ результатов испытаний показывает, что на всех уровнях напряжений отказы соединений происходят из-за усталостного разрушения трубопроводов, следовательно долговечность соединения в целом лимитируется трубопроводом. Результаты испытаний соединений приведены в табл. Ц

Таблица 1

№ п/п. > 2 3 4 5 6 7 8 а, МПа 243,2 240,3 231,4 215,7 211,8 194,2 185,3 183,4 Л/, гы с. цикл. 36,0 42,0 54,0 108,0 117,0 180,0 258 525

Продолжение табл. 1

№ п/п. 9 10 12 13 14 15 16 <7, МПа 175,5 174,6 172,6 160,8 159,8 158,9 155,9 155,9 /V, тыс. цикл. 531 345 381 1584 822 2235 1056 1275

С. 9 ГОСТ 27456-87

Статистическую обработку результатов испытаний проводят с использованием уравнения кривой усталости

<»

где    N    -    число циклов до разрушения;

О - максимальное напряжение цикла, МПа;

Оо - предел выносливости при коэффициенте асимметрии R\

К - параметр, характеризующий наклон кривой усталости, МПа;

Q ~ ⁿg * °r - коэффициент сопротивления усталости, МПа • цикл;

Nq - число циклов до точки нижнего перелома кривой усталости;

Or - среднее значение предела выносливости, МПа.

При обработке экспериментального ряда значений Nf и Of используют метод наименьших квадратов и уравнение (1) в записи

У1 = О_л + ^уо * *1 ,

где

У/

Обработку ведут следующим образом. Задаются значением Q и определяют

* (%*,’) - (Ц)’

i^m 1    I*    1

За искомое значение 0, а также значения o_R и принимают расчетные значения, при которых

к    _

£ ((7о I — С7р) * ⁼ min. /= 1

Вычисления параметров уравнения кривой усталости проводят на ЭВМ ЕС-1020. Получают следующие значения параметров, соответствующие минимальному значению суммы Г (o_Ri - Or) ² = 421,83 МПа²

Or — 156,36 МПа,

V₀ = 39,89 МПа,

Q = 7,72 • 10⁷ МПа • цикл.

Используя найденные значения Or и £?, оценивают число циклов до точки перелома кривой усталости

Q    5

N*7 -    = 4,94 * 10 циклов.

^G °R

Так как вычисленное значение меньше 2,5 • 10⁶ циклов, принятую базу испытаний можно считать достаточной.

Определяют квадратическое отклонение и доверительные интервалы для среднего и квадратического отклонения значений пределов выносливости

r^(o_Ri-a_R)² / 421,83 ¹

S_R~\I- = V - -5,3    МПа.    (2)