ГОСТ 27456-87
Группа Г18
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
СОЕДИНЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ РЕЗЬБОВЫЕ
Порядок проведения испытаний на вибропрочность
Threaded pipe-line connections. Procedure of vibration strength testing
ОКСТУ 4193
Дата введения 1989-01-01
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Академией наук БССР, Государственным комитетом СССР по стандартам
ИСПОЛНИТЕЛИ
Е.К.Почтенный (руководитель темы); А.И.Журавель; Б.B.Максимовский; Г.В.Поляков; С.П.Порицкий
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 28.10.87 N 4038
3. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
Обозначение НТД, на который дана ссылка | Номер пункта, приложения |
ГОСТ 25.101-83 | Вводная часть |
ГОСТ 25.507-85 | 1.1 |
ГОСТ 27.002-83* | Вводная часть |
ГОСТ 20467-85 | Вводная часть |
ГОСТ 22526-77 | Приложение 3 |
ГОСТ 23207-78 | Вводная часть |
ГОСТ 23358-87 | Приложение 3 |
ГОСТ 24074-80 | Приложение 3 |
______________
* Вероятно ошибка оригинала. Следует читать ГОСТ 27.002-89, здесь и далее по тексту. - .
Настоящий стандарт устанавливает порядок испытаний резьбовых соединений трубопроводов на вибропрочность для оценки долговечности резьбовых соединений трубопроводов с заданной вероятностью неразрушения 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. Целью 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.
2. ХАРАКТЕРИСТИКИ СОПРОТИВЛЕНИЯ УСТАЛОСТИ, ОПРЕДЕЛЯЕМЫЕ ПРИ ИСПЫТАНИЯХ
2.1. По результатам испытаний определяются: характеристика наклона кривой усталости в системе координат
или 
;
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 подвергаются 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.
3.3. 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
0,025, (1)
где - объем выборки, - выборочное среднее значение предела выносливости, - выборочное среднее квадратическое отклонение значений предела выносливости, - квантиль распределения Стьюдента при доверительной вероятности не менее 0,95.
3.4. Для сопоставления характеристик сопротивления усталости с другими характеристиками элементов соединений следует определять те свойства, которые могут существенно повлиять на характеристики сопротивления усталости:
геометрические характеристики элементов в зоне опасного сечения;
шероховатость поверхности элементов в этой же зоне;
характеристики материалов элементов (химический состав, структура, механические свойства и т.д.).
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 вибропрочность 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.
6. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ
6.1. Выход испытательного оборудования на режим испытаний должен осуществляться без повышений 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 (), перпендикулярных усталостной трещине на поверхности опасного сечения элементов, и соответствующих напряжениям чисел циклов () 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
или 
;
число циклов до точки перелома кривой усталости ();
среднее значение предела выносливости ().
Вид уравнения кривой усталости не регламентируется.
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 (), а для всей выборки испытанных элементов - среднее квадратическое отклонение значений предела выносливости:
. (2)
7.4. Для среднего значения и среднего квадратического отклонения значений 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 () и отнулевого () нагружений:
. (3)
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 1
Рекомендуемое
ПРОТОКОЛ N __________
Результаты испытаний соединений
1. Завод-изготовитель | ||||||
2. Маркировка соединения | ||||||
3. Испытательное оборудование | ||||||
4. Характеристика нагружения давлением | ||||||
5. Характеристика вибронагружения | ||||||
6. Максимальное значение давления | ||||||
7. Коэффициент асимметрии цикла | ||||||
8. Число испытанных соединений | ||||||
Начало | конец | испытаний. | ||||
N | Обозначение соединения по ГОСТ | Поврежденный элемент | Максимальное напряжение изгиба, МПа | Число циклов до предельного повреждения в тыс. циклов | ||
| ||||||
| (подпись) | |||||
(подпись) | ||||||
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Рекомендуемое
ПРОТОКОЛ N ___________
Характеристики сопротивления усталости соединений
1. Обозначение соединений по ГОСТ | ||||||||||||
2. Завод-изготовитель | ||||||||||||
3. Маркировка | ||||||||||||
4. Максимальное давление | ||||||||||||
5. Частота пульсации давления | ||||||||||||
6. Частота циклического изгиба | ||||||||||||
7. Число испытанных соединений | ||||||||||||
8. Число поврежденных элементов | ||||||||||||
(наименование) | ||||||||||||
б) элемент | ||||||||||||
(наименование) | ||||||||||||
Протокол составлен | ||||||||||||
(дата) | ||||||||||||
N п/п | Поврежден- | | тыс. циклов | , МПа | Доверительный интервал МПа | , МПа | Доверительный интервал МПа | |||||
| ||||||||||||
(подпись) | ||||||||||||
Начальник отдела | ||||||||||||
(подпись) | ||||||||||||
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Справочное
ИСПЫТАНИЯ НА ВИБРОПРОЧНОСТЬ СОЕДИНЕНИЯ 2-12-М16X1,5 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 обеспечивают 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 постоянной 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 тензометрирования 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.1.
Таблица 1
N п/п. | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
, МПа | 243,2 | 240,3 | 231,4 | 215,7 | 211,8 | 194,2 | 185,3 | 183,4 |
, тыс. цикл. | 36,0 | 42,0 | 54,0 | 108,0 | 117,0 | 180,0 | 258 | 525 |
Продолжение табл.1
N п/п. | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
, МПа | 175,5 | 174,6 | 172,6 | 160,8 | 159,8 | 158,9 | 155,9 | 155,9 |
, тыс. цикл. | 531 | 345 | 381 | 1584 | 822 | 2235 | 1056 | 1275 |
Статистическую обработку результатов испытаний проводят с использованием уравнения кривой усталости
, (1)
где - число циклов до разрушения;
- максимальное напряжение цикла, МПа;
- предел выносливости при коэффициенте асимметрии ;
- параметр, характеризующий наклон кривой усталости, МПа;
- коэффициент сопротивления усталости, МПа·цикл;
- число циклов до точки нижнего перелома кривой усталости;
- среднее значение предела выносливости, МПа.
При обработке экспериментального ряда значений и используют метод наименьших квадратов и уравнение (1) в записи
,
где
; 
.
Обработку ведут следующим образом. Задаются значением и определяют и :
,
За искомое значение , а также значения и принимают расчетные значения, при которых
.
Вычисления параметров уравнения кривой усталости проводят на ЭВМ ЕС-1020. Получают следующие значения параметров, соответствующие минимальному значению суммы 
421,83 МПа
156,36 МПа,
39,89 МПа,
7,72·10 МПа·цикл.
Используя найденные значения и , оценивают число циклов до точки перелома кривой усталости
4,94·10 циклов.
Так как вычисленное значение меньше 2,5·10 циклов, принятую базу испытаний можно считать достаточной.
Определяют квадратическое отклонение и доверительные интервалы для среднего и квадратического отклонения значений пределов выносливости
5,3 МПа. (2)
159,18 МПа,
153,53 МПа,
2,132 (для 
15 при доверительной вероятности 0,95);
8,24 МПа,
3,91 MПa,
0,738, 1,554 (для 16 при доверительной вероятности 0,95).
Определяют точность оценки среднего значения предела выносливости
0,018.
Это позволяет сделать вывод о достаточном объеме испытанной выборки.
Электронный текст документа
и сверен по:
М.: Издательство стандартов, 1988