Испытания труб

Виды труб.

Невозможно назвать отрасль народного хозяйства, где бы не использовались трубы. По трубопроводам прокачиваются жидкости, газы, гранулированные материалы. В зависимости от назначения трубы изготовляют из черных и цветных металлов, полиэтилена, бетона и других материалов.

Трубы имеют множество критериев их классификации – по форме (круглые, профильные), размеру (диаметру), способу изготовления (горячекатаные, холоднокатаные, литые, бесшовные, паяные, сварные), степени обработки (оцинкованные, никелированные). По области применения подразделяются для общих целей, специальные (бурильные, насосные), магистральные, жаропрочные и т. д.

Наиболее широкое распространение получили металлические трубы. Перед применением, с целью определения их качества и пригодности, они подвергаются испытаниям по различным направлениям:

• Испытание на растяжение;
• Определение твердости;
• Испытание на сжатие;
• Испытание на сплющивание;
• Испытание падающим грузом;
• Испытание под воздействием водорода.

В данном материале рассмотрим методику проведения испытаний труб из металла.

Испытание на растяжение.

Варианты испытаний зависят от формы изделий. Так, трубы маленьких диаметров перед растяжением обжимают на концах. В трубах более крупных размеров для предотвращения повреждений образцов в зажимах применяются специальные стержни. При невозможности использования штатных зажимов из труб вырезается часть стенки для изготовления образца.

Испытания проводятся в соответствии с требованиями ГОСТ 10006-80.

При отборе образцов их вырезку производят на металлорежущих станках. Размеры и отклонения от них определяют по таблице 1:

Длина образца высчитывается математическим путем по специальной формуле. Испытания проводятся на двух образцах.

Оборудование для испытаний подбирается в соответствии с требованиями ГОСТ 28840-90. Допускается применять испытательные разрывные машины с любым типом возбуждения (электромеханические, электрогидравлические) и силоизмерительного устройства (маятникового типа, с торсионным или электрическим силоизмерителем).

При проведении испытаний на разрыв определяются:

• Физический предел текучести;
• Условный предел текучести;
• Временное сопротивление;
• Относительное удлинение после разрыва;
• Относительное сужение после разрыва.

Образец устанавливается в зажимы испытательной машины.

Затем плавно нагружается со скоростью и усилием по ГОСТ 1497-84 до разрушения. Цифровые значения испытаний отображаются на мониторе испытательной машины.

По окончанию испытаний производится обработка полученных результатов с использованием специальных формул. Исходные данные и конечные результаты оформляются протоколом.

Испытание на сжатие.

Этот вид испытаний проводится с целью определения стабильности и пластичности труб. Особую важность эти свойства принимают при прокладке труб в грунте, поскольку непредвиденные сдвиги почвы (землетрясения, ударная волна) могут повредить магистраль трубопровода.

Испытания труб проводятся согласно требованиям ГОСТ 25.503-97.

Размеры образцов подбираются из таблицы 2. Подготавливается 15 образцов.

К оборудованию и аппаратуре для испытания предъявляются требования, изложенные в ГОСТ 28840-90.

Испытательные машины должны быть оснащены преобразователем силы и тензометром, отображающие значения испытываемых характеристик, самопишущим прибором для записи диаграмм.

Стандарт рекомендует использовать приспособление для проведения испытаний на сжатие изображенное на рисунке 1, но допускает применение иных конструкций.

При испытании образец закладывается в приспособление, которое фиксируется в испытательной машине. С приложением нагрузки с заданной скоростью производится сжатие образца до его разрушения. Полученные числовые значения во время испытания выводятся на дисплей машины.

Обработка результатов испытания производится по специальным формулам с построением необходимых диаграмм, после чего составляется протокол испытания.

Определение твердости труб. 

Испытания на твердость проводят при проверке сварных швов и определении твердости самой трубы в соответствии с требованиями ГОСТ 9012-59.

Сущность метода испытаний заключается во вдавливании стального шарика в образец с приложенным усилием в течение определенного времени с последующим измерением полученного отпечатка.

Образец для испытаний подбираются в результате математических расчетов и табличных данных из Приложения 2 настоящего стандарта.

Требования к испытательной аппаратуре изложены в ГОСТ 23677-79.

Измерение твердости проводится при температуре 23 ± 5 °С. Образец надежно фиксируется на столике или подставке.

Для получения отпечатка по таблицам, приведенным в стандарте, подбирается шарик необходимого диаметра, который вставляется в наконечник испытательного устройства.

При приложении к шарику нагрузки на образце остается отпечаток.

С помощью микроскопа или др. измерительных приборов замеряются диаметры D и d, а также глубина вдавливания h. Далее, по полученным результатам с применением специальных формул высчитывается твердость металла испытываемой трубы. Конечный результат испытаний оформляется протоколом.

Испытания падающим грузом.

Согласно требованиям стандарта испытаниям подлежат трубы диаметром от 508 мм и более с толщиной стенок от 7,5 мм.

Отбор проб осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 7564-97 и ГОСТ 30432-96 в количестве, необходимом для изготовления не менее двух образцов. В зависимости от условий применения труб нормативная документация может содержать другие требования к отбору образцов.

Оборудование и материалы для определения количества вязкой составляющей в изломе образца и поглощенной энергии применяют маятниковые и вертикальные копры с запасом энергии, разрушающим образец одним ударом. Для охлаждения образца используют жидкий азот, воздух или нетоксичные жидкости (спирты).

Температура и время охлаждения образца зависят от толщины стенки трубы и выбираются из таблиц настоящего стандарта.

Испытываемый образец устанавливается на опоры копра и закрепляется. Разрушение образца осуществляется ударом бойка по его поверхности. После этого определяется количество вязкой составляющей в изломе расчетным методом или методом сравнения с эталонами.

При применении расчетного метода высчитывается зачетная площадь участков хрупкого излома. Далее ее значение подставляется в специальные формулы и производится окончательный расчет количества вязкой составляющей.

Характер и вид излома имеет различную по форме и содержанию поверхность. В качестве примера рассмотрим поверхность излома в виде "размерной стрелки".

При образовании в изломе участка в виде "размерной стрелки" он считается:

• Участком вязкого излома (поз. а);
• Участком смешанного излома (поз. б).

Результаты испытаний документируются протоколом.

Испытание труб на сплющивание.

Данный вид испытаний проводится с целью проверки качества сварных швов и обнаружения их дефектов. Испытаниям подвергаются трубы с наружным диаметром до 400 мм.

Температура во время испытания должна находиться в пределах 20 ± 10 °С.

Образцы отбираются от испытываемого изделия длиной 20-50 мм, но не менее 10 и не более 100 мм.

Образец размещают в испытательной машине (прессе) и со скоростью не более 25 мм/мин плавно сжимают его до размера H (задается НТД). Сварной шов располагается под углом 90° к прилагаемой нагрузке.

После проведения испытания образец осматривается. В случае отсутствия видимых трещин и надрывов на всех поверхностях (наружной, внутренней, торцах) считается, что образец выдержал испытания.

Конечный результат оформляется протоколом.

К специальным, редко применяемым испытаниям металлических труб относятся:

• Испытание труб под воздействием водорода (ГОСТ Р 9.915-2010);
• Испытания труб внутренним гидравлическим давлением (ГОСТ 3845-75);
• Испытания при криогенных температурах (ОСТ 26-04-1221-75);
• Испытание на ползучесть (ГОСТ 3248-81).

Виды и методы определения качества металлических труб определяются потребителем и отражаются в НТД на проведение испытаний.