The existing methods for strength calculating that underpin pipeline design are based on indicators of the strength characteristics of the pipe metal. The presence of a welded joint is taken into account using coefficients characterizing its shape and characteristics of the weld metal. In this case, the weld and the zone of the original metal subjected to the influence of the thermal cycle are assumed to be homogeneous in mechanical properties. However, a change in properties of welded joint affects the overall bearing capacity and is defined by both mechanical and geometric parameters. In the article, the authors propose to consider an approach to assessing the contact hardening of a welded joint of pipe steels that arise at a certain range of geometric parameters, taking into account the real topographic structure of a circumferential pipeline weld. Based on the results of experimental studies, an assessment of the mechanical characteristics of welded joints of pipe steels is presented, and the geometric features of the formation of the topographic structure are shown. The weld structure was evaluated by measuring the microhardness values. Based on the results of the analysis of the topography of mechanical inhomogeneity, an integral estimate of the dependence is proposed to determine the values of the contact hardening coefficient for curvilinear forms of inhomogeneity fields. Further development of studies of the welded joints structure in pipelines will allow to improve approaches to the calculation of their strength parameters, to develop recommendations for regulating the thermal deformation cycle, taking into account the optimal location of the fields of mechanical heterogeneity; to prepare a scientific justification for assessing the strength characteristics of a weld in the presence of a surface defect, taking into account the relative position of "soft" and "hard" interlayers.

Существующие методы расчета прочности трубопроводов при их проектировании основываются на показателях прочностных характеристик металла трубы. Учет наличия сварного шва осуществляется при помощи коэффициентов, характеризующих его форму и свойства наплавленного металла. При этом сварной шов и зона основного металла, подвергнутая влиянию термического цикла, принимаются однородными по механическим свойствам. Однако изменение свойств в рабочем сечении сварного соединения влияет на общую несущую способность и определяется как механическими, так и геометрическими параметрами. В статье рассмотрен подход к оценке контактного упрочнения сварного соединения трубных сталей, возникающих в определенном диапазоне геометрических параметров, с учетом реальной топографической структуры кольцевого сварного шва трубопровода. По результатам экспериментальных исследований представлена оценка механических характеристик сварных соединений трубных сталей. Показаны геометрические особенности формирования топографической структуры. Структура шва оценена путем измерения значений микротвердости. По результатам анализа топографии механической неоднородности предложена интегральная оценка зависимости для определения значений коэффициента контактного упрочнения при криволинейных формах полей неоднородности. Отмечено, что дальнейшее развитие исследований строения сварных соединений трубопроводов позволит усовершенствовать подходы к расчету их прочностных параметров; выработать рекомендации по регулированию термодеформационного цикла с учетом оптимального расположения полей механической неоднородности; подготовить научное обоснование оценки прочностных характеристик сварного шва при наличии поверхностного дефекта с учетом взаимного расположения мягких и твердых прослоек.

This content is only available via PDF.
You can access this article if you purchase or spend a download.