34. Определение напряженно-деформированного состояния кривых труб.

Так, если кривая труба, изображенная на рисунке 31, нагружена только внутренним давлением, кольцевые напряжения в ней могут быть определены по зависимости:

(98)

где r — внутренний радиус трубы, м;

R — радиус изгиба колена, м;

h — толщина стенки трубы, м;

—угол, определяющий положение исследуемой точки на поперечном сечении кривой трубы.

Рисунок 31 – Нагружение кривой трубы внутренним давлением

Максимальное кольцевое напряжение соответствует точке, оп­ределяемой углом , минимальное — точке с углом _.

Инженерные методики определения напряженного состояния в кривых трубах при изгибе обычно базируются на теории изгиба труб Кармана, причем в рассмотрение, как правило, вводятся коэффициенты интенсификации продольных т₁ и кольцевых т₂ напряжений, которые показывают, во сколько раз напряжения в кривых трубах больше напряжений в прямых при одних и тех же изгибающих моментах и моментах сопротивления сечений. Для определения полного напряженного состояния (учет внутреннего давления, продольных сил и др.) используют принцип суперпозиции.

Величина максимального значения кольцевого напряжения при изгибе

λ – безразмерный критерий

34. Оценка долговечности трубопроводов с различными видами повреждений.

В теории надежности под долговечностью понимают свойство объекта, заключающееся в его способности не достигать предельного состояния в течение некоторого времени или наработки при установленной системе технического обслу­живания и ремонта. Под предельным состоянием здесь понимают состояние объекта (трубопровода), при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесооб­разна, либо восстановление его работоспособности невозможно или нецелесообразно.

Малоцикловое разрушение происходит из-за максимальных деформаций, возникающих в концентраторе, где наблюдается образование малоцикловой трещины. По мере снижения максимальных деформаций долговечность труб увеличивается.

Упругая и пластическая деформации при малоцикловом разрушении определяются по уравнению Мэнсона: где ε — размах общей деформации, ε = ε_р + ε_е; ε_р, ε_е — упругая и пластическая деформации, соответственно; ψ — поперечное сужение материала; σ_в — предел прочности материала; Е — модуль упругости материала; N_ц — число циклов нагружения.

Долговечность участка нефтепровода Т = N_ц/N_ц0, где N_ц — число циклов до разрушения, которое определяется по уравнению Мэнсона на основе значения деформации ε; N_ц0 — число циклов до разрушения при номинальной нагрузке.

34. Расчет остаточного ресурса труб с повреждениями.

Оценка ресурса нефтепроводов Оценка ресурса линейного участка нефтепроводов производится после подготовки исходных данных по расчетному участку, металлам труб и их дефектам.

Исходные данные по линейному участку включают следующие сведения: сжатый профиль участка с указанием километража дистанции и отметок высот расположения НПС, высот через каждые 500 м, высот в точках перегибов профиля по трассе участка и точках смены типа труб, марки стали, диаметра толщины стенки; фактическая раскладка труб с указанием марки стали, диаметра и толщины их стенки; наличие дефектов и их расположение по трассе; места расположения по трассе происшедших отказов с указанием даты события; характерные периоды нагрузки участка, их количество и продолжительность каждого периода; рабочие давления, действовавшие в каждом периоде нагрузки на входе и выходе участка; параметры нагружения (N₂₅, N₅₀, N₇₅ и N₁₀₀) по каждому характерному периоду работы участка.

Исходные данные по трубам каждого участка включают в себя: перечень марок стали труб, используемых на участке; наружный диаметр трубы (D, мм) каждой марки стали; номинальную толщину (h, мм) стенки каждого типа трубы; условный предел текучести ( ) на базе остаточной деформации; условный предел прочности ( ); относительное поперечное сужение ( ) в момент разрыва; критический коэффициент интенсивности напряжений .

Исходные данные по возможности и найденным с помощью дефектоскопии дефектам: параметр статической трещиностойкости металла ; коэффициент концентрации напряжений ; - глубина дефекта.

После создания файла с банком исходных данных, включая плотность перекачиваемой нефти, производится расчет циклической долговечности труб.

Расчеты ведутся вручную или с помощью полуавтоматической программы RESURS.