Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 [ 10 ] 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72

Таблица 3.5

Результаты испытаний труб диаметром 89

Вторую группу опытов производили с целью исследования влияния цнутрепнего давления на устойчивость труб под действием сжимающих усилий.

Как уже указывалось выше, в прямой трубе с заглушками или криволинейном трубопроводе от внутреннего давления возникают продольные растягивающие напряжения, равные половине кольцевых. Если в трубопроводе под действием продольных сжимающих сил возникают напряжения сжатия

и от внутреннего давления напряжения растяжения

PD Р = -4б-

то суммарные продольные напряжения будут равняться

причем в зависимости от величины тех и других напряжений они могут иметь знак плюс или минус.

Если мы определим величину критической силы в трубопроводе без давления Укр и соответствующие ей сжимающие напряжения Окр, то возникает вопрос, что будет при наличии внутреннего давления, вызывающего продольные растягивающие напряжения Ор: критическая сила возрастет на величину ДУУкр = GpFp, останется неизменной или изменится на какую-то другую величину?

Для выяснения этого была произведена серия опытов. Образцы представляли собой обрезки труб диаметром 122-129 мм и длиной 900-1000 мм, обточенные в средней части на длине 800 -900 мм

до ТОЛШДНЫ 1,5-4 ММ:

После обмера геометрических размеров сечения образцов в трех местах по длине труб к их торцам приваривали заглушки. В заглушках были предусмотрены штуцер для подачи воды и закрываемое отверстие для выпуска воздуха из системы (рис. 3. 4). Продольные усилия создавали с помощью универсальной 50-тонной испытательной машины, а для создания внутреннего давления в образцах применяли гидравлический масляный насос с ресивером.

Нагрузка от пресса передавалась через шарнирные опоры и прикладывалась центрально и с эксцентриситетом, равным 25 мм. Центрировку образцов производили с помощью электрических тензодатчиков с замером показаний на измерителе статических деформаций ИСД-2. Всего было испытано четыре серии образцов. В каждой серии часть образцов испытывали при отсутствии внутреннего давления, а другую часть - прп постоянно поддерживаемом заданном давлении.

Рис. 3. 4. Испытание трубы па совместное действие сжимающих усилий и внутреннего давления".

5 Заказ 2185.

Сжимающая нагрузка давалась ступенями, составляющими примерно 0,1 нагрузки, при которой образцы теряли устойчивость. Гибкость образцов с учетом шарнирных устройств составляла

= 22 -24,

где - расстояние между шарнирами; i - радиус инерции сечения.

Образцы были изготовлены из стали с пределами текучести около 3000-3500 кГ/см.

Результаты испытания образцов труб на центральное и внецен-тренное сжатие приведены в табл. 3.6 и 3.7.

При центральном и внецентренном сжатии и наличии внутреннего давления разрушение труб происходит при несколько меньшей осевой сжимающей силе, чем при отсутствии внутреннего давления, хотя суммарные продольные сжимающие напряжения в металле намного ниже.

При центральном сжатии отношение фактических разрушающих напряжений в образцах труб от продольной нагрузки к теоретическим критическим напряжениям в одном случае равнялись 1,07-1,11 и в другом 1,18-1,23. При наличии в образцах внутреннего давления, вызвавшего кольцевые напряжения 2060-2160 кГ/см, отношения фактических разрушающих напряжений к теоретическим критическим напряжениям уменьшилось: в одном случае до 0,88-1,00, в другом 0,93-0,95.

Критические нанряжения вычислены но формуле Тетмайера -

Ясинского для гибкости <; 100

а„р = 3100 - 11,4 кг/см\

где - расстояние между шарнирами; i - радиус инерции сечения.

Снижение разрушающих напряжений от продольной силы при наличии в образцах внутреннего давления в среднем составило

на образцах первой серии 100 = 12% и

1,иу

на ооразцах

второй серии

1,20-0,94 1,20

100 = 22%.

При испытании образцов труб на внецентренное сжатие (серии III и IV) снижение разрушающих напряжений от продольной сжимающей нагрузки в образцах, находящихся под действием внутреннего давления, также наблюдалось, но в меньшей степени. В образцах

3606 3i

III серии указанные напряжения снизились на ---- 100 =

ооУЬ

% И в образцах IV серии - на gf 100 = 11,7%.

9,3""

Фактические же сжимающие напряжения (при разрушении с учетом внутреннего деления) в образцах, подверженных действию внутреннего давления, были значительно ниже, чем в образцах, сжима-

емых без давления, на

3696-2299 3696

100 = 38%.

о. в

§5

2 ui

>.

g"

а о я" п

lili

о. s о

-вИ еэд эинэаыиэйоэх

: ™о эпнйеии.Сэ

о ИИНЭЬЯ

-etf 0J3HH3cIiKna хо

Wo nutio vioaaoo хо

,=53 « m к й м

<f 9ИНЭ1ХЯЕС ЭОННЭйХЛНа

- см

ю со

о о

ЭТ 00

о о"

со о

о С<1 г- со о" о

о со

о со 00

о со

I I I I I

о .* о

I I I I

ООО а Ю с»

Q о о о

+ + +

?5

1 1

о о -

Ю с»

о о о о

...ч LO

о о -*

NT о

-vT со

со о

с-- со

00 со

CN1 LO

00 со со jq

о" сэ

1 I -

о о со m

00 00 CV1

I I I

о о о о

Ю о о

со о VO :с

со со

1 I I

о =i

+ -г-

о о о о

ю о Ol -

со -о

со со сч

I I 1

8 8 S

CV1 in о см - -

о"

со t-о" о"

CV] см

о о

о о -

о о о СЭ.

+ Л/о = "10 9ИХ

-В1Н0 эонйвииэ

"а винзияеи ojaHUaaxiHa J.0

oaatnoieonjen хо

iVo Н1ГИ0

хнэиои ииШснвоиеИ

,v ИПН -Ешиои iidu BHeAdj

-Ва ВЕНЧ1ГВИиОМЕИ

i»/JH I ami

о со

1-0 ОС

I I I I I

со со

00 см

I 1-1

00 00 00

с<1 см С1

CJ3 CJ3 CJ3

см см см

о со

ю со

I I I I I I

со со со

см со

ю in

00 1-~

см см

о оо

I I I I

со см см

I I

со со

со со

оо 00 см

о со in in о о

+ + + +

о сзз

о со

оо in

о со

ю см

Ш CJ3

со ю

о ш о in со см

см со сз

о о о см

со сз t~

ю см 00

од о 00 t~ оз 00

in in

cl о

I I I I I

CM C3 CM

CO CM

I I

CM CO 03

+) +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1

I I I I I

00 CM

OOOOOOOOOOQQ

oooooooooooo

000000100ЮСМООСМ»Л COCMCOOICMCMCM-"--

ГОСО<Г"<51"-

c5c5oc5oc:5c5o ooo.o

i~)0<rcOOOOOCOvf-CO

r~. CO r- oq 00 "i CM CO ci

CM CM CvJ CM cm" Cvf CvJ CM CM CT

СМС]СМ-"гчч-*--ГЧ-i-"r4- iO-r!

oooooooooooo

oooooooooooo кг v: о "J

в центрально сжатых образцах, испытанных при наличии внутреннего давления, отношение продольных напряженна к кольцевым составляло от 0,75 до 0,84. При таком соотношении разнозначных напряжений по энергетической теории прочности предельные напряжения должны снизиться до 0,63-0,68 предела текучести.

Можно принять, что потеря несущей способности в испытывав-шихся образцах наступала примерно в момент достижения предельных напряжений. Тогда отношение фактически покажет сни-

жение предельных напряжений от двухосного разнозначного напряженного состояния. Эти отношения в опыте составили 0,58- 0,63.

Некоторое снижение фактических значений предельных напряжений по сравнению с теоретическими объясняется гибкостью образцов. При гибкости образцов 22-24 коэффициент устойчивости для данной стали составляет 0,95.

Таким образом, при наличии внутреннего давления расчет можно вести на продольные усилия без учета внутреннего давления. Снижение напрял;ений можно объяснить влиянием сложно-напряженного состояния - кольцевого растяжения и продольного сжатия, что и следует учитывать при определении расчетного сопротивления (предельных напряжений). При расчете можно пользоваться энергетической теорией прочности.

Сочетание продольных с;кимающих и кольцевых растягивающих усилий возможно в балочных системах с защемленными концами либо в том случае, когда толщина стенки трубопровода принята большей, чем из условия полного использования металла при восприятии внутреннего давления. В этих случаях продольные сжимающие напряжения могут привести к преждевременному появлению зон пластических деформаций. При наличии напрязкений изгиба пластические зоны могут появиться в средней части пролетов сверху и у опор - снизу.

Влияние местных пластических деформаций на общую прочность рассматриваемой конструкции надземного перехода подлежит дополнительному изучению. Однако величина снижения напряжений, при которых появится текучесть в расчетных сечениях трубопроводов, не превышает 15%, так как наиболее опасен случай, когда толщина стенки труб подобрана из условия восприятия усилий лишь от внутреннего давления. При этом отношение продольных напряжений к кольцевым не может превышать 0,2. Увеличение отношения продольных напряжений к кольцевым больше 0,2 возможно лишь при излишней толщине стенки труб. Но при этом снижается абсолютная величина кольцевых напряжений п указанный случай более благоприятен, чем первый. Принимая во внимание местный характер возникающей пластической зоны как по сечению трубы, так и по длине ее при разнозначном двухосном напряженном состоянии, при проверке напряжений по сжатой зоне пониисение предела текучести металла не учитывают.