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 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101

Рис. 3.5. Зависимость коэффициента I от показателя упрочнения металла m

или по графику (рис. 3.5), где показатель упрочнения m определяется из диаграмм деформирования металла трубы (см. рис. 3.2, формулы (3.7), (3.8)).

Поправочная функция У(ц) определяется по формулам и графикам, приведенным в справочниках по механике разрушения или численными расчетами [2, 49, 56, 84, 88]. Конкретный вид функции У(ц) зависит от геометрических особенностей дефекта. Для продольной длинной трещины функция Y (ц) рассчитывается по графику (рис. 3.6) или по формуле

Y (ц) = 1,99 - ц(0,41 - ц(18,7 - ц(38,49 - ц53,85))). (3.34)

Таким образом, основными расчетными характеристиками дефекта являются глубина дефекта d, теоретический коэффициент концентрации напряжений аа, коэффициент интенсивности напряжений K/a.

Таким образом, для выполнения расчетов необходимо задать следующие исходные параметры, описывающие характеристики дефектов:

тип дефекта - классический (с конечным и измеримым

Рис. 3.6. График поправочной функции Г(ц) для длинной продольной поверхности трещины

радиусом в вершине) или трещиноподобный (с острой вершиной);

направление дефекта (продольный, кольцевой, плоский); глубина дефекта d;

коэффициент концентрации напряжений а" (для классических дефектов).

Все параметры, кроме определяются непосредственно измерениями на трубе. Параметр а" вы1числяется по справочным формулам, исходя из конкретных геометрических параметров дефек та.

3.3.3. ХАРАКТЕРИСТИКИ НАГРУЖЕННОСТИ ТРУБОПРОВОДА

Н агрузки на трубопровод складываются из внутреннего давления и внешних сил. П ричем нагрузки всех видов вызывают механические напряжения в стенке трубы, состоящие главным образом из нормальных напряжений, ориентированных вдоль оси трубы и по окружности. Остальными компонентами тензора напряжений в расчетах можно пренебречь ввиду их небольшого влияния на прочность трубопровода.

Внутреннее давление P создает в линейной части трубопровода окружные aокр (кольцевые) и осевые aос (продольные) напряжения, которые вычисляются по формуле

"окр = P (D - 2h) = 2aо,. (3.35)

Внешние нагрузки имеют различную природу (изгибные, термические напряжения, давление грунта и транспортных средств, давление опор, ветра, воды на балочных и водных переходах и др.). Соотношение между напряжениями, создаваемыми давлением перекачиваемого продукта и внешними силами, может быть различным. Поэтому нагрузки на трубопровод необходимо контролировать в процессе эксплуатации, а напряжения от всех нагрузок следует рассматривать в совокупности.

Давление перекачиваемого продукта описывается с помощью спектра нагруженности (см. раздел 2.7.1). Например, в табл. 3.1 приведены характеристики спектра нагруженности одного из участков магистрального нефтепровода УБКУА за 5 лет эксплуатации.

В данном наборе исходных данных отсутствуют величины, характеризующие внешние нагрузки, которые будут различны для разных точек участка трубопровода. Способ задания этих нагрузок зависит от их характера и природы, а силы и напряжения определяются в каждом отдельном случае по специальным методам. Одним из способов задания внешних нагрузок является способ, аналогичный представленому (см. табл. 3.1, если вместо давления записать максимальное напряжение от внешних нагрузок авнеш. Если внешняя нагрузка изменяется во времени, то можно ввести числа n с соответствующими индексами. Например, число n40 = 156 означает, что за год напряжение от внешней нагрузки испытывает 156 перепадов до уровня 0,4авнеш.

3.3.4. ПАРАМЕТРЫ СТАРЕНИЯ МЕТАЛЛА ТРУБ

Ранее (см. раздел 2.4.2) было показано, что в процессе длительной эксплуатации нефтепроводов происходит старение металла труб, которое обусловлено структурными превращениями и накоплением необратимых микропластических деформаций [28, 77, 93].

В общем виде математически описать явления старения можно с помощью некоторых функций изменения основных механических характеристик, необходимых для выполнения расчетов прочности и долговечности дефектных участков трубопроводов:

а02 = 02 (f); ав = /в (t); Тв = /тв (t); Тк = /тк (t); т = /т (t); = /а (t),

где t - время эксплуатации, годы1; /02, /а функции.

(3.36)

эмпирические

Характеристики нагруженности участки трубопровода внутренним давлением на выходе от НПС (пример)