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

e = ек, (3.39)

где предельную деформацию ек приближенно вычисляют по известному значению относительного поперечного сужения

1 -Т к

(3.40)

Значение параметра Тк определяют по формуле (3.3).

3. Разрушение трубы с трещиной происходит при выполнении условия разрушения по параметру статической трещи-ностойкости аа:

асо = атрав, (3.41)

где асо = анетто; анетто определяют по формуле (3.32); атр вычисляют в соответствии с формулами (3.11), (3.12) или (3.13) и следующей:

атр = 1 - (1 - а05 (4ц(1 - ц))). (3.42)

4. Разрушение трубы с трещиной происходит при выполнении определенного условия по коэффициенту интенсивности деформаций Kie :

Kie = Kiec. (3.43)

Здесь значение KIe вычисляют по формулам (3.29). Значение KIeс вычисляют по следующему алгоритму:

1) по формуле (3.13) определя ют а05;

2) рассчитывают а нетто и а*брутто по формулам

а*нетто = а05ав; (3.44)

а брутто 0,5а нетто;

3) далее применяют расчетные формулы

Kiec =

2 - 0,5(1 - m) 1 -.ане:тт°

1 + m

\Pec

при а*нетто ат /;

(3.45) (3.46)

(3.47) (3.48)

Kiec=

KIac

(1+m)m

при а*нетто > ат /.

(3.49)

Здесь значения параметров "т, m определяют по рис. 3.2, формулам (3.6)-(3.8), а значения параметра I - по рис. 3.5 или формулам (3.33).

Для вы1числения статической прочности трубы! с конкретным дефектом следует определить наименьшее давление в трубе, при котором удовлетворяется хотя бы одно из условий разрушения, перечисленных в настоящем разделе.

3.4.2. КРИТЕРИИ ЦИКЛИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ТРУБ С ДЕФЕКТАМИ (ЭТАП ЗАРОЖДЕНИЯ ТРЕЩИНЫ)

Циклическая прочность и долговечность элементов конструкций с дефектами и без них рассчитываются по методикам, изложенным в работах [14, 46, 61, 63, 87, 91] и др. Общее количество циклов до разрушения N состоит из двух слагаемых: Nз - количество циклов до зарождения трещины! в вершине дефекта; Nр - количество циклов на этапе развития (роста) трещины:

N = Nз + Nр. (3.50)

Количество циклов до зарождения трещины определяется уравнениями Коффина - Менсона. Эти уравнения устанавливают взаимосвязь между амплитудой изменения истинных деформаций в вершине дефекта, механическими характеристиками металла и количеством циклов Nз.

Существуют два режима нагружения: жесткий при постоянном размахе деформаций; мягкий при постоянном размахе напряжений.

Зона дефекта в трубопроводе обычно испытывает некоторый промежуточный режим нагружения, находящийся между этими крайними случаями. Поэтому целесообразно выбирать меньшее (или среднее) количество циклов Nз из двух крайних ситуаций.

Режимы циклического нагружения различаются также симметричностью (коэффициентом асимметрии). К оэффици-ентами асимметрии по напряжениям a и деформациям Re называются отношения соответствующих величин (деформаций и напряжений) в вершине дефекта в моменты максимальной и минимальной нагрузки в цикле:

Ra = "min / "max Re = emin / emax. (3.51)

Если коэффициент асимметрии равен минус единице

(R = -1), то нагружение является симметричным. При этом растяжение чередуется со сжатием одинаковыми силами. Для труб с дефектами характерны циклические нагружения с положительным коэффициентом асимметрии, когда amin > 0; enin > 0. При этом металл всегда находится в состоянии растяжения. Но могут встречаться случаи с отрицательными значениями Ra, Re (переходы! под дорогами, подводны!е переходы и др.).

Для жесткого симметричного режима нагружения количество циклов до зарождения трещины Nз определяется из уравнения:

a 1 -Т/ 3 E

(3.52)

где еа - амплитуда истинных деформаций в вершине дефекта; Тк - величина из формулы! (3.3); х1 - показатель жесткого циклического нагружения; а 1 - предел усталости металла при симметричном нагружении; E - модуль упругости.

Параметр х1 определяется по методике [68] или из графика (рис. 3.8) или по приближенным формулам

0,5 при ав < 700 МПа;

: 0,5 + 0,0002(ав - 700) при ав > 700 МПа.

(3.53)

Предел усталости для сталей, применяемых на нефтепроводах, можно определить приближенно:

а 1 = 0,4ав.

(3.54)

400 600 800 1000

Рис. 3.8. К определению параметра 1