Промышленная безопасность в системе магистральных нефтепроводов - Ямуров Н.Р.
ISBN 5-94218-006-7
Скачать (прямая ссылка):
( \
\ _
/ ^
'о -
'Окр
Если на трубе уже имеется дефект, то величину /0 рассчитывают по формуле.
/0=-^-(1-|ИА)(1-а0о/ст0 ),
ио
где ntfj — относительная глубина исходного дефекта.
Остаточный ресурс трубы с дефектом, контактирующим с коррозионной средой, приближенно равен
СХр( ''%)
1 + Кс-*шР24*°,я*р
it 2и/(1+и) —(1-и)/(1+н) —
где Ка--(хап >¦ <7до ^ при aQo < стт;
ъг 2и/(1+я) —
К„=о.а1У при ст0о >ат.
При наличии в стснке трубы трещиноподобного дефекта остаточный ресурс определяется по формуле
ехр
1р- 10~
(-К„Ч>аС -с”,,)
1 + ' С жр
Здесь за величину е/Кр можно принимать значение параметра п.
Г 1ри выводе формул для определения остаточного ресурса труб за предельное состояние принимался момент наступления нестабильного разрушения грубы, поэтому найденное значение /р необходимо разделить на коэффициент запаса прочности nt. Величина коэффициента запаса для объектов типа «магистральный нефтепровод» принимается равным 2.
2.3.2. Малоцикловая усталость
Для определения малоцикловой усталости металла обычно используется уравнение
где ( — размер усталостной трещины (длина), мм, N — число циклов нагружения конструкции, ст нормальные напряжения в окрестности трещины, МПа, а, п — коэффициенты, значения которых рекомендуется принимать для трубных сталей а = 2,6 • 1(Г13 мм7/кгс4, я == 4 соответственно.
В результате его интегрирования на отрезке (($; ?кр), получают выражение, которое позволяет построить оценку' предельного числа циклов
нагружения трубы (числа циклов, после которого с высокой вероятностью наступает разрушение трубы):
^КР " „ л/2 ,
аст л (и - 1)
f, I \ " «р /
где — начальный размер трещины, f.Kp -— предельный размер трещины.
Выполнение расчетов величин NKp по данному уравнению требует принятия некоторых допущений, а именно величины f.Q и fKp принимаются по различным рекомендациям. Другие известные методики расчета трубопроводов на малоцикловую усталость даны ниже.
Л. Методика выбора параметров груб и поверочного расчета линейной части магистральных нефтепроводов на малоцнклопуго усталость
Номинальными напряжениями, действующими в стснкс трубы, считаются кольцевые напряжения. Переход от номинальных упру тих напряжений к локальным упругопластичсским напряжениям и деформациям в зонах концентрации напряжений осуществляется при помощи известного соотношения:
К.
где А'г — коэффициент концентрации деформации, ап — общий коэффициент концентрации напряжений, определяемый по формуле аа = 1 + 0,5 8 л/7//-, 1 -- глубина поверхностного дефекта, г — - радиус в вершине поверхностного дефекта, стр — упругие номинальные напряжения в стенке трубы, МПа, а0 j — условный предел текучести, МПа, п — коэффициент деформационного упрочнения металла, который определяется соотношением
и = Сп
1 +
А' - 6,
где К — кратность образца (5 или 10), — относительное удлинение
образца при разрыве, — относительное сужение при разрыве.
Коэффициент концентрации напряжений Ка в упругопластической области определяется по формуле
Упругие номинальные деформации в стснке трубы (ер) определяются по формуле: Ер ~ ар / К , где Е — модуль упругости.
Значение упруго1гластической деформации в концентраторе напряжений определяется по формуле za = Ку • ер.
Зависимость долговечности от величины упругопластичсской деформации выражается формулой
где т - показатель, характеризующий меру изменения долговечности при изменении параметров среды (активность рабочей среды, температура), определяется по результатам испытания на малоцикловую усталость конкретной трубной стали по ГОСТ 23026-78 (значение т для нефти принимается равным 0,52), а | — предел выносливости трубной стали.
Циклическая долговечность трубопровода определяется по формуле
Б. Методика оценки статической прочности и циклической долговечности магистральных нефтепроводов
Данная методика используется для оценки числа циклов от момента зарождения т рещины до момента, когда трещина становится сквозной. Рассматриваются кинетические диаграммы усталостного разрушения, которые связывают скорость роста трещины М / dN и изменение (за цикл) напряженно-деформированного состояния (НДС) в вершине трещины. Поскольку НДС в вершине трещины описывается посредством коэффициентов интенсивности напряжений Kt и деформаций Kie, кинетические диаграммы усталостного разрушения выражаются функция-
Л 1
