Промышленная безопасность в системе магистральных нефтепроводов - Ямуров Н.Р.
ISBN 5-94218-006-7
Скачать (прямая ссылка):
(влияние рабочей среды на пластичность металла учитывается введением коэффициента
^КС — VI/KC ! V-
где v|/KC и — относительное сужение образца при испытаниях в данной рабочей среде и на воздухе.
Относительная пластичность металла равна
Сп( 1 - ч<) кпр ~ -
I;
Коэффициент КИС зависит от схемы напряженного состояния (допус-кастея принимать его равным \/у[з ).
I [оказагсль степени /и1( в нейтральных средах принимается равным
0.5. В рабочих средах значение тц устанавливается экспериментально.
В соответствии с рекомендациями коэффициент запаса прочности Я\г 10.
11ри отсутствии данных по фактическим свойствам металла труб действующего нефтепровода допускается рассчитывать ресурс (N) по расчетной формуле для числа циклов до разрушения (Д'р) и по сертификатным значениям механических характеристик Однако, в этом случае необходимо установить число циклов нагружения за предыдущее время эксплуатации Nq. При этом остаточный ресурс трубы будет равен разнице величин N и Nq, поделенной на коэффициент запаса прочности .
Np = (N-N0)/n„.
В условиях циклического нагружения конструктивных элементов с исходными трещинами, величиной, контролирующей процесс развития трещин, является размах коэффициента интенсивности напряжений (КИН). Как уже подчеркивалось выше, средний участок кривой циклической гре-щиностойкосги (рис.2.14) аппроксимируется степенной функцией
где С а и и0 — параметры металла трубы, определяются экспериментально.
В рассматриваемой задаче указанные параметры могут быть найдены при помощи эмпирических зависимостей
где Л’к — истинное сопротивлению разрушению, приближенно может быть вычислено по формуле (1 + 1,4у).
После интегрирования дифференциального уравнения получим величину остаточного ресурса трубы с исходной трещиной (трещиноподобным дефектом)
Величина AATj может быть определена с использованием справочной литературы. Для протяженных продольных трещин (поверхностных) AKt допускается определять по формуле
где те -- h / S — относительная глубина трещиноподобного дефекта.
При наличии в стенке тру бы поверхностной полуэллиптической трещины АК) рассчитывается по формуле
где г| — коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений; ср — составляющая номинальных напряжений растяжения, о(/ — составляющая номинальных изгибных напряжений; Мр, — параметры, вычисляемые по формулам
= 5,065 + 0,00168(ат + SK)Ли( 1 - у); Са = 0,000103-861"”,
кр
АК\ - а0нл/^;(1,99 -0,41/и,, + 18,70т2е -3.8,48т\ + 53,85т?),
Щ =г|(стр-А/р +а(/* IQ,
Мр = 1 + 0,12(1-2Л/О, Mq = 1-0,Ш/а,
где h — глубина трещины, (. — длина трещины, а — длина зоны, в пределах которой составляющая изгибных напряжений сохраняет положительное значение; Q — параметр, равный Q = J~l + 4,6(Л / ?)1,65 .
Формула справедлива при h < 0,25.S’ и а / (. < 1/3.
При расчете зон, где отсутствует концентрация напряжений, параметр 11 принимают равным единице. В случае отсутствия изгибных напряжений и концентраторов напряжений
ДАТ] - ар • Л/рл/т! а -10 * / Q-
Для магистральных трубопроводов стп ¦=¦ Стдк (номинальные напряжения принимаются равными кольцевым напряжениям).
Критические параметры трубы с трещиной (трещиноподобным дефектом) определяются из условия
где Кс — критический коэффициент интенсивности напряжений.
С целью упрощения расчетов, в первом приближении критические параметры трубы с трещиной можно определять по формуле
Лкр = iS'(l - а()|1 /а^).
Эта формула не учитывает длину трещины и чувствительность металла к трещиноподобным дефектам. Значение hKp можно уточнить при помощи соотношения
ОМ/, 0,3 \
°0кр -°-,р '^ОкрС mU т( J.
dt , п
Уравнение------= С ¦ ЛАГ11 следует использовать в том случае, когда
diV ‘
напряжения в нетго-сечснии не превышают предела текучести. Если это
условие не соблюдается, кривую циклической трсщиностойкости целесообразно аппроксимировать соотношением
dt. ~ „
dN
где ЛАГ] е — коэффициент интенсивности упругопластических деформаций, Сст и па — константы, определяемые экспериментально.
В рассматриваемой задаче допускается определение параметров Сст и йд по формулам:
Остаточный ресурс трубы с трещиной при малоцикловом нагружении определяется интегрированием вышеописанного дифференциального уравнения. При этом критические параметры пруб с трещиной определяются в соответствии с формулой
Наличие коррозионной среды ускоряет процесс роста трещин. Для оценки циклической трещиностойкости в коррозионных средах предлагается следующая формула:
где v и Vq — частоты нагружения, соответс твенно, при испытаниях и условная частота нагружения (соответствующая статическому нагружению), к —- коэффициент, определяемый экспериментально.
