ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Анализ прочности криволинейных участков магистральных трубопроводов из "Математическое моделирование трубопроводных сетей и систем каналов" Расчетным подтверждением прочности проектируемой трубопроводной системы является удовлетворение значений основных характеристик сложного НДС конструкций, получаемых на всех этапах численной верификации проектных решений (см. Раздел 1.5), требуемым нормативными документами запасам. Анализ всех предельных состояний конструкций и моделирование разрушения наиболее нагруженных их элементов здесь, как правило, не проводится. [c.320] В случае оценки состояния эксплуатирующихся трубопроводных систем сначала следует выполнить моделирование НДС конструкции в исходном состоянии. За исходное состояние принимается проектное положение трубопроводов с учетом имеющихся данных строительной документации. Это необходимо потому, что все дальнейшие изменения НДС трубопроводной конструкции под воздействием внешних факторов происходят из первоначального состояния. [c.320] На следующем шаге с помощью балочных или оболочечных моделей исследуется влияние обнаруженных при технической диагностике смещений от проектного положения трубопроводов и элементов их крепления на НДС всей конструкции в целом. Далее уточнение сложного НДС наиболее нагруженных и/или имеющих дефекты участков трубопроводов проводится с использованием оболочечных и объемных моделей. На этом же этапе осуществляется моделирование предельных состояний и разрушения наиболее нагруженных сегментов трубопроводной системы. [c.320] Проведение анализа эксплуатирующихся трубопроводных систем в такой последовательности позволяет определить реальное нелинейное НДС трубопроводов с учетом всех действующих на конструкцию силовых факторов и данных технической диагностики. Данная процедура дает возможность также определять расчетным путем величины разрушающих нагрузок, а, следовательно, фактические запасы прочности для наиболее нагруженных участков трубопроводных конструкций. [c.320] Появление дефектов в стенках труб повышает опасность разрушения любого участка МТ. Однако, в качестве одних из наиболее потенциально опасных участков следует выделить криволинейные сегменты МТ, содержащие гнутые отводы, изготовленные из прямых труб методом холодного гнутья [44, 137] на трубогибочных станках (рис. 3.19). [c.321] Процесс холодного гнутья сопровождается появлением в стенках отводов остаточных напряжений и пластических деформаций, которые существенно влияют на НДС криволинейных участков МТ при эксплуатации. Кроме того, нарушение изоляционного покрытия труб, способствующее появлению коррозионных дефектов, чаще всего происходит именно на криволинейных участках трубопровода, как при его строительстве, так и в процессе эксплуатации. Появление коррозионных дефектов ведет к локальному перераспределению характеристик сложного нелинейного НДС холодногнутых труб. Таким образом, адекватная оценка прочности гнутых отводов МТ может быть сделана только по результатам анализа их сложного нелинейного НДС с учетом остаточных напряжений и деформаций от холодного изгиба и данных технической диагностики. [c.321] Алешиным, К.И. Дикаревым и В.В. Кобяковым была разработана автоматизированная процедура численного анализа сложного НДС холодногнутых труб МТ с дефектами стенок [4]. [c.321] Общий алгоритм анализа криволинейных участков трубопроводов также состоит из трех последовательных взаимосвязанных этапов моделирования с использованием балочных, оболочечных и объемных КЭ-моделей. Кроме того, для корректного учета начального НДС гнутых участков алгоритм дополняется процедурами прямого численного моделирования процесса холодного гнутья труб. Рассмотрим некоторые особенности анализа сложного нелинейного НДС холодногнутых труб МТ с коррозионными дефектами более подробно. [c.321] МТ для анализа выбирается таким образом, чтобы в него входили холодногнутый отвод и по два, с каждой стороны от гнутого отвода, прямых смежных сегмента трубопровода. [c.322] Таким образом, результаты численного моделирования свидетельствуют, что изготовленные методом холодного гнутья трубы имеют начальные напряжения, сравнимые по величине с напряжениями, возникающими на прямых участках МТ в процессе эксплуатации. [c.322] При эксплуатации МТ начальное НДС гнутого отвода изменяется вследствие действия рабочих нагрузок (внутреннее избыточное давление, температурный перепад, сопротивление грунта и др.). [c.322] Анализ НДС оболочечной КЭ-модели участка МТ, содержащего холодногнутый отвод, проводится при действии эксплуатационных нагрузок и с учетом остаточных напряжений. На рис. 3.22 приведены результаты такого анализа. [c.323] Как видно из представленных на рис. 3.22 результатов численного моделирования, при действии эксплуатационных нагрузок максимальная интенсивность напряжений (46W77of) в стенках холодногнутого отвода при отсутствии на нем дефектов существенно превышает уровень напряжений на прямых участках МТ и практически достигает значения предела текучести материала трубы (488М/7а). Поэтому образование даже незначительных (и допустимых на других участках МТ) коррозионных дефектов в стенках холодногнутого отвода может привести к его разрушению. Так как распределение напряжений в поперечном сечении криволинейного участка трубопровода неоднородно (см. рис. 3.22), то в данном случае степень опасности коррозионных дефектов во многом зависит от места их расположения по окружности поперечного сечения холодно гнутой трубы. [c.323] Анализ сложного НДС участка МТ с коррозионными дефектами на третьем этапе моделирования выполняется с использованием объемных КЭ-моделей. Процедура численного анализа коррозионных сегментов, расположенных на холодногнутых отводах МТ, подробно описана в работе [4]. Здесь приведем только некоторые результаты такого анализа. [c.324] разработанная процедура численного моделирования сложного НДС холодногнутых сегментов трубопроводов позволяет анализировать степень опасности коррозионных дефектов с учетом их местоположения на гнутом участке. [c.324] На рис. 3.25 и 3.26 представлены распределения интенсивности напряжений, возникающих при эксплуатационных нагрузках в зоне идентичных коррозионных дефектов, расположенных соответственно на внутренней и внешней сторонах холодногнутого отвода. Результаты численного анализа свидетельствуют, что в первом случае максимальная интенсивность напряжений (рис. 3.25) в 1,3 раза выше, чем во втором случае (рис. 3.26). Следовательно, для данного участка ЛЧМГ более опасной ситуацией является появление коррозионного дефекта на внутренней стороне холодногнутого отвода. [c.325] Вернуться к основной статье