ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Анализ прочности открытых участков трубопроводов при тепловом воздействии пожара из "Математическое моделирование трубопроводных сетей и систем каналов" Одними из наиболее опасных и масштабных промышленных аварий являются разрывы газопроводов высокого давления с воспламенением транспортируемого природного газа на производственных площадках объектов ТЭК в зонах, где сосредоточено множество трубопроводных систем высокого давления, транспортирующих пожароопасные газы и жидкости. К таким объектам можно отнести компрессорные и газораспределительные станции, узлы пересечений многониточных МТ, газоперерабатывающие заводы, узлы редуцирования МГ, хранилища природного газа, ТЭС и т.д. [c.394] В случае разрыва в такой зоне подземного или надземного газопровода и образования факела метановоздушной смеси интенсивное тепловое воздействие пожара на близлежащие открытые участки трубопроводов может привести к существенному повышению температуры стенок труб. В свою очередь, повышение температуры может вызвать потерю несущей способности трубопроводов, их разрушение и воспламенение транспортируемых по ним продуктов, то есть, привести к каскадному развитию аварийной ситуации. Для вьфаботки рекомендаций по принятию своевременных мер с целью предотвращения подобных аварийных ситуаций, а также максимальному снижению тяжести последствий возможных аварий, необходимы, прежде всего, конкретные количественные оценки влияния теплового потока от пожара на находящиеся поблизости открытые участки трубопроводов высокого давления. Вследствие существенных трудностей проведения адекватных экспериментальных исследований, наиболее эффективным средством получения таких оценок является численное моделирование. [c.394] В последнее время разработке методов расчетного анализа несущей способности промышленных конструкций, в частности сосудов и трубопроводов высокого давления, в условиях теплового воздействия пожара уделяется повьппенное внимание во всем мире [240]. Учитывая то, что техническое состояние трубопроводных сетей большинства промышленных объектов российского ТЭК характеризуется высокой степенью изношенности [241], широкое внедрение методов численного анализа последствий пожаров на газопроводах особенно актуально для нашей страны. [c.394] При известном распределении нестационарного поля высоких температур в трубопроводной конструкции (см. Раздел 4.4.3), ее сложное нелинейное НДС может быть определено с использованием представленной выше технологии численного прочностного анализа трубопроводных систем (см. Главу 3). В данном случае необходимо будет учесть только два обстоятельства - дополнительную нагрузку от термодеформаций трубопроводной конструкции и зависимость характеристик физико-механических свойств трубных сталей от температуры. [c.394] Математическая теория ползучести конструкционных материалов представляет собой один из разделов МДГТ, основные модели и методы которого сложились в более позднее время, чем теории упругости и пластичности. В отечественной науке теория ползучести сформировалась в самостоятельное направление с выходом монографии Ю.Н. Работнова [242]. Активные теоретические и экспериментальные исследования явления ползучести материалов, выполненные за последние десятилетия в нашей стране и за рубежом, привели, в свою очередь, к образованию самостоятельных направлений, феноменологически и математически описывающих процессы ползучести различных материалов - металлов и сплавов, бетона, полимеров, горных пород и др. [c.395] В поставленной выше задаче рассматривается достаточно узкий вопрос математического моделирования высокотемпературной ползучести низколегированных трубопроводных сталей. Поэтому при построении и реализации модели для численного анализа НДС трубопроводов в условиях пожара использовались наиболее логически завершенные и проверенные на практике классические методы теории ползучести металлических материалов (см., например, [153, 242-246]). [c.395] При выходе на второй участок 1 способность материала к упрочнению исчерпывается, скорость деформации становится постоянной, равной минимальному для заданных условий испытаний (напряжение и температура) значению скорости ползучести (установившаяся ползучесть). На третьем участке скорость ползучести резко возрастает, пока не наступает разрыв образца. Сразу заметим, что третий участок соответствует стадии разрушения, предваряемого значительным уменьшением площади поперечного сечения образца, локализацией деформаций (образованием шейки ), процессами трещино- и порообразования, и в практических расчетах конструкций на ползучесть обьшно не рассматривается. Здесь, как и в случае анализа упругопластического разрушения, считается, что к началу третьей стадии несущая способность конструкции полностью исчерпана [153, 244]. Также следует отметить, что в зависимости от условий испытаний и характеристик материала на кривой ползучести может отсутствовать любой из условно вьщеленных трех участков [243. [c.396] При аварийном возгорании транспортируемых природных газов (или других углеводородных топлив) время наиболее опасного теплового воздействия на близлежащие участки трубопроводов, способного вызвать каскадное развитие аварии, измеряется десятками минут. Поэтому при построении математической модели ползучести трубных сталей следует опираться, в основном, на методы исследования кратковременной ползучести [242-244]. [c.397] Еще раз отметим, что моделировать высокотемпературную ползучесть при численном анализе НДС стальных трубопроводных конструкций следует, начиная с момента достижения максимальной температуры стенок труб величины 350°С. При более низких температурах в металле таких трубопроводов возникают только упругие или упруго-пластические деформации . [c.401] Примеры практического применения изложенного выше подхода к анализу прочности открытых участков газопроводов при тепловом воздействии пожара представлены в работах [6, 58]. [c.401] Вернуться к основной статье