Методические указания по организации и исполнению программ диагностики промысловых трубопроводов Компании (стр. 34 )

2 Расчет коэффициентов концентрации напряжений и деформаций в зоне «дефекта»

2.1 Вне зоны влияния «дефекта» напряжения в стенке трубы описываются номинальными значениями sкц и sпр, рассчитываемыми без учета дефекта.

2.2 В области, содержащей «дефект», повышение напряжений и деформаций относительно номинальных значений оценивается коэффициентами концентрации напряжений as и деформаций ae:

as = si / si ном, (8.10а)

ae = ei / ei ном, (8.10б)

где si и ei – интенсивности местных напряжений и деформаций в зоне «дефекта» (в нетто-сечении); si ном и ei ном – интенсивности номинальных напряжений и деформаций в трубе вне зоны влияния «дефекта».

2.3 Коэффициенты концентрации напряжений и деформаций рассчитываются по формулам:

(8.11а)

(8.11б)

(8.11в)

8.2.4 Упругий коэффициент концентрации ae рассчитывается по формуле:

, (8.12)

где sie и eie – интенсивности упругих (условно-упругих) местных напряжений и деформаций в зоне «дефекта» (в нетто-сечении); sie ном и eie ном – интенсивности номинальных упругих (условно-упругих) напряжений и деформаций в трубе вне зоны влияния «дефекта».

3 Расчетная схема «Бездефектная труба»

3.1 Рассматривается труба с внутренним диаметром D и толщиной стенки d (рис. 8.1).

3.2 Номинальные деформации eq ном, ez ном, er ном рассчитываются по формулам (3а) с учетом того, что sr ном = 0:

(8.13)

где

(8.14)

Рисунок. 8.1 Бездефектная труба

3.3 Расчеты проводятся для скорректированных с учетом деформирования размеров трубы и :

(8.15)

3.4 Номинальные напряжения sq ном, sz ном рассчитываются по формулам:

, (8.16)

где cпр = sпр /sкц (значения sпр и sкц определены в п. 3.5).

3.5 В стенке трубы (вне зоны дефекта) действуют кольцевые sкц и продольные sпр напряжения, постоянные по толщине стенки. Радиальное напряжение, действующее по толщине стенки трубы, принимается равным нулю.

Напряжение sкц рассчитывается по значению внутреннего давления: , где D – внутренний диаметр трубы: D = Dн – 2d.

Напряжение sпр рассчитывается по значению напряжения sкц в соответствии с таблицей 8.1

Таблица 8.1. Определение продольных напряжений sпр

Условия нагружения	sпр
при расположении дефекта на расстоянии менее 10Dн от границ гофра, при угловом положении центра дефекта относительно центра гофра в диапазоне 120...240 градусов	sпр = s02
на участках упругого изгиба нефтепровода радиусом Rизг	sпр = nпрsкц + EDн/(2Rизг)
на участках упругого изгиба, для которых не определен радиус Rизг	sпр = nпрsкц + E/2000
в остальных случаях	sпр = nпрsкц

Величина радиуса упругого изгиба Rизг представляется в техническом задании на диагностику.

Значения коэффициента степени «защемления» участка nпр:

nпр = 0.5 для «свободного» участка (на участках водных переходов, в поймах рек, в болотах, слабонесущих грунтах и т. п.);

nпр = 0.4 для «среднезащемленного» (в песчаных грунтах);

nпр = 0.3 для «защемленного» (в плотных грунтах – глина, суглинок).

3.6 Система нелинейных алгебраических уравнений (8.13)-(8.16) для трубы с размерами D, d, связывающая компоненты номинальных напряжений sq ном, sz ном и деформаций eq ном, ez ном, er ном с давлением p, решается численными методами с использованием ЭВМ.

3.7 Результаты расчетов по схеме «Бездефектная труба» для трубы с размерами D, d:

номинальные деформации eq ном, ez ном, er ном и номинальные напряжения sq ном, sz ном в зависимости от давления p.

4 Расчетная схема «Объемный дефект»

4.1 Рассматривается объемный дефект в виде выемки длиной вдоль оси трубы L, шириной в кольцевом направлении W, глубиной H (рис. 8.2).

Рисунок 8.2. Объемный дефект

4.2 По расчетной схеме «Бездефектная труба» (п. 3) определяются номинальные напряжения sq ном и sz ном, интенсивность номинальных напряжений si ном, номинальные деформации eq ном, ez ном, er ном.

Условно-упругие компоненты sqe нетто, sze нетто и интенсивность sie нетто местных напряжений в ослабленном сечении (нетто-напряжения) определяются на основе обобщений численных расчетов по формулам в предположении sre нетто = 0:

(8.17)

где

(8.18)

4.3 Размеры трубы и объемного дефекта корректируются с учетом деформирования:

(8.19)

4.4 Рассчитывается упругий коэффициент концентрации ae, характеризующий повышение напряжений в нетто-сечении за счет уменьшения толщины стенки:

(8.20)

Рассчитывается коэффициент концентрации as:

(8.21)

4.5 Рассчитываются упруго-пластические компоненты местных напряжений sq нетто, sz нетто, sr нетто:

(8.22)

где параметр g определен на основе обобщений численных расчетов

(8.23)

4.6 Упруго-пластические компоненты местных деформаций eq нетто, ez нетто, er нетто рассчитываются по формулам (Н.3а) с учетом того, что sr нетто = 0:

(8.24)

где

(8.25)

Значения eq нетто, ez нетто, er нетто используются для корректировки размеров трубы и дефекта в уравнении (8.19).

4.7 Система нелинейных алгебраических уравнений (8.13)-(8.16), (8.17)-(8.25) для трубы с размерами D, d, связывающая компоненты местных напряжений sq нетто, sz нетто и деформаций eq нетто, ez нетто, er нетто с давлением p и размерами дефекта L, W, H, решается численными методами с использованием ЭВМ.

4.8 Результаты расчетов по схеме «Объемный дефект» для трубы с размерами D, d:

местные деформации eq нетто, ez нетто, er нетто и напряжения sq нетто, sz нетто в нетто-сечении, ослабленном дефектом, в зависимости от давления p и размеров дефекта L, W, H.

Приложение 9 (справочное)

Алгоритм выполнения работ по внутритрубной диагностике промыслового трубопровода

Анализ ТЗ

Монтаж КПП СОД и устранение недопустимых изгибов труб, неравнопроходной арматуры и т. д.

 

Приложение 10 (обязательное)

Методика определения срока и условий безопасной эксплуатации основного металла и сварных соединений труб с дефектами

1 Общие положения

Настоящее приложение содержит расчетные методики определения срока эксплуатации трубопровода с дефектами по данным внутритрубной дефектоскопии и ДДК.

2 Нормативные ссылки

МР 125-02-95 «Правила составления расчётных схем и определение параметров нагруженности элементов конструкций с выявленными дефектами». НПО ЦНИИТМАШ. Москва, 1995 г.

3 Термины и определения

В настоящем документе применены следующие термины с соответствующими определениями:

аномалия: Дефект сварного стыка, для которого по данным ВИП не удалось однозначно установить тип.

вырыв (задир): Механическое локальное повреждение поверхности металла с уменьшением толщины стенки трубы, вызванное механическим воздействием.