Компьютерное моделирование напряженно-деформиранного состояния трубопровода на примере участка Александровское – Анжеро – Судженск

Компьютерное моделирование напряженно-деформиранного состояния трубопровода на примере участка Александровское – Анжеро – Судженск

, бакалавр, , магистрант, , д. т.н., проф.

Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск

634050, г. Томск, пр. Ленина, 30, тел. [phone]

E-mail: *****@***com

В статье приводится исследование напряженно-деформированного состояния участка магистрального нефтепровода «Александровское–Анжеро-Судженск» с использованием программного коплекса Ansys.

Развитие нефтегазовой промышленности на основе мощных трубопроводов и эксплуатация их в районах со сложными природными условиями поставили на повестку дня вопросы контроля и оценки прочности и работоспособности этих конструкций. При этом теоретические расчеты прочности магистральных нефтепроводов, закладываемые в проекты, являются ориентировочными, т. к. в принципе не могут учесть всех эксплуатационных факторов.

Подводные переходы магистральных нефтепроводов, несмотря на их сравнительно небольшой удельный вес в общем объеме строительства, относится к наиболее ответственным участкам этих сооружений. Поэтому к надежности подводных переходов предъявляются высокие требования, так как даже незначительные повреждения переходов с потерей герметичности приводят к тяжелым экологическим последствиям.[1]

Магистральный нефтепровод «Александровское – Анжеро-Судженск» на своем протяжении пересекает 98 водных преград. Участок представляет собой незастроенную, заросшую смешанным лесом территорию вдоль трассы нефтепровода. Ширина русла в межень 10-15 м, глубина 1,5-2 м.

Целью данной работы является исследование напряженно-деформированного состояния (НДС) подводного перехода заболоченного участка нефтепровода.

Анализ конструкций с использованием метода конечных элементов (МКЭ) является в настоящее время фактически мировым стандартом для прочностных и других видов расчетов конструкций. Основой этого служит универсальность МКЭ, позволяющая единым способом рассчитывать различные конструкции с разными свойствами материалов. Информация, полученная в результате оценки НДС трубопроводов, позволяет определить участки с предаварийной ситуацией ( в том числе до появления дефектов) и предпринять все необходимые меры для их устранения, повышая тем самым надежность трубопроводной системы.[2-3]

Диаметр исследуемого нефтепровода 1220 мм, рабочее давление 3,7 МПа. Нефтепровод проходит через заболоченный участок. Характеристика материала трубы: сталь 13ГС со следующими механическими характеристиками ,.[4-5] На нефтепровод, кроме рабочего давления, действуют следующие нагрузки: распределенная нагрузка от веса самой трубы с изоляцией и перекачиваемой нефти – q, выталкивающая сила воды – qв, гидростатическое давление - qгид. В расчетах приняты допущения об отсутствии нагрузок, действующих в зимний период и температурного влияния на нефтепровод.

Результаты расчета представлены на Рисунках 1 и 2.

Рисунок 1. Распределение напряжений по длине нефтепровода.

Рисунок 2. Распределение суммарных перемещений по длине нефтепровода.

Из полученных и представленных результатов можно сделать следующие выводы:

- наиболее опасное сечение нефтепровода находится в месте перехода из одной среды в другую; здесь наблюдаются максимальные напряжения, снижающие уровень надежности нефтепровода;

- суммарные перемещения переменны по длине трубы, наиболее опасное сечение находится в центре нефтепровода.

Библиографический список:

1.  , , Нефедова переходы магистральных нефтепроводов. - М.: -Бизнесцептр», 2000. — 237 с.: ил. - ISBN 5-8365-0049-5

2.  ANSYS в примерах и задачах [Текст]. – М.: Компьютер Пресс, 2002. – 224 с.

3.  , , Ansys для инженеров: Справ. пособие. –М.: Машиностроение 1, 2004.-512с.

4.  Методические указания по освидетельствованию и индентификации стальных труб для газонефтепроводов. ВРД 39-1.11-014-2000.

5.  , Епифанцев напряженно-деформированного состояния верхнего перекрытия механизированной крепи МКЮ.2Ш-26/53 производства машзавод» //Инновационные технологии и экономика в машиностроении: Труды VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием - Юрга, ЮТИ ТПУ, 21-22 мая 2009. - Томск: Изд. ТПУ, 2009. - с. 637-640