Методические указания по организации и исполнению программ диагностики промысловых трубопроводов Компании (стр. 26 )

6.2.1.3 Оценка точности результатов расчета (раздел 6.5).

6.2.1.4.Определение работоспособности рассчитываемой конструкции (раздел 6.6).

6.2.1.5 Предоставление данных для выполнения расчета срока и условий безопасной эксплуатации основного металла трубопровода с дефектами (раздел 7).

6.2.2 Особенности построения математических моделей и численного решения системы уравнений, описывающих математическую модель конструкции, определяются применяемым программным комплексом. Рекомендуется использовать универсальный КЭ программный комплекс ANSYS.

6.3 Создание математической модели трубопровода с учетом реальной геометрии.

6.3.1 Построение геометрической модели трубопровода.

Модель представляет собой протяженный трубопровод.

В модели учитывается:

толщина элементов трубопровода (ti), измеренная в шурфах; дефекты геометрии трубопровода на основе измерений в шурфах; реальная геометрия трубопровода на основе геодезических измерений.

ti –определяется как наименьшее из значений толщин трубы для каждого элемента трубопровода, измеренной в шурфах.

6.3.2 Задание типа и параметров конечного элемента.

Типы конечных элементов, используемые для создания конечно-элементной модели, указаны в таблице 7.3.

Таблица 7.3

Наименование элементов конструкции	Тип конечного элемента	Задаваемые параметры
Элемент трубопровода	Элемент типа «труба»	Толщина элемента, диаметр, радиус закругления элемента трубопровода

6.3.3 Построение конечно-элементной модели трубопровода.

В таблице 7.4 приведены максимальные допустимые размеры конечных элементов.

Таблица 7.4.

Элемент конструкции	Максимальные размеры конечных элементов, м
Стенка трубопровода	0,2

6.3.4 Приложение нагрузок к модели трубопровода подземного исполнения.

К модели трубопровода подземного исполнения прикладываются следующие нагрузки:

нагрузки от веса конструкций, транспортируемого продукта и изоляции (при наличии); ограничения на степени свобод (закрепление модели); предварительное напряжение трубопровода от изгиба; неравномерные деформации грунта путем приложения перемещений к конструкции; внутреннее давление транспортируемого продукта; внешнее давление от веса грунта.

Нагрузки, прилагаемые к модели трубопровода подземного исполнения, приведены в таблице 7.5.

Таблица 7.5

Наименование конструкции	Нагрузка	Порядок приложения	№ формул, табл.
элемент трубопровода	Нагрузка от веса конструкций и изоляции (при наличии)	Ускорение свободного падения прикладывается на все элементы конструкции, g = 9.81 м/с2.
Закрепление модели	Граничные условия прикладываются на узлы нижней кромки модели трубопровода. Запрещаются перемещения по всем направлениям за исключением областей неравномерной деформации грунта, поворот разрешен.
Предварительное напряжение от изгиба и неравномерных деформациях грунта	Перемещения прикладываются к предварительно напряженным и перемещенным участкам модели трубопровода.
Внутреннее давление	Нагрузка определяется гидравлическим расчетом и прикладывается на все элементы модели трубопровода.
Нагрузка от веса транспортируемой среды	Нагрузка прикладывается на все элементы модели.	6.1а 6.1б
Внешнее давление от веса грунта	Нагрузка прикладывается на все элементы модели.	6.2

Нормативную нагрузк у от веса жидкой транспортир уемой среды на единицу длины трубопро вода vlq следует определять по форму ле:

.                                                         (7.1а)

Нормативную нагрузку от веса газообразной транспортируемой среды на единицу длины трубопровода vg следует определять по формуле:

.                                                (7.1б)

Внешнее давление на трубопровод от веса грунта рассчитывается по формуле:

.                                        (7.2)

Сейсмические воздействия на подземные трубопроводы надлежит принимать согласно СНиП II‑7‑81.

6.3.5 Приложение нагрузок к модели трубопровода надземного исполнения.

К модели трубопровода надземного исполнения прикладываются следующие нагрузки:

нагрузки от веса конструкций, транспортируемого продукта и изоляции (при наличии); ограничения на степени свобод (закрепление модели); предварительное напряжение трубопровода от изгиба; неравномерные деформации грунта путем приложения перемещений к конструкции; внутреннее давление от транспортируемого продукта; внешняя ветровая, снеговая и гололедная нагрузки.

Нагрузки, прилагаемые к модели трубопровода надземного исполнения, приведены в таблице 7.6.

Таблица 7.6.

Наименование конструкции	Нагрузка	Порядок приложения	№ формул, табл.
элемент трубопровода	Нагрузка от веса конструкций и изоляции (при наличии)	Ускорение свободного падения прикладывается на все элементы конструкции, g = 9.81 м/с2.
Закрепление модели	Граничные условия прикладываются на узлы нижней кромки модели трубопровода. Запрещаются перемещения по всем направлениям за исключением областей неравномерной деформации грунта, поворот разрешен.
Предварительное напряжение от изгиба и неравномерных деформациях грунта	Перемещения прикладываются к предварительно напряженным и перемещенным участкам модели трубопровода.
Внутреннее давление	Нагрузка определяется гидравлическим расчетом в соответствии с ВСН 51-3-85 и прикладывается на все элементы модели трубопровода.
Нагрузка от веса транспортируемой среды	Нагрузка прикладывается на все элементы модели.	6.1а 6.1б
Внешняя ветровая нагрузка	Нагрузка прикладывается на все элементы модели со стороны ветровой нагрузки.	6.3а
Внешняя снеговая нагрузка	Нагрузка прикладывается на все элементы модели.	6.3б
Внешняя гололедная нагрузка	Нагрузка прикладывается на все элементы модели.	6.3в

Нормативную нагрузку от веса жидкой или газообразной транспортируемой среды на единицу длины трубопровода следует определять по формулам 6.1 (а, б) раздела 6.3.4.

Внешняя нормативная ветровая нагрузка на единицу длины надземного трубопровода w, действующая перпендикулярно его осевой вертикальной плоскости, определяется по формуле:

.                                        (7.3а)

Внешняя нормативная снеговая нагрузка на единиц у длины горизонтальной проекции надземного трубопровода vsn определяется по формуле:

.                                                (7.3б)

Гололедная нормативная нагрузка на единицу длины надземного трубопровода vi определяется по формуле:

.                                        (7.3в)

Сейсмические воздействия на надземные трубопроводы надлежит принимать согласно СНиП II‑7‑8 1.

6.4 Численное решение системы уравнений, описывающих модель конструкции.

Численное решение системы уравнений, описывающих конечно-элементную модель, выполняется в порядке, определенном для применяемого программного комплекса. В результате численного решения системы уравнений в каждом узле модели определяются:

уе - эквивалентные напряжения по Мизесу.

уθ, уz - кольцевые и продольные напряжения в зоне дефекта.

6.5 Оценка точности результатов расчета.

Оценка точности результатов расчета выполняется в 2 этапа:

вычисление погрешности расчета потенциальной энергии деформации модели; вычисление погрешности между результатами расчета по элементам и результатами расчета по узлам - для элементов, имеющих максимальные напряжения на конструкции.

Оценка точности расчета выполняется методами, предусмотренными расчетным программным комплексом.

Ошибка потенциальной энергии деформации модели должна составлять не более 10%.

Относительная погрешность между результатами расчета по элементам (перемещениями, напряжениями) и результатами расчета, усредненными по узлам, должна составлять не более 10%.