Методические указания по организации и исполнению программ диагностики промысловых трубопроводов Компании (стр. 28 )

- объемная деформация ε0:

                                       (8.7)

- наибольшая деформация удлинения ε1:

                                               (8.8)

- угол подобия девиатора деформаций φε:

                                               (8.9)

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

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

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

ασ = σi / σi ном,                                        (8.10а)

αε = εi / εi ном,                                        (8.10б)

где σi и εi – интенсивности местных напряжений и деформаций в зоне «дефекта» (в нетто-сечении); σi ном и εi 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 αe рассчитывается по формуле:

,                                                (8.12)

где σie и εie – интенсивности упругих (условно-упругих) местных напряжений и деформаций в зоне «дефекта» (в нетто-сечении); σie ном и εie 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 δ (рис. 8.1).

3.2 Номинальные деформации εθ ном, εz ном, εr ном рассчитываются по формулам (3а) с учетом того, что σr 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 σθ ном, σz ном рассчитываются по формулам:

,                                        (8.16)

где cпр = σпр /σкц (значения σпр и σкц определены в п. 3.5).

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

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

Напряжение σпр рассчитывается по значению напряжения σкц в соответствии с таблицей 8.1

Таблица 8.1. Определение продольных напряжений σпр

Условия нагружения	σпр
при расположении дефекта на расстоянии менее 10Dн от границ гофра, при угловом положении центра дефекта относительно центра гофра в диапазоне 120...240 градусов	σпр = σ02
на участках упругого изгиба нефтепровода радиусом Rизг	σпр = νпрσкц + EDн/(2Rизг)
на участках упругого изгиба, для которых не определен радиус Rизг	σпр = νпрσкц + E/2000
в остальных случаях	σпр = νпрσкц

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

Значения коэффициента степени «защемления» участка νпр:

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

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

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

3.6 Система нелинейных алгебраических уравнений (8.13)-(8.16) для трубы с размерами D, δ, связывающая компоненты номинальных напряжений σθ ном, σz ном и деформаций εθ ном, εz ном, εr ном с давлением p, решается численными методами с использованием ЭВМ.

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

номинальные деформации εθ ном, εz ном, εr ном и номинальные напряжения σθ ном, σz 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 σθ ном и σz ном, интенсивность номинальных напряжений σi ном, номинальные деформации εθ ном, εz ном, εr ном.

Условно-упругие компоненты σθe нетто, σze нетто и интенсивность σie нетто местных напряжений в ослабленном сечении (нетто-напряжения) определяются на основе обобщений численных расчетов по формулам в предположении σre 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 αe, характеризующий повышение напряжений в нетто-сечении за счет уменьшения толщины стенки:

                                                       (8.20)

Рассчитывается коэффициент концентрации ασ:

                       (8.21)

4.5 Рассчитываются упруго-пластические компоненты местных напряжений σθ нетто, σz нетто, σr нетто:

                                       (8.22)

где параметр γ определен на основе обобщений численных расчетов

                                               (8.23)