Анализ прочности трубопровода в месте дефекта типа задир по направляющей трубопровода с потерей металла

Размещено на http://www.allbest.ru/

АНАЛИЗ ПРОЧНОСТИ ТРУБОПРОВОДА В МЕСТЕ ДЕФЕКТА ТИПА ЗАДИР ПО НАПРАВЛЯЮЩЕЙ ТРУБОПРОВОДА С ПОТЕРЕЙ МЕТАЛЛА

Шевчук Р.О., Магистрант

2 курс, кафедра Трубопроводный транспорт

Аннотация

В настоящей статье проведен прочностной анализа повреждения нефтепровода.

Ключевые слова: давление в нефтепроводе, ANSYS, прочность, дефект, задир, модель.

Annotation

In this article, a strength analysis of the damage to the oil pipeline is carried out.

Keywords: Pipeline pressure, ANSYS, strength, defect, bully, model.

Исследование прочности

Возможности статического прочностного анализа программы ANSYS используются для определения перемещений, напряжений, деформаций и усилий, которые возникают в конструкции или ее составных частях в результате приложения механических сил. Статический анализ пригоден для задач, в которых действие сил инерции или процессы рассеяния энергии не оказывают существенного влияния на поведение конструкции. Такой тип анализа можно использовать во многих приложениях, например, для определения концентрации напряжений в галтелях конструктивных элементов или для расчета температурных напряжений.

Проведем проверку прочности материала (стали 14ХГС) при возникновении задира (повреждения) разной глубины.

Исходные данные:

• Диаметр трубы, D = 630 мм;

• Рабочие давление, P = 6,8 МПа

• Сопротивление металла, Ri = 297,97 МПа

• Толщина стенки, 5 = 12 мм

• Исследуемая длина, L = 60м

Расчет прочности будет проводиться с помощью программного обеспечения ANSYS, с использованием внутренних модулей Fluent и Mechanical Static structural. Fluent - модуль для моделирования поведения жидкостей. Будет использоваться для расчета математической течения нефти по полученным выше расчетам.

Mechanical Static structural - модуль для моделирования механических воздействий на материалы. Будет использоваться для проверки прочности трубы при разном шаге повреждения поверхности. [1]

Рабочее давление, оказывает силу на поверхность стенок труб в 6,9 МПа. Строим в Static Structural модель исследуемого элемента, и создаем расчетную сетку, со средним размером элемента 1 мм.

Рисунок 1 расчетная сетка элемента нефтепровода с повреждением глубиной 3 мм

При расчете оказываемого давления на данную геометрию получаем следующие данные:

Рисунок 2 Распределение напряжений в надрезе глубиной 2 мм

При глубине от 4 мм оказывается сильная нагрузка на концы продольного повреждения.

Расчет характеристик композитной муфты при ремонте повреждения

В основе метода лежит установка на участок трубопровода с дефектом композитно-муфтовой ремонтной конструкции, которая обеспечивает полное восстановление прочности и долговечности отремонтированного участка трубопровода до уровня бездефектной трубы при воздействии статических и циклических нагрузок.

повреждение задир прочность материал

Таблица 1

Результаты расчета повреждений разной глубины

В результате проведения прочностного анализа повреждения нефтепровода, было выявлено, что глубина повреждения менее 2-3 мм при длине в 20 мм имеет низкую вероятность разрыва трубы при заданных условиях. При использовании стали марки с более высоким пределом прочности, например 17ХГС, допускается глубина повреждения до 4 мм. При использовании композитной ремонтной муфты П1-630-10-(1000..3500), вероятность разрыва нефтепровода полностью пропадает, так как даже при повреждении глубиной 6 мм композитная муфта имеет запас прочности в 87% от полного коэффициента прочности.

Список литературы

1. “Современные подходы к моделированию турбулентности: учебное пособие”, А.В. Гарбарук, М.Х. Стрелец, А.К. Травин, г. Санкт-Петербург, 2016 г.

2. ГОСТ 32528-2013 “Трубы стальные бесшовные горячедеформированные”, дата введения: 2013-11-14

3. Дейнеко С.В. Обеспечение надежности систем трубопроводного транспорта нефти и газа. М.: Издательство «Техника», ТУМА ГРУПП, 2011. 176 с.

Размещено на Allbest.ru