Исследование остаточных напряжений при ремонте коротких участков трубопровода




 

Рассмотрение данного аварийного случая убедительно показало необходимость изучения остаточных напряжений в трубопроводе в результате работ, сопровождаемых вскрытием трубопроводов от грунта и последующей засыпкой траншеи. При этом нарушается структура грунта, изменяются его механические свойства, происходит неравномерная усадка и уплотнение, перераспределяется реакция грунта, появляются дополнительные изгибающие моменты, и всё это приводит к значительному разбросу напряжений в стенке трубопровода. Если эти изменения не учитывать, то может быть неверной оценка опасности дефектов, обнаруживаемых при обследовании трубопроводов.

При ремонте сам трубопровод также претерпевает те или иные изменения. Например, при врезке новых труб может измениться кривизна. Одна из причин этого – необходимость врезки кривой вставки с целью снятия больших напряжений. Вторая причина – трудности подгонки зазоров на стыках труб при выполнении работ в условиях траншеи; при этом некоторые стыки могут быть сварены с большим, чем положено, зазором и со скосом, что также скажется на общей кривизне участка.

В случае, рассмотренном в предыдущем параграфе, отмечено, что газопровод проходит через холмистый участок, который срезан и спланирован. Состоит из прямолинейного участка и двух вертикальных кривых вставок радиусом 60 м. Такие участки на трубопроводах встречаются часто. Рассмотрим один из таких примеров (рис. 3.12).

 

Рисунок 3.12 – Профиль участка трубопровода

 

Участок трубопровода проходит через овраг в подземном исполнении. На дне оврага в некоторые периоды времени может появиться вода. Трубопровод содержит 4 кривые вставки с радиусами r12, r34, r56, r78; остальные участки прямые. Задавая по-разному исходные параметры z1, z2, z3, … z9, радиусы кривизны r12, r34, r56, r78, углы наклона участков, глубину траншеи и свойства грунта на разных участках, можно моделировать разные конфигурации трубопровода и разные условия взаимодействия с грунтом. На этой расчётной модели исследуем остаточные напряжения в трубопроводе в результате ремонта. Очевидно, остаточные напряжения будут зависеть от места ремонта. Эту зависимость также можно исследовать на выбранной расчётной модели.

Решения получены с использованием программного комплекса, основанного на методе конечных элементов [27, 40, 52, 97].На рисунках 3.13 - 3.16 показаны графики распределения продольных напряжений после выполнения ремонта некоторых участков. Ремонт сопровождался вскрытием участка длиной 20 м; после ремонта траншея засыпалась грунтом без специального уплотнения под трубой.

 

Рисунок 3.13 – Остаточные продольные напряжения после ремонта на участке 190-210 м; на участках 150-160 м, 190-200 м, 250-260 м, 290-300 м радиус кривизны 60 м; давление отсутствует; показатели НДС: ; ; .

 

Рисунок 3.14 – Напряжения на том же участке при давлении 6,0 МПа; показатели НДС: ; ; .

 

Анализ полученных результатов показывает следующее:

Остаточные послеремонтные напряжения в некоторых случаях принимают значения, сопоставимые с пределом текучести металла трубопровода. Особенно значительны остаточные напряжения при неточном соответствии радиуса кривизны труб профилю местности.

В некоторых случаях на участке ремонта остается полость под трубой, которая не исчезает после засыпки. Размер полости может зависеть и от рабочего давления.

Рисунок 3.15 – Остаточные продольные напряжения после ремонта на участке 185-205 м; на участке 190-200 м произведена замена кривой вставки с радиусом 60 м на другую с радиусом кривизны 100 м; давление отсутствует; показатели НДС: ; ; .

 

Рисунок 3.16 – Напряжения на том же участке при давлении 6,0 МПа; показатели НДС: ; ;

 

Действие рабочего давления повышает неравномерность напряженного состояния, вызванную наличием послеремонтных остаточных напряжений. Иными словами, на участках, где производились ремонтные работы, фактические напряжения могут оказаться больше, чем простая сумма остаточных напряжений и напряжений от действия рабочего давления.

Замечено, что на всех изгибах напряжения повышаются с приложением рабочего давления.

Эти явления имеют как теоретическое, так и практическое значение, и подлежит дальнейшему исследованию. Расчётная программа, позволяющая проводить такие исследования путём варьирования всеми исходными данными, приведена и описана в приложении 1.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-04-04 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: