Оценка надежности муфтовых соединений полиэтиленовых трубопроводов

• Автор: Савченко, Наталья Юрьевна
• Шифр специальности: 25.00.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 117 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Проблемы надежности соединений полиэтиленовых трубопроводов
1.1 Использование труб из полимерных материалов
1_._2 Опыт применения полиэтиленовых трубопроводов
1.3 Строительство и эксплуатации полиэтиленовых армированных трубопроводов
1.4 Типы соединений участков полиэтиленовых трубопроводов
2. Методика расчета конструктивной надежности муфтовых соединений полиэтиленовых трубопроводов систем сбора углеводородного
сырья
2.1 Методика оценки надежности муфтовых соединений полиэтиленовых трубопроводов с позиции теории
2.2 Математическая модель расчета муфтовых соединений полиэтиленовых трубопроводов
2.3 Методика решения системы дифференциальных уравнений с использованием метода конечных разностей в расчете прочности муфтового соединения
2.4 Обоснование достоверности численных результатов метода конечных разностей в расчете муфтового соединения трубопровода
3. Экспериментальные исследования прочностных и эксплуатационных характеристик напряженного состояния муфтовых соединений
полиэтиленовых трубопроводов
3.1. Планирование экспериментальных исследований
3.2 Обработка результатов экспериментальных исследований муфтовых соединений полиэтиленовых труб
3.3 Исследование эксплуатационных параметров работы трубопровода

4. Оценка уровня надежности и коэффициента запаса соединений полиэтиленовых трубопроводов
4.1 Расчет соединения полиэтиленовых трубопроводов электромуфтой
4.2 Расчет соединения полиэтиленовых трубопроводов стальной муфтой
4.3. Определение расчетного напряжения соединений полиэтиленовых
трубопроводов
Результаты и выводы
Список использованной литературы
Приложение
Приложение
Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы работы.
На поддержание промысловых трубопроводов в работоспособном состоянии эксплуатирующие организации затрачивают огромные средства. В рамках повышения надежности этих трубопроводов в последнее время все чаще стали применяться армированные полиэтиленовые трубы, соединение которых в нитку осуществляется при помощи муфт. Практика натурных наблюдений за эксплуатацией вновь проложенных участков из полиэтилена показывает, что инциденты с выходом нефти происходят преимущественно в результате порывов в местах муфтовых соединений. В итоге на устранение последствий инцидентов с разрывом околомуфтовой зоны трубы затрачиваются значительные экономические ресурсы, наносится непоправимый экологический ущерб природе. Несмотря на это, нормативная база в области эксплуатации полимерных труб с муфтовыми соединениями в настоящее время практически отсутствует. В существующей нормативнотехнической документации не обозначены специальные условия эксплуатации муфтовых соединений армированных полиэтиленовых труб для объектов промысла нефти и газа. Не определена прочность данных соединений, открыт вопрос их надежности.
В связи с этим проблема надежности соединений полиэтиленовых армированных трубопроводов систем сбора и подготовки углеводородного сырья является актуальной.
Цель работы - разработка методики оценки конструктивной надежности муфтовых соединений полиэтиленовых трубопроводов.
Основные задачи:
1. Определение напряженно-деформированного состояния муфтовых соединений полиэтиленовых трубопроводов в системах сбора и подготовки углеводородного сырья.
2. Определение вероятностно-статистических значений напряжений, характеризующих достижение предельного состояния муфтовых соединений

выполняется гипотеза прямых нормалей. Для пакета же в целом эта гипотеза не выполняется. Данная постановка приводит к тому, что при формулировке математической модели в рамках технической теории записывается напряженное состояние каждого отдельного слоя. Отсюда же следует, что главные кривизны ку=/Я и к2~ 1 //?2 едины для всего пакета муфтового соединения трубопровода: Л|=оо, Л2= г.
В сформулированной математической модели, описывающей напряженное состояние муфтового соединения частей трубопровода под воздействием нагрузки, вывод системы дифференциальных уравнений был осуществлён по классической методике получения дифференциальных уравнений.
Уравнения проекций действующих сил на ось, нормальную к поверхности оболочки, составлены для пакета в целом. Усилия в слоях оболочки (отдельно для слоя трубы и слоя муфты) были записаны в форме дифференциальных уравнений. Интегральные характеристики жёсткости каждого слоя двухслойного участка муфтового соединения трубопровода формулировались с помощью физических параметров.
Также были сформированы уравнения, отражающие работу шва между слоями. Обязательным условием решения созданной модели стали краевые условия, сформулированные для исследуемых элементов.
Таким образом, изгиб муфтового соединения элементов трубопровода описывается с позиции теории составных цилиндрических оболочек. В этом случае система дифференциальных уравнений формулируется в перемещениях.
На рис. 2.2 изображены бесконечно малые элементы слоев трубы и муфты. К граням составной двухслойной конструкции муфтового соединения приложены компоненты усилий. Вдоль поверхностей указанных слоев действуют сдвигающие напряжения. При этом перечисленные нагрузки приложены симметрично относительно оси образующей составной оболочки.