Оценка напряженно-деформированного состояния трубопроводных конструкций с эксплуатационными повреждениями

• Автор: Снарский, Сергей Вячеславович
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 234 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ .

Актуальность темы диссертационной работы

Цель работы.

Задачи работы.

Характеристика научной новизны

Достоверность результатов.

Обоснование практической ценности.

Апробация работы.

Публикации.

Объем работы.

Краткое описание отдельных глав

ГЛАВА 1 ПОВРЕЖДЕННЫЕ СОСТОЯНИЯ
ТРУБОПРОВОДНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
1.1 Определение поврежденного состояния
1.2 Примеры поврежденных состояний трубопроводных конструкций, находящихся в эксплуатации.
1.2.1 Арочный выброс выпучивание трубопровода
1.2.2 Кинетика выпучивания.
1.2.3 Коррозионное поражение.
1.2.4 Кинетика коррозионных процессов
1.2.5 Стресскоррозионное растрескивание.
1.2.6 Кинетика стресскоррозионных процессов.
1.3 Конструкционные материалы, используемые при строительстве и ремонте трубопроводных конструкций
1.3.1 Трубные стали
1.3.2 Статистические характеристики трубных сталей
1.3.3 Изменение свойств трубных сталей со временем.
1.3.4 Изоляционные материалы.
1.3.5 Ремонтные полимерные материалы.
1.4 Грунтовые основания
1.4.1 Общие свойства грунтов.
1.5 Внешние нагрузки и воздействия.
1.5.1 Классификация внешних нагрузок и воздействий
1.5.2 Экспериментальные данные о повреждении и разрушении трубопроводных конструкций в результате внешних нагрузок и воздействий.
1.6 Концепции ремонтного восстановления поврежденных трубопроводных конструкций. Проблема легализации поврежденных состояний трубопровода.
1.7 Выводы по главе 1.
ГЛАВА 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРУБОПРОВОДНЫХ
КОНСТРУКЦИЙ В ПОВРЕЖДЕННОМ СОСТОЯНИИ.
2.1 Обзор работ и анализ существующих подходов к моделированию поведения трубопроводных конструкций в условиях влияния внешних нагрузок и воздействий.
2.1.1 Расчет трубопроводов на прочность и устойчивость
2.1.2 Расчет трубопроводов на надежность
2.1.3 Комплексное моделирование газотранспортных систем
2.2 Модели, используемые при расчете НДС трубопроводных конструкций в поврежденном состоянии.
2.2.1 Геометрические модели.
2.2.2 Модели деформирования трубных сталей
2.2.3 Модели синтетических материалов, используемых при бандажировании.
2.2.4 Моделирование работы фунтового основания
2.2.5 Моделирование непроектного состояния грунтовых оснований трубопроводных конструкций.
2.3 Модели предельного состояния трубопроводных конструкций
2.3.1 Понятие предельного состояния.
2.3.2 Параметры предельных состояний
2.3.3 Наступление предельных состояний
2.4 Модели влияния отдельных повреждений на несущую способность трубопровода.
2.5 Выводы по главе
ГЛАВА 3 ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ НДС ТРУБОПРОВОДНЫХ
КОНСТРУКЦИЙ В ПОВРЕЖДЕННОМ СОСТОЯНИИ
3.1 Описание поврежденного состояния.
3.1.1 Обратная задача строительной механики
3.2 Моделирование малых деформаций с использованием стержневой модели
3.2.1 Задача косвенного контроля параметров НДС
3.2.2 Частная постановка задачи
3.2.3 Существующая процедура решения задачи
3.2.4 Обоснование предлагаемого подхода
3.2.5 Уравнения конструктивного элемента.
3.2.6 Исходные величины в уравнении конструктивного элемента
3.2.7 Решение задачи исходя из точной функции прогибов
3.2.8 Путь решения обратной задачи на основании исходных данных с погрешностью
3.2.9 Описание модели трубопровода.
3.2. Результаты расчетов.
3.2. Обсуждение результатов
3.2. Оценка погрешности методики, обусловленной неучетом поперечной нагрузки.
3.3 Расчет НДС трубопроводных конструкций при развитых пластических деформациях.
3.3.1 Постановка задачи
3.3.2 Решение обратной задачи
3.3.3 Решение прямой задачи
3.3.4 Геометрическая модель конструктивного элемента
3.3.5 Проблема стыковки моделей разной размерности.
3.3.6 Дискретизация геометрической модели
3.3.7 Постоянное согласование граничных условий при использовании КЭ моделей разной размерности.
3.3.8 Экспериментальные исследования деформирования конструктивного элемента
3.3.9 Расчет конструктивного элемента
3.4 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Это объясняется реологическими свойствами окружающего трубопровод грунта на подземных примыкающих участках, на которых продольные подвижки развиваются длительное время, а длина перемещающихся участков иногда достигает нескольких километров. Продольное усилие в плавающих участках резко снижено, равно практически критической силе и составляет всего начального эквивалентного усилия сжатия, поэтому оно не оказывает сопротивления продольным перемещениям примыкающих участков, увеличивающих стрелу изгиба плавающего участка. Развитие данного процесса может привести к опасному явлению гофрообразованию в сжатой зоне изгиба. На рис. Ткц относительного радиуса изгиба рн от кольцевых напряжений в трубе вызнанных внутренним давлением продукта. Чем выше давление, тем ниже вероятность гофрообразования. Рис. Кривая 1 характеризует верхнюю границу области экспериментальных точек, и если для конкретного плавающего участка точка рпстКц располагается ниже ее, то вероятность гофрообразования реально существует, и ремонт такого участка не должен откладываться на неопределенный срок. Для плавающих участков характерно циклическое изменение изгибнонапряженного состояния, отвечающее экстремальным значениям суточных и годовых температур перекачиваемого продукта и окружающего обводненного грунта. Циклические изменения напряжений снижают прочностной ресурс металла стенки трубы, особенно когда срок эксплуатации превышает лет, причем здесь надо иметь в виду и колебания термоупругих напряжений по толщине стенки трубы, достигающих МПа. Естественно, чем выше параметры циклического нагружения трубопровода, тем потенциально опасней его состояние. Пространственно искривленные участки образуются на газопроводах, выброшенных из траншеи при обводнении местности с подъемом уровня воды до 2 м и выше. Как правило, это длинные участки до 1 км с частично оставшейся пригрузкой или засыпкой, наличием провисающих балок, частично плавающих, частично выпученных труб, а также опирающихся произвольным образом на грунт, пригрузы, сваленные деревья и т. Тот или иной вид коррозионного поражения является типичным видом повреждений для трубопроводных конструкций, осуществляющих магистральный либо промысловый транспорт нефти и газа. Особенно подвержены коррозионному поражению трубопроводы, укладываемые подземно, а также трубопроводы, укладываемые в агрессивных средах, например в морской воде. В отличие от общестроительных конструкций, классическое коррозионное поражение трубопроводов в виде коррозионных язв, пятен и т. К настоящему времени накоплено достаточное количество экспериментальных данных по кинетике коррозионных процессов различных металлических конструкций. Различные экспериментальные кривые, собранные из различных публикаций, приведены в монографиях , , , , , , , . Модели, описывающие коррозионные потери металла от воздействия различных факторов времени, свойств агрессивных сред, свойств металла конструкции и т. Модели специализированного назначения атмосферная коррозия сталей различных марок атмосферная коррозия алюминия и алюминиевых сплавов морская коррозия различных материалов и т. Модели, основанные на исследовании фактических коррозионных потерь металла только для каждого конкретного практического случая. Адекватность используемых математических моделей реальным процессам, как правило, целиком и полностью определяется объемом проведенных экспериментальных исследований. В статье приведены экспериментальные данные по зависимости глубины разъедания образцов 3 мм от продолжительности коррозионного процесса при разных температурах см. Эксперименты проводились с образцами из стали Г1СУ с размерами x0x0,3 мм. Коррозионная среда 3,5ный раствор . В реальных условиях концентрация колеблется в пределах 0,0,. В качестве материала для антикоррозионного слоя на поверхности образцов использовалась композиция в виде суспензии разных пигментов в толуольных растворах полиорганосилоксановых смолокремнийорганических лаков. Среднестатистическая толщина слоя 3 мм. Авторы статьи, основываясь на результатах экспериментов, отвергают до сих пор бытовавшее мнение, что под слоем антикоррозионной защиты коррозионные процессы полностью отсутствуют. Эти процессы происходят с возрастающей во времени скоростью.