ОЦЕНКА ДОПУСТИМОГО РАДИУСА ИЗГИБА ТРУБОПРОВОДА

К. М. Гумеров, Р. А. Харисов

Аннотация


Введение При внутритрубной диагностике действующих трубопроводов иногда обнаруживаются участки, где радиус изгиба выходит за пределы нормативных требований. В таких случаях предусматривается ремонт с целью приведения участка в нормативное состояние. Для этого трубопровод на некоторой длине освобождается от грунта и переукладывается в новую траншею со смещением от прежнего состояния. Это сложная и опасная операция, которую обычно проводят без освобождения трубопровода от продукта. Согласно строительным нормам и правилам, допускается такой изгиб трубопровода, когда радиус изгиба составляет не меньше 1000 диаметров трубы D. Однако этот показатель не имеет достаточного обоснования. Он принят без связи с такими важными характеристиками трубопровода, как категория, размеры, механические свойства металла, рабочее давление и температура. Цели и задачи Анализ напряженного состояния участка трубопровода при различных сочетаниях вышеуказанных характеристик, с целью установления основных закономерностей и разработки соответствующих алгоритмов вычисления безопасного радиуса изгиба для решения практических задач по ремонту трубопровода. Методы Исследования выполнены при помощи расчётно-аналитических методов. За основу приняты известные формулы для напряжен-ного состояния труб, изложенные в курсах теории упругости и сопротивления материалов. Результаты Результаты исследований показыва-ют, что все известные факторы и параметры оказывают влияние на допустимый радиус изгиба трубопровода. С увеличением размеров труб (диаметра и толщины стенки) допустимое значение радиуса изгиба rпр повышается, но для обычных трубных сталей не достигает значения 1000 D. С повышением рабочего давления интенсивность напряжений растёт, но в пределах допустимых рабочих давлений значение rпр в подавляющем большинстве случаев остается меньше 1000 D. Зависимость от температурных условий имеет более сложный характер и требует выполнения расчётов при конкретных исходных данных. Установлено, что в зависимости от их сочетания наиболее напряженные зоны могут возникать как на сжатых, так и на растянутых образующих трубопровода. Для практических расчетов значения rпр разработан алгоритм, позволяющий учитывать все особенности трубопровода, перечисленные выше. Показан пример расчётов с анализом полученных результатов. На данном примере показано, что большое практическое значение имеет точность подготовки исходных данных, особенно механических свойств металла труб. Предложены пути снижения объёмов ремонтных работ за счёт более точного определения параметра rпр . Исследования, выполненные в данной статье, показывают, что требования строительных норм и правил пригодны для проектирования и строительства, но завышены для этапа эксплуатации и ремонта трубопроводов и приводят к неоправданному увеличению объёма ремонтных работ.

Ключевые слова


магистральный трубопровод;радиус изгиба;допустимая кривизна;критическое напряжение;интенсивность напряжений;сжатая образующая;растянутая образующая;main pipeline;bend radius;allowable curvature;critical stress;stress intensity;compressed generating line;stretched generating line;

Полный текст:

PDF

Литература


Лисин Ю.В., Неганов Д.А., Сергаев А.А. Определение допустимых рабочих давлений для длительно-эксплуатируемых трубопроводов по результатам внутритрубной диагностики // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2016. № 6 (26). С. 30-37.

Суриков В.И. Система геотехнического мониторинга и безопасного управления магистральными нефтепроводами, проложенными в сложных природно-климатических условиях // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2016. № 2 (22). С. 20-23.

СП 86.13330.2012 (актуализированная редакция СНиП III-42-80*) Магистральные трубопроводы. М.: Госстрой, ФАУ «ФЦС», 2013.

Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности, ползучести. М.: Высшая школа, 1968. 532 с.

Гумеров К.М. Механизмы изменения механических свойств металла труб и оборудования в водородосодержащих средах // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2016. № 3 (23). С. 84-89.

Гумеров К.М., Ракова Л.Н., Сильвестров С.А. Изменение механических свойств сварных элементов магистральных трубопроводов при длительной эксплуатации // Современные проблемы сварочного производства: сб. науч. тр. / Ред.: М.А. Иванов, И.А. Ильин. Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2016. С. 83-90.

Гумеров К.М., Сильвестров С.А. К оценке продольной устойчивости магистрального трубопровода // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2017. Вып.1 (107). С. 60-68.

Зайцев Н.Л., Гумеров К.М. Проблемы оценки остаточного ресурса магистральных трубопроводов // Нефтегазовое дело. 2017. Т. 15. № 1. С. 114-119.

Зайцев Н.Л., Бикбулатов А.Л., Багманов Р.Р. Методы измерения радиуса кривизны и изгибных напряжений в трубопроводах // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2015. Вып. 2 (100). С. 110-119.

Мугаллимов Ф.М., Багманов Р.Р., Гумеров А.К., Мугаллимов И.Ф. Дифференциальные уравнения равновесия трубопровода, неоднородного по кривизне // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2015. Вып. 3 (101). С. 88-96.

Распопов А.А., Гумеров К.М., Мельников А.В., Фридлянд Я.М. Об учёте особенностей пластического деформирования при расчёте предельных состояний тонкостенных оболочек давления // Нефтегазовое дело. 2016. Т. 14. № 4. С. 158-161.

Чучкалов М.В., Аскаров Р.М., Китаев С.В., Гумеров К.М. Моделирование напряженного состояния подземного газопровода в условиях нестабильности его положения // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2016. № 2. С. 41-44.

Шадрин В.С., Гумеров К.М., Абдуллин Р.С. Методика определения напряженно-деформированного состояния трубопроводов при эксплуатации // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2014. Вып. 2 (96). С. 119-125.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ntj-oil-2017-2-73-83

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ «ПРОБЛЕМЫ СБОРА, ПОДГОТОВКИ И ТРАНСПОРТА НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ»