image
energas.ru

Газовая промышленность № 05 2022

Ремонт и диагностика

01.05.2022 11:00 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ТРУБОПРОВОДА В ДЕФЕКТНЫХ ЗОНАХ ПОТЕРИ МЕТАЛЛА ПРИ ИЗГИБАЮЩЕЙ НАГРУЗКЕ
При эксплуатации магистральные трубопроводы подвержены силовому воздействию и коррозионному влиянию. В этой связи актуальна проблема обеспечения их работоспособности в условиях нагрузок, в том числе изгибающих, в дефектных зонах потери металла, образованных по коррозионному механизму. Именно здесь наблюдается концентрация напряжений и деформаций, что уменьшает запас прочности трубопровода. В статье рассмотрены физический и компьютерный эксперименты по определению напряженно-деформированного состояния трубы в дефектных зонах потери металла при воздействии изгибающей нагрузки. Объектом исследований стала труба со следующими параметрами: наружный диаметр – 114 мм, толщина стенки – 4,5 мм, длина – 1 м, марка стали – Ст3сп, предел текучести – 250 МПа, предел прочности – 460 МПа. Она имела дефекты потери металла, расположенные на верхней, боковой и нижней образующих. Геометрические центры дефектов находились на расстоянии 100 мм от центра изделия. Размеры дефектов: длина – 50 мм, ширина – 30 мм, максимальные глубины – 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 мм; продольные сечения представляли собой прямоугольники. Кроме того, определялось напряженно-деформированное состояние бездефектных участков. Физический эксперимент проводился на лабораторном стенде с натурными образцами, содержащими искусственные дефекты, и включал в себя измерение кольцевых, продольных деформаций, а также деформаций под углом 45° к оси трубы в каждой дефектной зоне при воздействии изгибающей нагрузки. Затем рассчитывались значения кольцевых и продольных напряжений по формулам упругого деформирования, а также величины интенсивности напряжений (или эквивалентных напряжений по Мизесу). Были найдены зависимости напряжений и деформаций от глубины дефектов потери металла. Компьютерный эксперимент выполнялся в программном комплексе Ansys, где моделировалась труба с теми же геометрическими параметрами, размерами и местоположением дефектов, что и в физическом эксперименте. Материал (конструкционная сталь) и его механические характеристики тоже совпадали. Было проведено сравнение величин интенсивности напряжений, полученных по двум типам экспериментов. Отклонение результатов не превышало 17,3 %.
Ключевые слова: ИЗГИБАЮЩАЯ НАГРУЗКА, ИНТЕНСИВНОСТЬ НАПРЯЖЕНИЯ, ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД, НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ, ТРУБОПРОВОД, ЭКСПЕРИМЕНТ.


← Назад к списку