В статье представлен комплекс расчетно-экспериментальных исследований, направленных на определение всех компонентов напряженно-деформированного состояния трубы при изгибающей нагрузке в лабораторных условиях. Применялись тензорезистивный и инклинометрический методы оценки напряженно-деформированного состояния стенки трубы.
С использованием тензорезистивного метода построены эпюры напряжений, деформаций, интенсивности напряжений, объемной деформации верхней образующей стенки трубы при изгибе в вертикальной плоскости. По эпюрам определены наиболее опасные области трубы с точки зрения прочности. Установлено, что при изгибе трубы напряженное состояние является плоским, а деформированное – объемным. Поэтому использование формул из теории изгиба стержня для расчета компонентов напряженно-деформированного состояния трубопровода не приводит к достоверным результатам, поскольку, согласно этой теории, напряженное состояние при изгибе является линейным. При помощи инклинометрического метода построены эпюры перемещения, тангенса угла наклона и кривизны верхней образующей трубы при изгибе в вертикальной плоскости. Обнаружена тесная корреляционная линейная зависимость между величинами кривизны, объемной деформации и радиальной деформации. Представлены соответствующие уравнения линий регрессии.
Сделан вывод, что при наличии данных о величине кривизны трубопровода, например, по итогам инклинометрии благодаря полученным уравнениям регрессии можно перейти к величине объемной деформации и, следовательно, оценить уровень напряженно-деформированного состояния стенки трубы. Если же объемная деформация определена тензорезистивным методом, можно перейти к значениям кривизны трубопровода, что позволит определить его пространственное положение.
А.А. Игнатик1, e-mail: aignatik@ugtu.net
1 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ухтинский государственный технический университет» (Ухта, Россия).
Варшицкий В.М., Фигаров Э.Н., Лебеденко И.Б. Исследование напряженного состояния трубопроводов с ненормативной кривизной оси // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2018. Т. 8. № 3. С. 273–277.
Аскаров Р.М., Гумеров А.К., Каримов Р.М., Шамилов Х.Ш. Оценка влияния радиуса изгиба при расчетах продольных напряжений длительно эксплуатируемых трубопроводов // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2020. Т. 10. № 3. С. 234–242.
Гумеров К.М., Харисов Р.А. Оценка допустимого радиуса изгиба трубопровода // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2017. № 2 (108). С. 73–83.
Гумеров А.К., Сильвестров С.А. Совершенствование методов оценки допустимых значений радиуса упругого изгиба трубопровода // Нефтегазовое дело. 2018. Т. 16. № 4. С. 96–107.
Чучкалов М.В., Аскаров Р.М., Китаев С.В. и др. Оценка допустимости приобретенной кривизны газопровода по данным внутритрубной диагностики // Нефтегазовое дело. 2016. Т. 14. № 3. С. 124–127.
Агиней Р.В., Исламов Р.Р., Мамедова Э.А. и др. Определение минимального шага измерений пространственного положения трубопровода при оценке напряженно-деформированного состояния с поверхности грунта // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2020. Т. 10. № 2. С. 138–147.
Котов М.Ю., Быков Л.И. К вопросу моделирования и экспериментального исследования напряженно-деформированного состояния балочного трубопроводного перехода // Нефтегазовое дело: электронный научный журнал. 2013. № 4. С. 234–242.
Ялалов Д.В., Валеев А.Р., Аскаров Р.М., Пережогин Ю.Д. Экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния подземного трубопровода при сдвигах горных пород в зонах активных тектонических разломов // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2020. № 3 (125). С. 39–49.
Игнатик А.А. Напряженно-деформированное состояние трубопровода под воздействием комбинированной нагрузки // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2020. Т. 10. № 1. С. 22–31.
Игнатик А.А. Характеристика напряженно-деформированного состояния стенки трубопровода под воздействием внутреннего давления, изгиба и кручения // Газовая промышленность. 2020. № 4 (799). С. 102–107.
Ozkan I.F., Mohared M.E. Moment Resistance of Steel Pipes Subjected to Combined Loads // International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2009. Vol. 86. No. 4. P. 252–264.
Бурков П.В., Буркова С.П., Тимофеев В.Ю. и др. Исследование напряженно-деформированного состояния участка магистрального нефтепровода «Александровское – Анжеро-Судженск» методом конечных элементов // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2013. № 4 (98). С. 22–26.
Бурков П.В., Буркова С.П., Калмыкова К.Г., Тимофеев В.Ю. Исследование напряженно-деформированного состояния участка магистрального газопровода методом конечных элементов в условиях осадки слабосвязанных грунтов // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2013. № 3 (97). С. 12–15.
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. № 2 (96). С. 119–125.
Ларионов Ю.В., Гумеров А.К. Напряженное состояние подземных трубопроводов в зоне оползня // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2013. № 1 (91). С. 65–73.
Неганов Д.А., Варшицкий В.М., Козырев О.А. Анализ несущей способности трубопровода при действии эксплуатационных нагрузок // Нефтяное хозяйство. 2017. № 7. С. 95–98.
Трифонов О.В., Силкин В.М., Черний В.П. и др. Прогнозирование напряженно-деформированного состояния магистрального газопровода «Сила Сибири» на участках развития опасных инженерно-геокриологических процессов на основе математических моделей // Научно-технический сборник «Вести газовой науки». 2020. № 2 (44). С. 34–50.
Гумеров А.К., Каримов Р.М., Аскаров Р.М., Шамилов Х.Ш. Определение и прогнозирование напряженно-деформированного состояния трубопровода с учетом грунтовых изменений в процессе эксплуатации // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2020. Т. 10. № 4. С. 372–378.
Султанмагомедов Т.С., Бахтизин Р.Н., Султанмагомедов С.М. Исследование перемещений трубопровода в многолетнемерзлых грунтах // Научные труды НИПИ нефтегаз ГНКАР. 2020. № 4. С. 75–83.
Ляпичев Д.М., Житомирский В.Л. Современные подходы к организации мониторинга напряженно-деформированного состояния технологических трубопроводов компрессорных станций // Газовая промышленность. 2016. № 11 (745). С. 46–53.
Макаров Г.И. Математические основы мониторинга напряженно-деформированного состояния стенки трубы магистрального нефтепровода // Трубопроводный транспорт: теория и практика. 2007. № 1. С. 92–95.
Шарафутдинов З.З., Урманчеев С.Ф., Капаев Р.А. Оценка готовности скважины к протаскиванию трубопровода при строительстве подводного перехода // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2020. Т. 10. № 5. С. 470–478.
Феодосьев В.И. Сопротивление материалов: учебник для вузов. 18-е изд. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2021. 542 с.
Вход
Главная
Журналы
Назад к журналу