Вход
  1. Главная
  2. Журналы
  3. «Газовая промышленность»
  4. Газовая промышленность 9.2023
Газовая Промышленность 9.2023

Научная статья

УДК 539.4::622.691.4
(UDK 539.4::622.691.4)

Для получения доступа к статьям

Авторизуйтесь
Купить журнал

СТРОИТЕЛЬСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЕГАЗОПРОВОДОВ (CONSTRUCTION AND OIL-AND-GAS PIPELINES’ OPERATION)

РАСЧЕТНОЕ ОБОСНОВАНИЕ КРИТЕРИЕВ МЕСТНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ СТАЛЬНЫХ ТРУБ ПРИ СЖАТИИ И СОЧЕТАНИИ СЖАТИЯ С ИЗГИБОМ

(ANALYTICAL JUSTIFICATION OF LOCAL STABILITY CRITERIA FOR STEEL PIPES UNDER COMPRESSION AND COMPRESSION COMBINED WITH BENDING)

Опыт эксплуатации показывает, что местная потеря устойчивости сечения в форме образования гофров может возникать на подверженных влиянию механических нагрузок и температурных изменений участках трубопроводов, к которым можно отнести участки с пересеченным рельефом, надземных балочных и подводных переходов. Из анализа последствий землетрясений следует, что местная потеря устойчивости при изгибе и сочетании изгиба со сжатием часто проявляется при воздействии подвижек грунта в активных тектонических разломах и должна учитываться при проектировании подземных газопроводов в зонах высокой сейсмичности.
В статье проведен расчетный анализ местной потери устойчивости труб при сжатии и сочетании сжатия с изгибом. Разработана расчетная модель, учитывающая физически и геометрически нелинейное поведение стальной цилиндрической оболочки в процессе потери устойчивости.
Предложены и обоснованы параметры, характеризующие момент начала развития этого процесса. Выполнено численное моделирование местной потери устойчивости для широкого диапазона параметров труб и условий нагружения. На основе обработки полученных результатов сформулированы предложения по критериям локальной потери устойчивости труб при действии осевых сжимающих нагрузок, а также комбинации сжимающих и изгибных нагрузок.

The best operating practices have shown that local loss of cross-sectional stability causing corrugation may occur in pipeline sections exposed to physical stress or temperature variations, including areas with rugged terrain, overhead beam and underwater crossings. Earthquake impact analysis proves that local instability under bending or compression combined with bending is often observed during ground movements in active tectonic faults and should be considered when designing underground gas pipelines in areas of high seismicity.
The article describes the design analysis of local pipe instability under compression and compression combined with bending. A design model was developed with account of the physically and geometrically nonlinear behavior of a steel cylindrical shell losing its stability. Parameters characterizing the onset of instability development were proposed and justified. Computational simulation of local instability was performed for a wide range of pipe specifications and loading conditions. After processing the results obtained, the criteria for local pipe instability were proposed with regard to axial compression, as well as a combination of compression and bending.

МАГИСТРАЛЬНЫЙ ТРУБОПРОВОД, МЕСТНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ, УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОЕ ДЕФОРМИРОВАНИЕ, СЖАТИЕ, ИЗГИБ, КРИТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ, ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

MAIN PIPELINE, LOCAL STABILITY, ELASTIC-PLASTIC STRAIN, COMPRESSION, BENDING, CRITICAL STRAIN, COMPUTATIONAL SIMULATION

О.В. Трифонов, д.т.н., ООО «Газпром ВНИИГАЗ» (Санкт-Петербург, Россия), O_Trifonov@vniigaz.gazprom.ru

А.В. Рассохина, ООО «Газпром ВНИИГАЗ», A_Rassokhina@vniigaz.gazprom.ru

В.Н. Зеликов, ООО «Газпром ВНИИГАЗ», V_Zelikov@vniigaz.gazprom.ru

O.V. Trifonov, DSc in Engineering, Gazprom VNIIGAZ LLC (Saint Petersburg, Russia), O_Trifonov@vniigaz.gazprom.ru

A.V. Rassokhina, Gazprom VNIIGAZ LLC, A_Rassokhina@vniigaz.gazprom.ru

V.N. Zelikov, Gazprom VNIIGAZ LLC, V_Zelikov@vniigaz.gazprom.ru

Трифонов О.В. Анализ и расчетное обоснование критериев местной устойчивости труб для магистральных трубопроводов при изгибе // Газовая промышленность. 2023. № 1 (843). С. 52–63.

Качанов Л.М. Основы теории пластичности. М.: Наука, 1969. 420 с.

Ramberg W., Osgood W.R. Description of stress-strain curves by three parameters. Washington, DC, USA: NACA, 1943. 28 p.

Kyriakides S., Ju G.T. Bifurcation and localization instabilities in cylindrical shells under bending – I. Experiments // Int. J. Solids Struct. 1992. Vol. 29, No. 9. P. 1117–1142. DOI: 10.1016/0020-7683(92)90139-K.

Ju G.T., Kyriakides S. Bifurcation and localization instabilities in cylindrical shells under bending – II. Predictions // Int. J. Solids Struct. 1992. Vol. 29, No. 9. P. 1143–1171. DOI: 10.1016/0020-7683(92)90140-O.

Limam A., Lee L.-H., Corona E., Kyriakides S. Plastic buckling and collapse of tubes under bending and internal pressure // Proceedings of the 27th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering (ASME 2008). Estoril, Portugal: ASME, 2008. P. 675–683. DOI: 10.1115/OMAE2008-57986.

Peek R. Wrinkling of tubes in bending from finite strain three-dimensional continuum theory // Int. J. Solids Struct. 2002. Vol. 39, No. 3. P. 709–723. DOI: 10.1016/S0020-7683(01)00091-9.

Вольмир А.С. Устойчивость деформируемых систем. М.: Наука, 1967. 984 с.

Brazier L.G. On the flexure of thin cylindrical shells and other “thin” sections // Proc. R. Soc. A. 1927. Vol. 116, No. 773. P. 104–114. DOI: 10.1098/rspa.1927.0125.

DNV-ST-F101. Submarine pipeline systems // DNV GL: офиц. сайт. URL: https://www.dnv.com/oilgas/download/dnv-stf101-submarinepipelinesystems.html (дата обращения: 14.09.2023). Режим доступа: по подписке.

EN 1998-4. Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance – Part 4: Silos, tanks and pipelines. Brussels: CEN, 2006. 81 p.

Временные технические требования к системам мониторинга сухопутных магистральных газопроводов и отводов магистральных газопроводов ПАО «Газпром» на базе волоконно-оптических сенсоров // ПАО «Газпром»: офиц. сайт. URL: https://www.gazprom.ru/ (дата обращения: 14.09.2023). Режим доступа: по особым условиям в локальной сети владельца.

Trifonov OV. Analysis and justifying calculations of local stability criteria for main pipelines under bending. Gas Industry [Gazovaya promyshlennost’]. 2023; 843(1): 52–63. (In Russian)

Kachanov LM. Fundamentals of the Theory of Plasticity. Moscow: Science; 1969. (In Russian)

Ramberg W, Osgood WR. Description of Stress-Strain Curves by Three Parameters. Washington, DC, USA: NACA; 1943.

Kyriakides S, Ju GT. Bifurcation and localization instabilities in cylindrical shells under bending – I. Experiments. Int. J. Solids Struct. 1992; 29(9): 1117–1142. https://doi.org/10.1016/0020-7683(92)90139-K.

Ju GT, Kyriakides S. Bifurcation and localization instabilities in cylindrical shells under bending – II. Predictions. Int. J. Solids Struct. 1992; 29(9): 1143–1171. https://doi.org/10.1016/0020-7683(92)90140-O.

Limam A, Lee L-H, Corona E, Kyriakides S. Plastic buckling and collapse of tubes under bending and internal pressure. In: ASME ASME 2008: Proceedings of the 27th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering, 15–20 June 2008, Estoril, Portugal. Estoril, Portugal: ASME; 2008. p. 675–683. https://doi.org/10.1115/OMAE2008-57986.

Peek R. Wrinkling of tubes in bending from finite strain three-dimensional continuum theory. Int. J. Solids Struct. 2002; 39(3): 709–723. https://doi.org/10.1016/S0020-7683(01)00091-9.

Volmir AS. Stability of Deformable Systems. Moscow: Science [Nauka]; 1967. (In Russian)

Brazier LG. On the flexure of thin cylindrical shells and other “thin” sections. Proc. R. Soc. A. 1927; 116(773): 104–114. https://doi.org/10.1098/rspa.1927.0125.

DNV GL. DNV-ST-F101. Submarine pipeline systems. Available from: https://www.dnv.com/oilgas/download/dnv-st-f101-submarine-pipelinesystems.html [Accessed: 14 September 2023]. (Available upon subscription)

CEN. EN 1998-4. Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance – Part 4: Silos, tanks and pipelines. Brussels: CEN; 2006.

PJSC Gazprom. Temporary technical requirements for monitoring systems for onshore main gas pipelines and branches of main gas pipelines of PJSC Gazprom based on fiber-optic sensors. [Accessed: 14 September 2023]. (Accessible under specific conditions in the owner’s local area network; in Russian)
Назад к журналу
NEFTEGAS.info

Внимание к деталям — от идеи
до воплощения! Только актуальная информация и свежие новости.

О нас

 

 

Контакты

108811, г. Москва, Киевское ш.,
Бизнес-парк «Румянцево», корп. Б,
подъезд 5, офис 506 Б

+7 (495) 240-54-57