2020-09-24
169
РАСЧЕТ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА НЕФТЕПРОВОДОВ
ПО ХАРАКТЕРИСТИКАМ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ СТАЛИ
Учебно-методическое пособие
к практическим занятиям
по дисциплине «Основы теории надежности»
Уфа
Издательство УГНТУ
2018
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов очной и заочной форм обучения по направлению 21.03.01 «Нефтегазовое дело» профилю «Сооружение и ремонт объектов систем трубопроводного транспорта» для проведения практических занятий по дисциплине «Основы теории надежности», изучающей надежность и долговечность объектов транспорта и хранения нефти, газа, нефтепродуктов и воды.
В пособии рассматривается последовательность расчета остаточного ресурса нефтепроводов по характеристикам трещиностойкости стали.
Составители: Рафиков С.К., канд. техн. наук, доцент
Шарнина Г.С., канд. техн. наук, доцент
Рецензент: Собачкин А.С., канд. техн. наук, доцент
|
|
|
© ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», 2018
СОДЕРЖАНИЕ
1. Цель расчета и исходные данные. 4
2. Расчеты характеристик трещиностойкости и параметров циклического нагружения 8
3. Расчет допускаемой глубины трещины.. 9
4. Расчет критической глубины трещины.. 10
5. Расчет остаточного ресурса. 10
6. Расчет предельного разрешенного давления. 11
7. Пример расчета………………………………………………………………..12
Список литературы.. 17
ЦЕЛЬ РАСЧЕТА И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Цель расчета: рассчитать остаточный ресурс нефтепроводов по характеристикам трещиностойкости стали.
Расчет остаточного ресурса включает в себя:
1. Определение допускаемой глубины трещиноподобных дефектов по максимальным усредненным рабочим давлениям за принятый к исследованию год эксплуатации.
2. Определение критической глубины трещины при средних рабочих давлениях.
3. Определение остаточного ресурса по характеристикам трещиностойкости стали.
4. Определение предельного разрешенного давления при глубине трещиноподобных дефектов не более допускаемой глубины.
Исходными данными для расчета служат:
1. Результаты испытаний на трещиностойкость при статическом циклическом растяжении образцов стали трубы по ГОСТ 25.506-85* (рис. 1.1);
2. Результаты механических испытаний при однократном растяжении статической нагрузкой образцов стали трубы по ГОСТ 1497-84* (рис. 1.2);
3. Результаты анализа режима работы трубопровода, материалов коррозионных изысканий и обследований.
Исходные данные для расчета выбираются из табл. 1.1,1.2 и 1.3 по номеру варианта.
|
|
|
Таблица 1.1
Результаты испытания образцов на трещиностойкость при статическом нагружении по ГОСТ 25.506-85*
| Номер варианта | Номер образца | Геометрические характеристики | Максимальное усилие при разрушении РС, МН | Средняя длина трещины | Глубина усталостной трещины h, мм | Число циклов нагружения N | |||
| Ширина, мм | Толщина, мм | Глубина надреза, мм | Площадь сечения нетто, мм | ||||||
| 1 | 1/2-1 | 30 | 6 | 1,2 | 144 | 0,05616 | 1,730 | 2,930 | 66800 |
| 2 | 1/2-2 | 29,9 | 6,1 | 1,3 | 143,52 | 0,05597 | 1,657 | 2,957 | 72600 |
| 3 | 1/2-3 | 29,8 | 6 | 1,6 | 131,12 | 0,05113 | 1,482 | 3,082 | 59400 |
| 4 | 2/2-1 | 30,1 | 6,1 | 1,5 | 138,46 | 0,04830 | 2,048 | 3,548 | 74300 |
| 5 | 2/2-2 | 30 | 6 | 1,5 | 135 | 0,04725 | 1,895 | 3,395 | 65900 |
| 6 | 2/2-3 | 30 | 6,1 | 1,5 | 138 | 0,04800 | 1,732 | 3,232 | 75100 |
| 7 | 3/2-1 | 30 | 6,2 | 1,5 | 141 | 0.04935 | 1,796 | 3,296 | 54800 |
| 8 | 3/2-2 | 30,1 | 6,2 | 1,6 | 138,46 | 0,04830 | 1,729 | 3,329 | 49800 |
| 9 | 3/2-3 | 29,9 | 6,1 | 1,5 | 137,54 | 0,04795 | 1,874 | 3,374 | 57200 |
| 10 | 4/2-1 | 30 | 6,1 | 1,5 | 138 | 0,04830 | 1,385 | 2,885 | 67400 |
| 11 | 4/2-2 | 30,1 | 6 | 1,6 | 132,44 | 0,04620 | 2,015 | 3,615 | 72500 |
| 12 | 4/2-3 | 30,1 | 6,1 | 1,4 | 141,47 | 0,04900 | 1,884 | 3,284 | 59300 |
| 13 | 5/2-1 | 30 | 6 | 1.5 | 135 | 0,04700 | 1,806 | 3,306 | 64400 |
| 14 | 5/2-2 | 30,1 | 6,1 | 1,6 | 135,45 | 0,04700 | 1,351 | 2,951 | 65200 |
| 15 | 5/2-3 | 30,1 | 6,2 | 1,6 | 138,46 | 0,04830 | 1,820 | 3,420 | 71100 |
| 16 | 6/2-1 | 30,1 | 6 | 1,5 | 135,45 | 0,03800 | 1,836 | 3,336 | 81300 |
| 17 | 6/2-2 | 30 | 6,1 | 1,6 | 135 | 0,03800 | 1,495 | 3,095 | 72300 |
| 18 | 6/2-3 | 30,1 | 6 | 1,5 | 135,45 | 0,03800 | 1,322 | 2,822 | 68400 |
| 19 | 7/2-1 | 29,9 | 6,2 | 1,5 | 140,53 | 0,04919 | 1,749 | 3,120 | 74300 |
| 20 | 7/2-2 | 30 | 6,1 | 1,5 | 138 | 0,04830 | 1,600 | 3,100 | 88500 |
| 21 | 7/3-3 | 29,8 | 6 | 1,5 | 131 | 0,05231 | 1,481 | 3,082 | 59400 |
, ммТаблица 1.2
Сводные исходные данные к расчету остаточного ресурса
| Номер образца | 1/2-1 1/2-2 1/2-3 | 2/2-1 2/2-2 2/2-3 | 3/2-1 3/2-2 3/2-3 | 4/2-1 4/2-2 4/2-3 | 5/2-1 5/2-2 5/2-3 | 6/2-1 6/2-2 6/2-3 | 7/2-1 7/2-2 7/2-3 |
| Временное сопротивление растяжению σвр, МПа | 594 | 597 | 598 | 539 | 576 | 532 | 581 |
Условный предел текучести  , МПа
| 390 | 408 | 391 | 376 | 395 | 370 | 352 |
Относительное сужение после разрыва  , %
| 47,2 | 60,3 | 54,3 | 48,5 | 44,9 | 69,9 | 64,3 |
Максимальное рабочее давление  , МПа
| 3,15 | 3,1-5 | 3,15 | 3,63 | 2,37 | 2,89 | 3,95 |
Среднее рабочее давление Р  , МПа
| 2,99 | 2,99 | 2,99 | 3,33 | 1,89 | 2,60 | 3,32' |
| Толщина стенки трубы, мм | 12,5 | 12,5 | 12,5 | 9,0 | 9,0 | 8,0 | 8,0 |
| Наружный диаметр трубы, мм | 1020 | 1020 | 1020 | 820 | 820 | 530 | 530 |
| Число циклов перепада давления за год N | 295 | 295 | 295 | 289 | 178 | 136 | 156 |
Таблица 1.3
Коэффициенты равномерного сужения сечения образцов при испытаниях на растяжение по ГОСТ 1497-84*
| Номер образца | Усредненные рабочие характеристики рабочего сечения | Коэффициент равномерного сужения | ||
| Начальный диаметр | Диаметр шейки | Диаметр сечения равномерного сужения | ||
| 1/2 | 5 | 2,98 | 4,6 | 18,65 |
| 2/2 | 5 | 2,77 | 4,65 | 13,51 |
| 3/2 | 5 | 2,85 | 4,63 | 14,26 |
| 4/2 | 5 | 3,03 | 4,65 | 13,51 |
| 5/2 | 5 | 2,95 | 4,4 | 22,56 |
| 6/2 | 5 | 2,5 | 4,62 | 14,62 |
| 7/2 | 5 | 2,6 | 4,6 | 15,36 |
Рис. 1.1
Рис. 1.2
Рис 1.3
