|
металлических труб. Однако они легче и гибче стальных и, самое главное, не подвержены коррозии. Применение таких труб позволяет значительно снизить стоимость строительства иродуктопровода [15]. Оценки показывают, что при бестраншейной прокладке труб из композиционных материалов стоимость строительства на 50 % ниже стоимости аналогичной сети из стальных труб. Строение стенки типовых стеклопластиковых труб и фасонных изделий выглядит следующим образом [4]. Первый стеклопластиковый (армированный термореактивный лайнер) внутренний слой обеспечивает полную герметичность трубы и стойкость к воздействию агрессивной и/или абразивной среды, транспортируемой по трубопроводу. Далее идёт второй силовой стеклопластиковый слой, который обеспечивает механическую прочность конструкции при совместном действии внутренних и внешних нагрузок в процессе эксплуатации трубопровода. Внешний слой (гель-коут) обеспечивает гладкость внешней поверхности трубы и стойкость к воздействию ультрафиолетовых лучей в неблагоприятных факторах окружающей среды. Основной задачей, которая решалась в процессе использования стеклопластиковых трубопроводных систем это обеспечение надёжного «стыка» при сопряжении фрагментов труб и арматуры. Эта задача была успешно решена, а варианты соединений по российским технологиям показаны на рис. 2.7. Представленные варианты, являются хорошо освоенными на практике и решают все вопросы изготовления практически любых трубопроводных систем. На рис. 2.7 в таблице приведены данные по значениям механических характеристик стеклопластиковых труб. Анализ результатов показывает, что разброс характеристик, как и следовало ожидать, выше, чем у металла. Кроме того, в силу технологии изготовления стеклопластиковых труб при расчётах для учёта существенно различных свойств материала в кольцевом и осевом направлениях трубы обычно используется модель трансверсально-изотопной 60 |
повышению их характеристик. Прочность армированных труб, в первую очередь, определяется свойствами и расположением армации, поэтому существует достаточно много критериев по оценке прочности конструкций из стеклопластиков [4, 23, 29, 61, 62, 63]. Следует отметить, что стеклопластиковые трубы могут работать под давлением более 10 МПа, что снимает ограничения по их применению на морских нефтегазовых месторождениях. Анализ показывает, что стеклопластиковые (органопластиковые) трубы имеют прочностные характеристики, близкие по уровню к характеристикам металлических труб. Однако они легче и гибче стальных и, самое главное, не подвержены коррозии. Применение таких труб позволяет значительно снизить стоимость строительства продуктопровода [15]. Оценки показывают, что при бестраншейной прокладке труб из композиционных материалов стоимость строительства на 50 % ниже стоимости аналогичной сети из стальных труб. Строение стенки типовых стеклопластиковых груб и фасонных изделий выглядит следующим образом [4]. Первый стеклопластиковый (армированный термореактивный лайнер) внутренний слой обеспечивает полную герметичность трубы и стойкость к воздействию агрессивной и/или абразивной среды, транспортируемой по трубопроводу. Далее идёт второй силовой стеклопластиковый слой, который обеспечивает механическую прочность конструкции при совместном действии внутренних и внешних нагрузок в процессе эксплуатации трубопровода. Внешний слой (гель-коут) обеспечивает гладкость внешней поверхности трубы и стойкость к воздействию ультрафиолетовых лучей в неблагоприятных факторах окружающей среды. Основной задачей, которая решалась в процессе использования стеклопластиковых трубопроводных систем это обеспечение надёжного «стыка» при сопряжении фрагментов труб и арматуры. Эта задача была успешно решена, а варианты соединений по российским технологиям 55 показаны на рис. 2.7. Представленные варианты, являются хорошо освоенными на практике и решают все вопросы изготовления практически любых трубопроводных систем. На рис. 2.7 в таблице приведены данные по значениям механических характеристик стеклопластиковых труб. Анализ результатов показывает, что разброс характеристик, как и следовало ожидать, выше, чем у металла. Кроме того, в силу технологии изготовления стеклопластиковых труб при расчётах для учёта существенно различных свойств материала в кольцевом и осевом направлениях трубы обычно используется модель трансверсально-изотопной среды [62, 63], механическое поведение которой описывается пятью упругими константами: Ев,Ег>Ув,У2,Сп. Здесь Ед = Е2 модуль упругости в направлениях г и О, Е2по оси 2\ г, в, гг цилиндрические координаты; К# У2 коэффициенты Пуассона по осям виг, Сп модуль сдвига в плоскости г-2. В силу изложенного, критерии прочности учитывают для стеклопластика различие пределов прочности при растяжении и сжатии, а также зависимость предела прочности при сдвиге от направления приложенных касательных усилий. Из группы критериев, основанных на формоизменении, для стеклопластиков наиболее часто употребляется критерий Л. Фишера, включающий различные упругие и прочностные характеристики материала в направлении осей симметрии изменения механических свойств формула (2.9) рис. 2.7. Для данного критерия полагается, что анизотропный материал имеет одинаковые пределы прочности при растяжении и сжатии. Детальный анализ критериев прочности для композиционных армированных материалов приведён в работах [61, 62, 63]. Можно отметить, что наиболее употребляемые критерии, как показывает эксперименты, дают на практике оптимистический запас на уровне 10 %, что приемлемо, так как ошибка составляет величину ниже уровня разбросов характеристик материала. Прочностная работоспособность трубопроводов, как это общепринято, проводится по несущей способности, поэтому главной задачей является 56 |