|
79 статического варианта приложения нагрузки и учитывается, так называемым, коэффициентом динамичности, который по определению больше единицы [70]. Однако машинный эксперимент показывает, что для промысловых, магистральных и технологических трубопроводов при динамическом нагружении в результате нестационарных процессов рабочего тела (газ, нефть, конденсат) коэффициент динамичности менее единицы. Как и ранее, моделирование осуществлялось с помощью программного комплекса АЫ8 У 8 [28]. При расчётах статических напряжений максимальные напряжения возникают в трубопроводах при перекачке газа — давление 7,0 7,5 МПа. При давлении в типовом трубопроводе газа 7,0 МПа эквивалентные напряжения (интенсивность напряжений) составляют величину 180-200 МПа для прямых участков трубопроводов и 80 — 140 МПа для отводов. Напряжения, связанные с весом конструкций и газа зависят от состояния промежуточных опор, достигая максимальной величины при просадке всех промежуточных опор. В этом случае они составляют величину до 50 МПа для основного участка трубопровода и до 90130 МПа в месте входа основного трубопровода в землю (компрессорные станции). Напряжения, связанные с температурным расширением конструкций зависят от перепада температур трубопровода в данный момент и монтаже трубопроводной системы. Предполагается, что температура трубопровода равна температуре газа (40° С), а монтаж и сварка проводились при 0° С, получим эквивалентные напряжения до 4 МПа для прямолинейных участков трубопровода, « 30 МПа для отводов и до 100 МПа в месте входа трубопроводов в землю. Расчёты показали, что уровень амплитуды динамических напряжений в трубопроводе без дефектов на первой собственной частоте механических вынужденных колебаний составляет величину 2 3 % от уровня максимальных статистических, что, вообще говоря, совпадает с имеющимися экспериментальными данными [5, 7]. |
Таким образом, проведённый анализ позволяет перейти к оценке прочностной работоспособности рассматриваемых трубопроводных систем при динамическом нагружении. При классических оценках прочности при динамическом нагружении считается, что этот вид нагружения опаснее статического варианта приложения нагрузки и учитывается, так называемым, коэффициентом динамичности, который по определению больше единицы [70]. Однако машинный эксперимент показывает, что для промысловых, магистральных и технологических трубопроводов при динамическом нагружении в результате нестационарных процессов рабочего тела (газ, нефть, конденсат) коэффициент динамичности менее единицы. Как и ранее, моделирование осуществлялось с помощью программного комплекса АЫЗУЗ [28]. При расчётах статических напряжений максимальные напряжения возникают в трубопроводах при перекачке газа давление 7,0 7,5 МПа. При давлении в типовом трубопроводе газа 7,0 МПа эквивалентные напряжения (интенсивность напряжений) составляют величину 180 200 МПа для прямых участков трубопроводов и 80 140 МПа для отводов. Напряжения, связанные с весом конструкций и газа зависят от состояния промежуточных опор, достигая максимальной величины при просадке всех промежуточных опор. В этом случае они составляют величину до 50 МПа для основного участка трубопровода и до 90 130 МПа в месте входа основного трубопровода в землю (компрессорные станции). Напряжения, связанные с температурным расширением конструкций зависят от перепада температур трубопровода в данный момент и монтаже трубопроводной системы. Предполагается, что температура трубопровода равна температуре газа (40° С), а монтаж и сварка проводились при 0° С, получим эквивалентные напряжения до 4 МПа для прямолинейных участков трубопровода, » 30 МПа для отводов и до 100 МПа в месте входа трубопроводов в землю. 68 Расчёты показали, что уровень амплитуды динамических напряжений в трубопроводе без дефектов на первой собственной частоте механических вынужденных колебаний составляет величину 2 3 % от уровня максимальных статистических, что, вообще говоря, совпадает с имеющимися экспериментальными данными [5, 7]. Такое соотношение в величинах обусловлено тем, что все разрушения при динамическом нагружении происходят при резонансных режимах когда акустическая частота колебаний рабочего тела совпадает с первой собственной частотой механических колебаний рассматриваемого фрагмента (по граничным условиям и/или по приложенной нагрузке). Из изложенного возникает основная задача рассогласовать перечисленные динамические процессы за счёт различных мероприятий. Вероятностная оценка рассогласования частот: \ = /{(тА-ти)Ц(СКОг А +СК01)}, где /{...}интеграл Лапласа; Тол и там математическое ожидание собственных частот акустичесикх и механических колебаний; СКО среднеквадратические отклонения частот. При технической диагностике наиболее достоверно определяемая величина скорость вибрации трубопровода. Исходя из проведённых автором обследований газораспределительных станций в зоне ответственности ООО «Мострансгаз» и с учётом результатов работы [5] целесообразно ограничить скорость вибрации трубопровода при эксплуатации величиной порядка 10 мм/с. Ближайшая величина шкалы интенсивности вибрации международного стандарта 180 ТК 183 составляет величину 11,2 мм/с, что несколько выше рекомендаций. При уровнях скоростей вибраций менее 10 мм/с гарантировано не развиваются начальные дефекты трубопровода (начальные трещины и другие) [5, 35]. |