«Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса»

Влияние концентраторов напряжений на безопасность эксплуатации участков газопроводов, находящихся в непроектном положении

УДК: 622.691:620.1+624.04
DOI: -

Авторы:

¹ ЭКСИКОМ, Москва, Россия
² ПКБ "БК", Уфа, Россия
³ Центральный аэрогидродинамический институт имени Н.Е. Жуковского, Жуковский, Россия

Ключевые слова: газопровод, коэффициент концентрации напряжений, коэффициент нагруженности, локальные напряжения, непроектное положение газопровода, продольные напряжения

Аннотация:

В статье представлены результаты исследований продольных напряжений на участках газопровода, находящихся в непроектном положении, а также зависимостей коэффициентов концентрации напряжений в зоне дефекта потери металла (коррозии) в стенке трубы от размеров дефекта. Расчетно-экспериментальное определение продольных напряжений проводилось на газопроводе диаметром 1420 мм с толщиной стенки труб 16,8 мм производства завода Mannessmann. Расчетные исследования зависимостей коэффициентов концентрации напряжений от размеров дефектов были выполнены методом конечных элементов. В качестве объекта исследования рассматривалась труба диаметром 1420 мм с толщиной стенки 15,7 мм, с коррозионными дефектами различной длины, ширины и глубины. Расчеты показали, что коэффициенты концентрации напряжений при варьировании от нуля глубины и ширины дефекта могут изменяться от 1 до 3, а при варьировании от нуля глубины и длины дефекта могут изменяться от 1 до 4. При расчетно-экспериментальном исследовании продольных напряжений проводилась геодезическая съемка пространственного положения газопровода, а затем по стандартизированной методике оценивались продольные напряжения, используемые для определения коэффициента нагруженности, в зависимости от которого принимаются решения о дальнейшей эксплуатации участка газопровода. Результаты исследований показали, что при коэффициенте нагруженности, равном 0,6 на первом участке и 0,402 на втором участке, в соответствии с нормативной документацией, нет необходимости в проведении инженерно-технических мероприятий по устранению непроектного положения газопровода. Если предположить, что в зоне максимальных продольных напряжений существует дефект потери металла, допустимый для модели нагружения только от внутреннего давления, то в этом случае коэффициенты нагруженности будут равны 1,29 для первого участка и 0,91 для второго участка. При коэффициенте нагруженности, равном 0,91, участок газопровода может эксплуатироваться без ремонта, а при коэффициенте нагруженности, равном 1,29, необходимо участок газопровода выводить в ремонт.

Список литературы:

1. Ремизов Д.И. Оценка технического состояния участков газопроводов в непроектном положении // Надежность и ресурс газопроводных конструкций: сб. науч. тр. – М.: ВНИИГАЗ, 2003. – С. 191–197.
2. СТО Газпром 2-2.3-112-2007. Методические указания по оценке работоспособности участков магистральных газопроводов с коррозионными дефектами. – Введ. 2007–08–28. – М.: ИРЦ Газпром, 2007. – 63 с.
3. Рекомендации по оценке прочности и устойчивости эксплуатируемых магистральных газопроводов и трубопроводов КС. – М.: ВНИИГАЗ, 2006.
4. Петерсон Р. Коэффициенты концентрации напряжений / пер. с англ. – М.: Мир, 1977. – 302 с.
5. Велиюлин И.И., Городниченко В.И. Анализ статистических данных критических размеров дефектов труб, ставших причинами разрушения газопроводов // Территория Нефтегаз. – 2020. – № 3-4. – С. 80–85.
6. Велиюлин И.И. Экспериментальные исследования труб с дефектами // Газовая пром-сть. – 1991. – № 3. – С. 9–10.
7. Экспериментальные исследования труб с поверхностными дефектами / А.А. Сафаров, И.И. Велиюлин, И.Э. Берендюков, А.Д. Седых // Газовая пром-сть. – 1991. – № 8. – С. 12–13.
8. Проектирование, расчеты и статические испытания металлокомпозитных конструкций / В.И. Голован, В.И. Гришин, А.С. Дзюба [и др.]. – М.: ТЕХНОСФЕРА, 2022. – 408 с.
9. Черний В.П., Бегеев Т.К., Захаркин Ф.И. Оценка напряженно-деформированного состояния газопровода по его фактическому положению // Надежность и ресурс газопроводных конструкций: сб. науч. тр. – М.: ВНИИГАЗ, 2003. – С. 176–190.
10. Широков М.А., Бегеев Т.К., Захаркин Ф.И. Определение фибровых напряжений на наружной поверхности газопроводов, расположенных на оползневых участках // Надежность и ресурс газопроводных конструкций: сб. науч. тр. – М.: ВНИИГАЗ, 2003. – С. 168–175.
11. СП 36.13330.2012. Магистральные трубопроводы. – Введ. 2013–07–01. – М.: Госстрой, ФАУ "ФЦС", 2013. – IV, 93 с.
12. СНиП 2.05.06-85*. Строительные нормы и правила. Магистральные трубопроводы. – М.: ФГУП ЦПП, 2005. – 60 с.
13. Никулина Д.П. Расчетная методика определения мест установки датчиков при мониторинге деформаций трубопровода // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2022. – № 1(127). – С. 91–95. – DOI: 10.33285/1999-6934-2022-1(127)-91-95
14. Результаты исследований участков магистральных газопроводов с вмятинами и гофрами / В.В. Харионовский, В.П. Черний, А.М. Шарыгин [и др.] // Надежность и ресурс газопроводных конструкций: сб. науч. тр. – М.: ВНИИГАЗ, 2003. – С. 94–109.