Preview

Известия высших учебных заведений. Нефть и газ

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Расчетно-экспериментальная оценка напряженного состояния трубопровода под воздействием изгибающей нагрузки и внутреннего давления

https://doi.org/10.31660/0445-0108-2021-2-114-126

Полный текст:

Аннотация

Магистральные трубопроводы при эксплуатации испытывают комплекс нагрузок и воздействий. Мониторинг напряженного состояния стенки трубопровода необходим для выполнения прочностных расчетов и оценки работоспособного состояния трубопроводной конструкции.

В данной статье рассмотрен метод расчетно-экспериментального исследования напряженного состояния трубы при воздействии на нее изгибающей нагрузки и комбинированном воздействии изгибающей нагрузки и внутреннего давления.

Опыты проведены на лабораторном стенде. Объект исследований — труба наружного диаметра 325 мм, толщиной стенки 8,5 мм, марка стали «14ХГС». Предложены формулы для расчета компонентов напряженного состояния при работе материала стенки трубы в упругопластической стадии. Получены эпюры кольцевых и продольных напряжений, а также интенсивности напряжений для случая воздействия на трубу изгибающей нагрузки и случая комбинированного воздействия изгибающей нагрузки и внутреннего давления. Определены области максимальных значений интенсивности напряжений, где наиболее вероятен переход в предельное состояние, — опасные зоны.

При действии только изгибающей нагрузки опасная зона наблюдается на нижней образующей трубы в ее центральной части. При одновременном действии изгибающей нагрузки и внутреннего давления – на боковой образующей трубы в ее центральной части.

Об авторе

А. А. Игнатик
Ухтинский государственный технический университет
Россия

Игнатик Анатолий Александрович, к. т. н., старший преподаватель кафедры проектирования и эксплуатации магистральных газонефтепроводов

г. Ухта



Список литературы

1. Исламов, Р. Р. Анализ средств и методов мониторинга напряженного состояния подземных магистральных нефтегазопроводов, работающих в сложных инженерно-геологических условиях / Р. Р. Исламов, Р. В. Агиней, Е. В. Исупова. – Текст : непосредственный // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. – 2017. – № 6. – С. 31–40.

2. Макаров, Г. И. Математические основы мониторинга напряженнодеформированного состояния стенки трубы магистрального нефтепровода / Г. И. Макаров. – Текст : непосредственный // Трубопроводный транспорт : теория и практика. – 2007. – № 1 (7). – С. 92–95.

3. Леонов, И. С. Совершенствование коэрцитиметрического метода для анализа напряженного состояния нефтегазопроводов : специальность 25.00.19 «Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ» : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Леонов Игорь Сергеевич ; Ухтинский государственный технический университет. − Ухта, 2013. − 116 с. − Текст : непосредственный.

4. Игнатик, А. А. Экспериментальное и теоретическое исследование деформированного состояния дефектных зон трубопровода / А. А. Игнатик. – Текст : непосредственный // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2018. – Т. 8, № 2. – С. 147–153.

5. Игнатик, А. А. Характеристика напряженно-деформированного состояния стенки трубопровода под воздействием внутреннего давления, изгиба и кручения / А. А. Игнатик. – Текст : непосредственный // Газовая промышленность. – 2020. – № 4 (799). – С. 102–107.

6. Kec, J. Stress-strain assessment of dents in wall of high pressure gas pipeline / J. Kec, I. Cerny – DOI 10.1016/j.prostr.2017.07.180. – Текст : непосредственный // Procedia Structural Integrity. – 2017. – Vol. 5. – P. 340–346.

7. Höhler, S. Assessment of HFI line pipe for Strain-Based Design via Full-Scale Testing / S. Höhler, H. Brauer. − Текст : электронный. − URL: https://www.mannesmannlinepipe.com/fileadmin/footage/MEDIA/gesellschaften/smlp/Documents/Assessment_of_HFI_line_pipe_for_Strain-Based_Design_via_Full-Scale_Testing.pdf (дата обращения: 17.01.2021).

8. Исламов, Р. Р. Совершенствование системы мониторинга технического состояния протяженных участков магистральных нефтегазопроводов применением волоконнооптических сенсоров деформации : специальность 25.00.19 «Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ» : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Исламов Рустэм Рильевич ; Ухтинский государственный технический университет. − Ухта, 2018. − 168 с. − Текст : непосредственный.

9. Исследование напряженно-деформированного состояния труб магистрального трубопровода с помощью волоконно-оптических датчиков деформации / Ф. А. Егоров, А. П. Неугодников, И. И. Велиюлин [и др.] – Текст : непосредственный // Территория Нефтегаз. – 2011. – № 10. – С. 26–29.

10. Патент № 2334162 Росийская Федерация, МПК F17D 5/00. Аппаратура для измерения линейных деформаций магистрального трубопровода : № 2007102912/06 : заявл. 26.01.2007 : опубл. 20.09.2008 / Власов С. В., Васин О. Е., Губанок И. И. [и др.] : патентообладатель ООО «Газпромэнергодиагностика». − 7 с. − Текст : непосредственный.

11. Young, W. C. Roark's Formulas for Stress and Strain / W. C. Young, R. G. Budynas. − 7th edition. − McGraw-Hill, 2002. − 854 p. − Текст : непосредственный.

12. Феодосьев, В. И. Сопротивление материалов : учебник для студентов / В. И. Феодосьев. – 13-е издание, стереотип. – Москва : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005. – 592 с. – Текст : непосредственный.

13. Неганов, Д. А. Основы детерминированных нормативных методов обоснования прочности трубопроводов / Д. А. Неганов. – DOI 10.28999/2541-9595-2018-8-6-608-617. – Текст : непосредственный // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2018. – Т. 8, № 6. – С. 608–617.

14. Александров, А. В. Сопротивление материалов. Основы теории упругости и пластичности : учебник для вузов / А. В. Александров, В. Д. Потапов. − 2-е изд., испр. – Москва : Высшая школа, 2002. – 400 с. – Текст : непосредственный.

15. Безухов, Н. И. Основы теории упругости, пластичности, ползучести / Н. И. Безухов. – Москва : Высшая школа, 1968. – 512 с. – Текст : непосредственный.

16. Игнатик, А. А. Совершенствование методики оценки работоспособности магистральных нефтепроводов с комбинированными дефектами типа «вмятина с потерей металла» : специальность 25.00.19 «Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ» : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Игнатик Анатолий Александрович ; Ухтинский государственный технический университет. − Ухта, 2020. – 180 с. − Текст : непосредственный.

17. Кучерявый, В. И. Теория упругости : учебное пособие / В. И. Кучерявый ; Минобрнауки России, Ухтинский государственный технический университет. – Ухта : УГТУ, 2011. – 125 с. – Текст : непосредственный.

18. Скворцов, Ю. В. Конспект лекций по дисциплине теории пластичности и ползучести / Ю. В. Скворцов. – Самара : Самарский государственный аэрокосмический университет им. академика С. П. Королева, 2013. − 85 с. − Текст : непосредственный.

19. Соколовский, В. В. Теория пластичности / В. В. Соколовский. – 3-е изд., перераб. и доп. – Москва : Высшая школа, 1969. – 608 с. – Текст : непосредственный.

20. Мазур, И. И. Безопасность трубопроводных систем / И. И. Мазур, О. М. Иванцов. – Москва : ИЦ «ЕЛИМА», 2004. – 1104 с. – Текст : непосредственный.

21. Определение и прогнозирование напряженно-деформированного состояния трубопровода с учетом грунтовых изменений в процессе эксплуатации / А. К. Гумеров, Р. М., Каримов, Р. М. Аскаров, Х. Ш. Шамилов. – DOI 10.28999/2541-9595-2020-10-4-372-378. – Текст : непосредственный // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2020. – Т. 10, № 4. – С. 372–378.

22. Зарипов, Р. М. Научные основы расчета напряженно-деформированного состояния трубопроводов, проложенных в сложных инженерно-геологических условиях : специальность 25.00.19 «Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ» : диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Зарипов Раиль Муталлапович ; Уфимский государственный нефтяной технический университет. – Уфа, 2005. – 346 с. – Текст : непосредственный.

23. Коробков, Г. Е. Моделирование осложненных условий эксплуатации магистральных нефтегазопроводов : специальность 25.00.19 «Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ» : диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Коробков Геннадий Евгеньевич ; Уфимский государственный нефтяной технический университет. – Уфа, 2010. – 363 с. – Текст : непосредственный.

24. Власов, В. З. Тонкостенные упругие стержни / В. З. Власов. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва : Физматгиз, 1959. – 568 с. – Текст : непосредственный.


Для цитирования:


Игнатик А.А. Расчетно-экспериментальная оценка напряженного состояния трубопровода под воздействием изгибающей нагрузки и внутреннего давления. Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2021;(2):114-126. https://doi.org/10.31660/0445-0108-2021-2-114-126

For citation:


Ignatik A.A. A computational and experimental assessment of the pipeline stress state under bending load and internal pressure. Oil and Gas Studies. 2021;(2):114-126. (In Russ.) https://doi.org/10.31660/0445-0108-2021-2-114-126

Просмотров: 12


ISSN 0445-0108 (Print)