К.5 Приклад 4. Дефект - поздовжня тріщина в зварному шві
Розрахунок здійснюється відповідно до 10.1.2.1, а) згідно з 10.3.1 рівня 1.
Схематизація: осьова поверхнева зовнішня півеліптична тріщина в зварному шві (рисунок В.15.1).
Довжина 2l = 0,030 м.
Глибина а = 0,002 м.
Ширина шва В = 15 мм.
К.5.1 Розрахункові параметри
Товщина стінки δн = 0,0089 м.
Внутрішній діаметр труби Dвн= 0,9978 м.
Внутрішній тиск (максимальний робочий тиск) р = 4,1 МПа.
Осьове зусилля визначають згідно з (3):
σх =-15,8·10-6 °С -1·(-20 °С) ·2··105 МПа+ 0,3·1,1·4,1 МПа·0,9978 м/ (2·0,0089 м) =
= 63,2 МПа + 75,84 МПа = 139 МПа.
Допустимий коефіцієнт запасу міцності визначається відповідно до (6):
k = 0,9·1,47·1/0,9= 1,47.
К.5.2 Розрахунок довідкових напружень - згідно з Г. 1.1:
σp =253 МПа - формула (1)
σх = 139 МПа - формула (3)
= 0,775 - формула (Г.4)
λ = 0,225 - формула (Г.5)
α1 = 0,993 - формула (Г.1)
α2 =6,706 - формула (Г.1)
α = 0,993 - умова мінімуму згідно з Г.1.1
σr = 254,9 МПа - формули (Г.2), (Г.6).
К.5.3 Розрахунок КІН - згідно з Е.1.1.
Етап 1. Розрахунок КІН - згідно з Д.1.1:
σp =253МПа - формула (1)
μ = 3,37; = 1; q = 1,053; F = 2,554 - формула (Д.4)
K1' = 49,92 МПа - формула (Д.2)
K1"= 28,21 МПа- формула (Д.З)
= 28,21 МПа- умова мінімуму (Д.1)
Етап 2. Розрахунок КІН з урахуванням залишкових напружень:
μ = 3,37 - формула (Е.6)
k = 0,697 - формула (Е.4)
σ зал = 176,6 МПа - формула (Е.З)
К1зал – 19,7 МПа - формула (Е.2)
К1 = 28,21 + 19,7 = 47,91 МПа - формула (Е.1)
К.5.4 Розрахунок коефіцієнта запасу міцності
Координати точки на двокритеріальній діаграмі, що зображає фактичний стан міцності трубопроводу з дефектом, визначають згідно з 10.3.6:
KrA = 47,91 /93 = 0,515 - формула (9)
S = 254,9/510 = 0,499 - формула (10).
Коефіцієнт запасу визначається згідно з формулою (12) з урахуванням (7) n = 1,398.
К.5.5 Перевірка умови міцності n < k = 1,398 < 1,47.
К.5.6 Запас міцності n/k = 1,398/1,47 = 0,951.
К.5.7 Висновок: категорія пошкодження середня, дефект значний; термін експлуатації обмежений, визначається експертами. Протягом двох місяців необхідно вжити заходів із переведення дефекту в категорію "дефект незначний" згідно з 12.1.3.
(довідковий)
БІБЛІОГРАФІЯ
1. АРІ 579. Fitness-For-Service, API Recommended Practice 579, First Edition, American Petroleum Institute. (Придатність до експлуатації, API Рекомендована практика 579, перша редакція, Американський нафтовий інститут).
2. МР 2-95. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при циклическом нагружении. // Механика катастроф. Определение характеристик трещиностойкости конструкционных материалов. Методические рекомендации. М.: 1995. С. 83-180.
3. BGC/PS/P11. British Gas engineering standard: Procedures for inspection and repair of damaged steel pipelines (Designed to operate at pressure above 7 bar). (Інженерний стандарт "Брітіш Гес" BGC/PS/P11: Процедури інспекції та ремонту пошкоджених сталевих трубопроводів. Спроектовані на робочий тиск більше 7 бар).
4. Красовский А.Я., Тороп В.М., Орыняк И.В. Двукритериальная диаграмма оценки предельного состояния тела с трещиной // АН УССР. Ин-т пробл. прочности. - Препр. - Киев, 1989. - 48 с.
5. Ориняк І.В., Тороп В.М., Вислобіцький П.А. Методологія оцінки залишкової міцності магістральних трубопроводів з тріщинами // Нафтова і газова промисловість. - 1998. - № 1. - С. 31-37.
6. Орыняк И.В., Тороп В.М., Бородин М.В. Вязкое разрушение трубы с трехмерным прямоугольным дефектом // Проблемы прочности - 1995. - № 8. - С. 34-44.
7. Орыняк И.В. Определение предельного пластического состояния тонкостенной трубы с повторяющимися осевыми дефектами // Проблемы прочности - 1998. - № 2. - С.172-180.
8. API 579. Fitness-For-Service, API Recommended Practice 579, First Edition, American Petroleum Institute. (Придатність до експлуатації, API Рекомендована практика 579, перша редакція, Американський нафтовий інститут).
9. R/H/R6 "Assessment of the Integrity of Structures Containing Defects", British Energy Generation Ltd. (Оцінка цілістності конструкцій, що містять дефекти).
10. Ainsworth R.A., Bannister A.C., Zerbst U. An overview of the European flaw assessment procedure SINTAP and its validation //International Journal of Pressure Vessels and Piping 77 (2000) 869-876. (Огляд Європейської процедури SINTAP з оцінки дефектів та її перевірка).
11. ВРД 39-1.10-004-99. Методические рекомендации по количественной оценке состояния магистральных газопроводов с коррозионными дефектами, их ранжирования по степени опасности и определению остаточного ресурса.
12. DNV-RP-F101. Recommended practice. Corroded Pipelines. Det Norske Veritas, 2004 (DNV Рекомендована практика. Корозія трубопроводів).
13. PD6493 British Standards Institution. Guidance on some methods for the derivation of acceptable levels for defects in fusion welded joints. (Британський Інститут стандартів. Керівництво з деяких методів визначення допустимих рівнів дефектів зварних компонентів).
14. ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section XI: Rules for in-service inspection of nuclear power plant components. (ACME коди на парові котли та посудини тиску. Американське товариство інженерів-механіків).
Код УКНД 91.010.30
Ключові слова: магістральний трубопровід, дефекти, розрахунки на міцність, довговічність, запас міцності.
Для пунктів Г.1.1 - Г.1.4 обчислення довідкових напружень слід здійснювати як для максимальних, так і мінімальних осьових напружень , . В подальшому аналізі слід використовувати більше із отриманих значень довідкових напружень
LXXIII
