К ВОПРОСУ О РАЗРЫВЕ СТАЛЬНЫХ ПРЯМОШОВНЫХ ТРУБ ПРИ ГИДРОИСПЫТАНИЯХ И ДЕФЕКТЕ СВАРНОГО ШВА Мокроусов В.И.

АО «Выксунский металлургический завод»


Номер: 8-1
Год: 2015
Страницы: 46-50
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

стальные сварные трубы большого диаметра, критическое давление разрыва трубы, модель нелинейной упругопластической сплошной среды, the welded steel major-diameter pipes, the critical pressure of rupture, the model of nonlinear elastic-plastic continuum

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Предложен критерий определения критического внутритрубного давления, при котором происходит упругопластическое разрушение стенки трубы при несплавлении сварного шва.

Текст научной статьи

Основные причины аварий магистральных трубопроводов. Среднее число инцидентов и аварий, приходящихся на 1000 км, составило в России за 1999-2009 гг. 0,06 отказов в год [1-11]. На западноевропейских магистральных трубопроводах среднее число отказов за 1991-2006 гг. составило 0,32 отказа в год, на североамериканских - до 0,48. В США в 1,5 раза больше отказов из-за внешних воздействий. В Европе три наиболее важные причины возникновения аварий - внешние воздействия на трубопроводы (36%), коррозия (29%) и механические повреждения (24%). Механические дефекты производства труб из стального листа. Процесс формовки трубной заготовки из толстого стального листа по схеме JСOE изучался в работах [1-40]. Перед формовкой труб стальной лист правят на многороликовых листоправильных машинах [8-22]. Дефект образования гофра продольной кромки стального листа на кромкогибочном прессе изучался в работах [8-10, 23-33], вредное влияние остаточных напряжений в стенке стального листа после трубоформовочного пресса на процесс экспандирования трубы - в [2, 8, 9], дефект «точка перегиба» при изгибе стального листа на трубоформовочном прессе - в [5, 8, 9], дефект стального листа раскатной пригар с риской - в [1, 8, 9]. Рис. 1. Автор около разорванной стальной трубы после гидроиспытаний на нефтепроводе «Восточная Сибирь - Тихий Океан» Прочностной анализ разрушения труб при несплавлении сварного шва. Пусть D, h и Δ - внешний диаметр трубы, толщина стенки трубы (h << D) и глубина несплавления сварного соединения на внутренней поверхности трубы (Δ < h); φ и s - угол и длина нижней фаски трубы. Под действием внутреннего давления при гидроиспытаниях металл трубы в зоне несплавления заводского сварного шва испытывает сложное сопротивление: окружное растяжение, радиальное сжатие, изгиб относительно продольной линии сварного шва, а также концентрацию напряжений. Разрушение сварного шва происходит при достижении в трубе критического давления где sв - предел прочности стали трубы. Пример разрушения трубы. На рис. 1 и 2 показан разрыв стальной толстостенной трубы класса прочности К60, диаметра 1220 мм и с толщиной стенки 19 мм при гидравлических испытаниях при достижении величины испытательного давления 109,8 кгс/см2. У разорванной трубы был обнаружен заводской дефект несплавления продольного сварного шва глубиной 4-5 мм. Рис. 2. Экспертиза разорванного продольного сварного шва Прочностной анализ критических давлений разрушенной трубы. Для разорванной трубы D = 1220 мм, h = 19 мм, Δ = 4-5 мм, σв(трубы) ≤ 527 Н/мм2, σв(шва) ≤ 673 Н/мм2. Применяя критерий разрыва трубы при несплавлении сварного шва, получаем, что при глубине несплавления продольного сварного шва Δ = 3,2 мм для основного металла трубы pshкритич = 82,993 кгс/см2, а для металла сварного продольного шва pshкритич = 105,985 кгс/см2. Результаты вычислений показывают, что разрушение трубы при гидроиспытаниях произошло немного раньше, чем испытательное давление в нефтепроводе достигло значения 109,8 кгс/см2. Автор выражает благодарность научному руководителю, профессору, д.ф.-м.н. Владимиру Николаевичу Шинкину (НИТУ «МИСиС») за обсуждение статьи и ценные замечания.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.