Анализ прочности трубопровода в месте дефекта типа задир по направляющей трубопровода с потерей металла
Определение перемещений, напряжений, деформаций и усилий, возникающих в конструкции или ее составных частях в результате приложения механических сил. Проверка прочности материала при возникновении задира разной глубины. Расчет повреждений разной глубины.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.12.2024 |
| Размер файла | 518,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
АНАЛИЗ ПРОЧНОСТИ ТРУБОПРОВОДА В МЕСТЕ ДЕФЕКТА ТИПА ЗАДИР ПО НАПРАВЛЯЮЩЕЙ ТРУБОПРОВОДА С ПОТЕРЕЙ МЕТАЛЛА
Шевчук Р.О., Магистрант
2 курс, кафедра Трубопроводный транспорт
Аннотация
В настоящей статье проведен прочностной анализа повреждения нефтепровода.
Ключевые слова: давление в нефтепроводе, ANSYS, прочность, дефект, задир, модель.
Annotation
In this article, a strength analysis of the damage to the oil pipeline is carried out.
Keywords: Pipeline pressure, ANSYS, strength, defect, bully, model.
Исследование прочности
Возможности статического прочностного анализа программы ANSYS используются для определения перемещений, напряжений, деформаций и усилий, которые возникают в конструкции или ее составных частях в результате приложения механических сил. Статический анализ пригоден для задач, в которых действие сил инерции или процессы рассеяния энергии не оказывают существенного влияния на поведение конструкции. Такой тип анализа можно использовать во многих приложениях, например, для определения концентрации напряжений в галтелях конструктивных элементов или для расчета температурных напряжений.
Проведем проверку прочности материала (стали 14ХГС) при возникновении задира (повреждения) разной глубины.
Исходные данные:
• Диаметр трубы, D = 630 мм;
• Рабочие давление, P = 6,8 МПа
• Сопротивление металла, Ri = 297,97 МПа
• Толщина стенки, 5 = 12 мм
• Исследуемая длина, L = 60м
Расчет прочности будет проводиться с помощью программного обеспечения ANSYS, с использованием внутренних модулей Fluent и Mechanical Static structural. Fluent - модуль для моделирования поведения жидкостей. Будет использоваться для расчета математической течения нефти по полученным выше расчетам.
Mechanical Static structural - модуль для моделирования механических воздействий на материалы. Будет использоваться для проверки прочности трубы при разном шаге повреждения поверхности. [1]
Рабочее давление, оказывает силу на поверхность стенок труб в 6,9 МПа. Строим в Static Structural модель исследуемого элемента, и создаем расчетную сетку, со средним размером элемента 1 мм.
Рисунок 1 расчетная сетка элемента нефтепровода с повреждением глубиной 3 мм
При расчете оказываемого давления на данную геометрию получаем следующие данные:
Рисунок 2 Распределение напряжений в надрезе глубиной 2 мм
При глубине от 4 мм оказывается сильная нагрузка на концы продольного повреждения.
Расчет характеристик композитной муфты при ремонте повреждения
В основе метода лежит установка на участок трубопровода с дефектом композитно-муфтовой ремонтной конструкции, которая обеспечивает полное восстановление прочности и долговечности отремонтированного участка трубопровода до уровня бездефектной трубы при воздействии статических и циклических нагрузок.
повреждение задир прочность материал
Таблица 1
Результаты расчета повреждений разной глубины
|
№ |
Толщина, мм |
Глубина, мм |
Точ. 1, МПа |
Точ. 2, МПа |
МПа |
Примечание |
|
|
Вероятность разрыва трубы отсутствует |
|||||||
|
Разрыв материала по краям повреждения, малая вероятность разрыва трубы |
|||||||
|
Сильная нагрузка на материал по краям надреза, высокая вероятность разрыва трубы |
|||||||
|
Высокая вероятность разрыва |
Композитно-муфтовая ремонтная конструкция состоит из сваренной из двух половин стальной муфты, устанавливаемой на трубе симметрично по отношению к дефекту с кольцевым зазором от 6 мм до 40 мм. Значит при расчете композитной муфты берем зазор 10 мм.
В первую очередь проведем прочностной анализ состава композита при рабочем давлении в трубопроводе в ситуации “идеального” соединения поверхности трубы с композитом. Так же посмотрим, как будет вести себя поврежденный участок вместе с композитной ремонтной муфтой. Используем ремонтную конструкцию П-1.
Параметры ремонтной муфты подбираем из таблицы модификаций муфты конструкции П-1.
По таблице выбираем муфту П1 -630-10-(1000..3500) подходящую под диаметр нашего трубопровода. По характеристикам предел прочности композитного материала данного типа будет равен 410 МПа. [2]
После проведение прочностного анализа получаем следующие результаты: максимальное напряжение в системе 239 МПа, а среднее напряжение на муфту не превышает 118 МПа, также в области повреждения не наблюдается превышающего напряжение, что значит что данная муфта справляется с повреждением глубиной 2 мм.
Рисунок 3 Напряжение на ремонтной муфте
Из рисунка 14 видно, что напряжениев контактных точках композита и повреждения крайне мала, что означает отсутствие вероятности повреждения трубы после ремонта при данном повреждении.
Из выше проведенного анализа прочности с ремонтной муфтой можно сделать вывод, что данная модификация композитной муфты П1 -630-10(1000..3500) справляется с повреждениями глубиной до 6 мм, так как при анализе не было достигнута критическая точка, при которой была бы вероятность разрыва или иного повреждения муфты. [3]
Вывод
В результате проведения прочностного анализа повреждения нефтепровода, было выявлено, что глубина повреждения менее 2-3 мм при длине в 20 мм имеет низкую вероятность разрыва трубы при заданных условиях. При использовании стали марки с более высоким пределом прочности, например 17ХГС, допускается глубина повреждения до 4 мм. При использовании композитной ремонтной муфты П1-630-10-(1000..3500), вероятность разрыва нефтепровода полностью пропадает, так как даже при повреждении глубиной 6 мм композитная муфта имеет запас прочности в 87% от полного коэффициента прочности.
Список литературы
1. “Современные подходы к моделированию турбулентности: учебное пособие”, А.В. Гарбарук, М.Х. Стрелец, А.К. Травин, г. Санкт-Петербург, 2016 г.
2. ГОСТ 32528-2013 “Трубы стальные бесшовные горячедеформированные”, дата введения: 2013-11-14
3. Дейнеко С.В. Обеспечение надежности систем трубопроводного транспорта нефти и газа. М.: Издательство «Техника», ТУМА ГРУПП, 2011. 176 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Выбор материала колес и допускаемых напряжений. Расчет червячной передачи, определение межосевого расстояния и модуля зацепления. Проверка на выносливость выходного вала. Подбор подшипников. Условие прочности шпонок на смятие и срез. Смазка редуктора.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 21.10.2012Механические характеристики заданного материала, циклограмма напряжений, определение коэффициента снижения предела выносливости детали. Определение запаса прочности детали по циклической (усталостной) и статической прочности графическим методом.
курсовая работа [674,9 K], добавлен 15.05.2019Простые и сложные трубопроводы, их классификация по принципу работы. Расчет гидравлических характеристик трубопровода. Выбор базовой ветви трубопровода. Расчет требуемой производительности и напора насоса. Подбор насоса и описание его конструкции.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 31.10.2011Роль трубопроводного транспорта в системе нефтегазовой отрасли промышленности. Гидравлический расчет нефтепровода. Определение количества насосных станций и их размещение. Расчет толщины стенки нефтепровода. Проверка прочности и устойчивости трубопровода.
курсовая работа [179,7 K], добавлен 29.08.2010Расчет трубопровода, выбор центробежного насоса. Методы регулировки его работы в схеме циркуляционной мойки резервуаров и трубопроводов. Расчет сопротивлений трубопровода и включенных в него аппаратов. Разбивка трубопровода насосной установкой на участки.
курсовая работа [258,3 K], добавлен 10.04.2012Методика и принципы сварки регистра. Выбор и характеристика материала трубопровода. Применяемое оборудование, инструменты и приспособления. Расчет режимов сварки и контроль качества. Техника электро- и пожаробезопасности при изготовлении трубопровода.
контрольная работа [28,0 K], добавлен 20.12.2015Разбиение трубопровода на линейные участки. Определение режима движения жидкости в трубопроводе. Определение значений числа Рейнольдса, значений коэффициентов гидравлического трения и местного сопротивления. Скорость истечения жидкости из трубопровода.
курсовая работа [233,4 K], добавлен 26.10.2011Расчет мощностей, передаточного отношения и крутящих моментов. Выбор материала зубчатых колес и определение допускаемых напряжений. Геометрический расчет зубчатых передач с внешним зацеплением. Расчет валов на выносливость. Проверка прочности шпонок.
курсовая работа [375,4 K], добавлен 16.12.2013Выбор материала для изготовления зубчатых колес. Определение допускаемых контактных и изгибных напряжений. Расчет и модуль червячной передачи. Уточненное значение коэффициента диаметра червяка. Расчет и проверка прочности по контактным напряжениям.
курсовая работа [813,3 K], добавлен 14.04.2014Обоснование целесообразности проведения расчета максимально возможной производительности магистрального газопровода. Проверка прочности, гидравлический расчет трубопровода, определение числа насосных станций. Расчет перехода насоса с воды на нефть.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 13.02.2021Определение краевых нагрузок и составление расчётной схемы сопряжения двух оболочек колонного аппарата. Составление уравнений совместимости радиальных и угловых деформаций. Определение длины зоны, типа напряжений края и прогибов цилиндрической оболочки.
контрольная работа [231,5 K], добавлен 29.12.2012Детали подшипника, их материалы и характеристика, проверка прочности основной конструкции. Сварное соединение деталей подшипника: конструкция, расчет швов, нагрузки на соединение, усилия предварительной затяжки, прочности шпильки, проверка деталей стыка.
курсовая работа [3,4 M], добавлен 23.11.2009Причины и механизмы возникновения горячих трещин. Виды высокотемпературных межкристаллических разрушений. Возникновение силовых напряжений и дополнительных сварочных деформаций. Изменение прочности и пластичности металла при кристаллизации и охлаждении.
реферат [309,6 K], добавлен 22.04.2015Разбиение трубопровода на линейные участки. Определение режима движения жидкости в трубопроводе. Значения коэффициентов гидравлического трения и местного сопротивления. Скорость истечения жидкости из трубопровода. Скоростные напоры на линейных участках.
курсовая работа [224,9 K], добавлен 06.04.2013Проект мостового крана из двух пространственно-жёстких балок, соединенных по концам пролёта с концевыми балками. Обоснование типа металлоконструкции, характеристики принятого металла, расчет и проверка прочности и жесткости основных несущих элементов.
курсовая работа [1013,9 K], добавлен 29.10.2009Технологический расчет трубопровода. Сооружение перехода под автомобильной дорогой методом горизонтального бурения. Электрохимическая защита от коррозии. Компенсаторы теплового линейного расширения трубопровода. Безопасность и экологичность проекта.
дипломная работа [320,8 K], добавлен 12.09.2015Общие сведения о ленточных конвейерах. Конструкция приводного вала. Выбор цепной муфты. Основные принципы расчета ленточного конвейера. Определение усилий, опорных реакций, возникающих в подшипниковых узлах. Проверка прочности шпоночного соединения.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 12.10.2015Оценка допустимой нагрузки на балку, исходя из условий прочности. Расчет ядра сечения, растягивающих и сжимающих напряжений в стержне. Анализ наибольшего нормального напряжения стальной балки, лежащей на двух жестких опорах, запаса устойчивости.
контрольная работа [3,1 M], добавлен 27.05.2015Назначение, краткое описание устройства и работы кустореза с клиновидным отвалом. Анализ уровня техники в области конструирования машин заданного типа. Определение напряжений и проверка прочности балки. Расчет параметpов и подбор элементов гидропривода.
курсовая работа [319,5 K], добавлен 10.11.2014Расчет толстостенной трубы, использование теории прочности для определения главных нормальных и эквивалентных напряжений. Расчет сварного шва в среде аргона неплавящимся вольфрамовым электродом. Расчет установочной штанги, прочности полиамидной оболочки.
контрольная работа [45,2 K], добавлен 28.04.2010
