Унификация расчетов прочности магистральных нефтепроводов

Abstract

Согласно принятым нормам, расчетное определение толщины стенок трубопроводов осуществляется для заданных давлений, пропускной способности трубопроводов по выбранному диаметру с использованием стандартных механических свойств рассматриваемых трубных сталей. Каждый из расчетных факторов и параметров имеет конкретное значение, определяя результаты, относящиеся к данному расчетному случаю и выбранным запасам прочности. Число этих случаев становится чрезвычайно большим. Унификация расчетов позволяет сделать расчетное обоснование прочности более общим, выявив при этом устойчивые закономерности взаимосвязи расчетных параметров и определяющего параметра напряжений, связывающих величины давления, диаметра, толщины стенок и механических свойств. Для унификации механических свойств (пределов текучести и прочности), определяемых по ряду характерных точек на диаграмме деформирования, предлагается использовать безразмерные напряжения и деформации для областей упругих и упругопластических деформаций. Тогда диаграмма деформирования, а не характерные точки будут определяться только одним параметром – показателем упрочнения. При таком подходе унифицированной становится устойчивая связь между отношениями толщины стенки к диаметру трубопровода и давления к пределу текучести трубной стали по параметру запаса прочности. На базе унифицированных расчетов можно анализировать вопросы материалоемкости, производительности и экономической эффективности магистральных нефтепроводов. According to the accepted norms, the calculated determination of the wall thickness of pipelines is carried out for the specified pressures, throughput capacity of pipelines for the selected diameter using the standard mechanical properties of the selected pipe steel grades. In these calculations, each of the calculated parameters has a specific value determining the calculation results related to this calculation case and selected safety margins. Number of these cases is becoming extremely large. Unification of calculations makes it possible to make the design-basis justification of strength more general, while revealing stable patterns of the relationship between the design parameters and the determining parameter of stresses linking the values of pressure, diameter, wall thickness and mechanical properties. To unify the mechanical properties (yield strength and ultimate strength) determined by several characteristic points on the deformation diagram, it is proposed to use dimensionless stresses and deformations for elastic and elastoplastic deformations. Then the deformation diagram, and not the characteristic points, will be determined by only one parameter – work-hardening exponent. With this approach, a stable relationship between the ratio of the wall thickness to the pipeline diameter and the pressure to the yield strength of pipe steel in terms of safety margin parameter becomes unified. Based on unified calculations, it is possible to analyze the issues of material consumption, productivity and economic efficiency of main oil pipelines.