Оценка опасности дефектов магистрального трубопровода, определяемых с помощью внутритрубной диагностики

В трубопроводе с наружным диаметром D_н и толщи­ной стенки d по результатам внутритрубной диагностики обнаружены поверхнос­тные дефекты (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Расчетная схема трубы с дефектом

Разрушение трубы с дефектом произойдет в том случае, если кольцевое напряже­ние достигнет значения s, под­считываемого по формуле [16]:

, (3.47)

где предел текучести, МПа; проекция площади дефекта на продольное сечение трубы, м²;

глубина дефекта, м; проекция площади бездефектной трубы на продольное сечение трубы, м²; толщина стенки, м; длина дефекта, м; параметр Фолиаса, определяется по формуле:

- (3.48)

В расчетах трубопроводов использует­ся понятие коэффициента снижения прочно­сти j, равного отношению предель­ных давлений для трубы с дефектом и бездефектной трубы.

Преобразовывая выражение в квадратных скобках в эмпирическом уравнении (1), получаем для осевого дефекта посто­янной глубины следующую формулу для коэффициента сниже­ния прочности:

, (3.49)

где с= t / d, t – остаточная толщина стенки трубы, м; t= d;

Пример 6. Классифицировать дефекты магистрального трубопровода диаметром 1220 мм и толщиной стенки 12 мм  по степени опасности, марка стали 13Г1С-У (Волжский трубный завод), длины дефектов – 0.1, 0.2, 0.3 м, глубина дефектаd=0.2d и d=0.4d. Построить зависимость коэффициента снижения прочности от длины и глубины дефекта.

Решение

Длина дефекта L=0.1 м, глубина дефекта d=0.2d.

Тогда оставшаяся толщина стенки t= d - d = 0.8d . Значение с = 0.8d/ d=0.8.

По формуле (3.48) определяем парамет­р Фолиаса М (L=0.1 м):

= 1.24

Для определения кольцевого напряже­ния по формуле (3.47), при котором произойдет разрушение трубы с дефектом, рассчитаем значения А и А₀ .

А=0.1×(d - 0.2d= 0.1×0.8d= 0.1×0.8×0.012=0.00096

А₀ = 0.1×d = 0.1×0.012 = 0.0012 м²

Значение предела текучести для заданной марки стали найдем по техническому каталогу на трубы: =461 МПа [11]

Тогда

=461×0.564=260 МПа

По формуле (3.49) определяем коэффициент сниже­ния прочности j_е:

= 0.95

Точно также проведем расчет для других длин и глубин дефекта. Результаты расчета сведены в табл. 3.3 и рис. 3.5.

Таблица 3.3

Значения коэффициентов сниже­ния прочности j_е и параметра

Фолиаса М в зависимости от длины L и глубины дефекта d

Рис. 3.5. Зависимость коэффициента сниже­ния прочности j_е от длины L и глубины d дефекта (для d =12 мм)

При дефекты относят к опасным, требующим первоочередного ремонта, а при к неопасным дефектам.

Как видно из рис. 3.5, дефекты трубопровода с глубиной d=0.4d, т.е. 4,8 мм и длинами дефекта 0,2 м и 0,3 м относятся к опасным дефектам, а остальные - к неопасным.

Данный график показывает: чем больше глубина и длина дефекта, тем выше вероятность его попадания в зону опасных дефектов.