Использование метода конечных элементов для оценки работоспособности трубопроводов с дефектами геометрии

Цель. Целью исследования является разработка и совершенствование методов оценки работоспособности трубопроводов с дефектами овальности для повышения безопасности и экономической эффективности эксплуатации.

Методы. Моделирование и уточненный расчет газопроводов производился в программном комплексе в упругопластической постановке задачи с использованием диаграммы деформирования по модели Рамберга-Осгуда. Расчёт является наиболее приближённым для деформированных сталей.

Резльтат. Расчеты на усталостную долговечность показали, что в условиях эксплуатации большинство дефектов овализации поперечного сечения до 10 % имеют остаточный ресурс. Разработана усовершенствованная методика для отбраковки труб с овальностью с учетом различных характеристик, которая позволяет обеспечить более достоверную отбраковку и оценку трубы с данным дефектом.

Вывод. Предложенные методы, полученные при изучении дефекта поперечного сечения типа овальность, целесообразно использовать для оценки работоспособности дефектного участка газопровода, а также на этапе контроля технического состояния. Актуальность подтверждается тем, что дефект изучен с учетом многих факторов, которые влияют на прочностные характеристики стали.

1. Захаров, М.Н. Методология оценки несущей способности магистральных трубопроводов с локальными дефектами // Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. 2011.

2. Голованов А.И. Расчёт напряжённо-деформированного состояния промысловых трубопроводов с дефектами потери металла методом конечных элементов // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2023, Т.332 (1), с.15-25.

3. Якупов, Н.М., Якупов, С.Н. Диагностика тонкостенных конструкций сложной геометрии и локальными дефектами методом конечных элементов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2021;7(6):576-587 DOI:10.22363/1815-5235-2021-17-6-576-587

4. Majid, Z.A., Mohsin, R., Yusof, M.Z. Experimental and computational failure analysis of natural gas pipe // Engineering Failure Analysis. 2012;19:32-42.

5. Yi, J., Hu, H., Zheng, Y., Zhang, Y. Experimental and computational failure analysis of a high pressure regulating valve in a chemical plant // Engineering Failure Analysis. 2010; 17:546–554

6. Zhang, Q., Zuo, Z., Liu, J. Failure analysis of a diesel engine cylinder head based on finite element method // Engineering Failure Analysis. 2013; 34:51-58.

7. Moradi, S., Ranjbar, K. Experimental and computational failure analysis of drillstrings // Engineering Failure Analysis. 2009;6(3): 923-933.

8. De Borst, R., Gutiérrez, M.A., Wells, G.N., Remmers, J.J. C., Askes, H. Cohesive-zone models, higher-order continuum theories and reliability methods for computational failure analysis // International Journal for Numerical Methods in Engineering. 2004; 60:289–315 ( DOI: 10.1002/nme.963 )