Розподіл індукції магнітного поля В [Тл] в магнітній системі дефектоскопа і трубі
Параметри магнітного поля, створюваного магнітною системою дефектоскопа, можуть бути обчислені в результаті рішення рівнянь Максвелла в тривимірній постановці при відповідних крайових умовах. Завдання можна вирішити методом скінченних елементів (МСЕ), реалізованою в програмному комплексі ANSYS. На рис.1 представлено розподіл індукції магнітного поля в магнітній системі дефектоскопа і трубі, отримане в результаті чисельного аналізу системи за допомогою програмного комплексу ANSYS.
За даними внутрішньотрубної діагностики ділянки трубопроводу визначається геометричний профіль стінки труби. Геометричний профіль стінки труби дає інформацію про розташування дефектів стінок ерозійного, корозійного, механічного, технологічного походження.
Параметри середовища, що транспортується і прилеглих до трубопроводів об'єктів, крім оптимального управління транспортом нафти, необхідні для прогнозування аварійних ситуацій, аналізу їх причин та наслідків. До цих даних відносяться тиск, температура і/або витрата середовища, що транспортується, температура прилеглого до труби грунту або атмосфери і т.д. Ці параметри, наприклад, можна отримати за допомогою ІАСУ, що функціонує в рамках нафтотранспортного підприємства.
Прочностной аналіз проводиться на основі розрахунків напружено-деформованого стану (НДС) трубопроводів за допомогою МСЕ. Він застосуємо для оцінки міцності нафтопроводів, водопроводів і т.д. Прочностной аналіз включає в себе основні етапи:
· розрахунки напружено-деформованого стану (НДС) ділянок трубопроводів по балковим звичайно-елементним моделям з урахуванням всіх силових факторів, що діють на трубопровід в процесі експлуатації;
· виявлення найбільш навантажених ділянок трубопровідної конструкції;
· визначення сил і моментів, що діють на межах ділянок;
· ранжування небезпечних ділянок трубопроводу на основі: їх ПДВ; розташування дефектів стінок труб; близькості до населених пунктів і промисловим об'єктам (з урахуванням розмірів зон ураження при аварії);
· уточнений розрахунок ПДВ небезпечних ділянок з використанням оболонкових (рис.13) і об'ємних (рис.14) кінцево-елементних моделей;
Рис. 10. Оболочечная модель трубопроводу з ерозійним дефектом
Рис. 11. Еквівалентні напруги на ділянці трубопроводу з ерозійним дефектом
· аналіз несучої здатності небезпечних ділянок трубопроводу на основі критеріїв теорії міцності і руйнування.
При розрахунками міцності враховуються такі навантаження на трубопровід: надмірне внутрішній тиск; термодеформаціі; розподілені і зосереджені сили від впливу грунту; статичні і динамічні навантаження від наземних джерел; початкові напруги при зварюванні швів трубопроводу; залишкові напруги пружно-вигнутих труб; вітрові навантаження для надземних трубопроводів; навантаження від зовнішнього тиску води для підводних трубопроводів; навантаження, що виникають при переходах над карстовими провалами; навантаження, пов'язані з рельєфом річкового або морського дна на підводному переході, та ін.
Рис.12 Модель ділянки труби з корозійної каверною
Рис.13. Еквівалентні напруження на ділянці труби з вм'ятиною
Розрахунок ПДВ трубопроводів проводиться МКЕ, реалізованому в програмному комплексі ANSYS. При розрахунках моделюється зростання корозійних і ерозійних дефектів з плином часу. Ерозія моделюється утоншеніем стінки з часом із урахуванням багатофазної гідродинаміки течії продуктів і супутніх абразивних?? рімесей по трубопроводу. Корозія імітується поглибленням каверни з плином часу по експериментально-розрахунковими даними про процеси корозії, отриманим в ІФХ РАН.
Оцінка стану трубопроводу з точки зору міцності проводиться за наступними критеріями: за запасами міцності (згідно нормативної документації); по несучої здатності (згідно нормативної документації); за моделями пружно-пластичного або крихкого руйнування (за допомогою програмного комплексу LS-DYNA3D); за експериментальними даними отриманими на макро- і мікрообразцах.
Висновок
Появі будь тріщини, а також її розвитку предше- ствует накопичення в матеріалі розсіяною пошкодженості. Найбільша інтенсивність накопичення розсіяною повреж- денности металу конструкції реєструється в зоні концентрації напружень. Пошкодженість може бути представ- лена у вигляді будь-якого недосконалості будови металу, дефекту, чужорідного включення або порушення суцільності в контрольованому обсязі. З концептуальних положень механіки руйнування відомо, що для страгивания і розви- ку будь-якого дефекту в його вершині повинне реаліз...
