ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ТРУБЫ С НАЧАЛЬНЫМ РАЗРУШЕНИЕМ

Начальные разрушения. Интегральные характеристики разрушения. Проекция максимального размера разрушения на ось трубы. Глубина разрушения. Зоны (области) технического состояния. Эксплуатация по техническому состоянию. Модель нормативного напряженного состояния

В § 2.3 по параметру(2.1.34) — амплитуде перемещения — определяется напряжение трубопровода при постоянной толщине стенки, без начальных разрушений — при постоянном значении знаменателя в (1.3.7). Находящаяся же в эксплуатации труба имеет начальные разрушения стенки, к которым относятся появляющиеся на разных звеньях технологической цепочки полости (например, шлака) или расслоения материала внутри стенки трубы, поверхностные царапины, дефекты сварки, коррозионные разрушения и т.д.

При постоянных нагрузках на стадии эксплуатации (постоянном значении числителя в (1.3.7)) изменение значения напряжения трубы определяется именно изменением знаменателя — появлением и ростом начальных разрушений. Поэтому изменение технического состояния трубопровода и его количественного показателя — напряжения материала стенки — можно и необходимо определять по величине изменения знаменателя в (1.3.7).

Согласно (1.3.8) диагностика по внешним параметрам — (2.1.30) или (2.1.34) — определяет уровень действующих в конструкции сил — числитель в (1.3.7). Поэтому для определения знаменателя в (1.3.7) нужны другие измеряемые параметры. То есть в процессе эксплуатации трубопровода возможна и необходима оценка его состояния по другим по сравнению с (2.1.34) определяющим параметрам.

Что для оценки состояния трубы с начальным разрушением представляет собой набор измеряемых и, следовательно, нормируемых показателей?

В общем случае начальное разрушение может иметь сложную пространственную геометрию и, следовательно, должно определяться тремя координатами (в связанной с трубой цилиндрической или прямоугольной системе координат). Из этого факта следует вопрос — какие именно параметры разрушения и по каким координатам необходимо использовать в качестве нормируемого показателя?

Начальные или уже развивающиеся на стадии эксплуатации разрушения могут иметь очень разные размеры и форму. Широкий диапазон изменения характеризующих их параметров может принципиально усложнить расчет напряжения и саму технологию оценки технического состояния трубопровода с начальным разрушением. Поэтому необходимы какие-то интегральные характеристики разрушения, отражающие процесс разрушения и одновременно удобные в технологии своей оценки.

В приложении к трубопроводным системам причинами роста начального разрушения стенки могут быть механические напряжения материала стенки трубы и химические (например, коррозионные) процессы. Поэтому диагностика коррозионного разрушения должна являться принципиальной составляющей технического обслуживания. Но в рамках данного курса не рассматриваются химические процессы. Поэтому проанализируем процесс роста начальных разрушений в рамках механического процесса.

Количественным показателем процесса механического разрушения является напряжение материала. Проанализируем влияние нормативного напряженного состояния стенки трубы [25, 26] на рост ее начальных разрушений.

Нормативное напряжение материала стенки трубы определяется

двумя компонентами а“ц и о”р, направленными соответственно по осям 0 и I в цилиндрической системе координат. При этом согласно [25, 26] для нормативных напряжений должно выполняться условие

акц > °мр- (2-4.1)

Условие (2.4.1) определяет траекторию развития начального разрушения, представленную на рис. № 2.4.1.

Кольцевые напряжения о"ц стимулируют рост начального разрушения по оси трубы ?, продольные напряжения о”р — по полярному углу 0 ] 15]. Так как для трубопроводов, соответствующих [25, 26], должно выполняться условие (2.4.1), начальное разрушение должно развиваться по оси трубы. Поэтому именно проекция максимального размера зафиксированного разрушения на ось трубы / считается одним из нормируемых показателей при оценке технического состояния трубопровода с начальным разрушением. Вторым нормируемым показателем является глубина зафиксированного разрушения И (рис. № 2.4.2).

При оценке трубы с зафиксированным разрушением фактическое разрушение А) с максимальным размером Ь заменяется моделью разрушения Б) с параметрами

{/?,/}• (2.4.2)

е

?

№2.4.1. Траектория развития первоначального разрушения в стенке трубы

Рис. №2.4.1. Траектория развития первоначального разрушения в стенке трубы

в зависимости от стимулирующих напряжений

Тогда оценка технического состояния трубопровода с разрушением сводится к определению положения точки с измеренными значениями 0, /0} в плоской системе координат И и / (рис. № 2.4.3). Кривые на графике обозначают зоны (области) технического состояния трубы и его изменение и, тем самым, определяют соответствующие этому техническому состоянию действия на стадии эксплуатации. Чем выше на графике располагается точка (2.4.2), тем техническое состояние трубы считается хуже. Таким образом, эксплуатация и техническое обслуживание трубопровода выполняется по его техническому состоянию.

Данная технология позволяет относительно быстро классифицировать техническое состояние трубы для большого количества вариантов — участков труб с зафиксированным начальным разрушением.

Из вышесказанного следуют выводы:

  • 1. В рамках модели нормативного напряженного состояния материала стенки трубы (2.4.1) определены нормируемые показатели (2.4.2) для оценки технического состояния трубы с начальным разрушением.
  • 2. Нормируемые показатели (2.4.2) определяют иной, чем рассмотренный в § 1.2 и § 1.3 процесс, и, следовательно, требуют иной технологии своего определения и оценки

При этом необходимо отметить, что для целого ряда элементов трубопроводных систем — технологических трубопроводов, участков

№2.4.2. Нормируемые показатели разрушения трубы

Рис. №2.4.2. Нормируемые показатели разрушения трубы:

  • А) фактическое разрушение стенки трубы;
  • Б) модель разрушения стенки трубы

подводных переходов — условие (2.4.1) не всегда выполняется для фактических значений компонент напряжения акц и опр материала стенки трубы [18, 29]. В этом случае нарушается механическая основа представленной технологии, что может привести к ошибкам в оценке технического состояния трубопровода с начальным разрушением.

Таким образом, в части 2:

  • • определена номенклатура измеряемых параметров диагностики по внешним параметрам — (2.1.31) или (2.1.34);
  • • показана принципиальная возможность разработки и применения технологии технической диагностики по внешним параметрам путем измерения выходного сигнала (2.1.34) в одной или нескольких точках конструкции объекта;
  • • показана необходимость формирования на основе (2.1.34) и применения более сложных по сравнению с (2.1.34) определяющих параметров, например (2.3.6);

к [1]

№2.4.3. Оценка технического состояния трубы с начальным разрушением

Рис. №2.4.3. Оценка технического состояния трубы с начальным разрушением

по параметрам {И, 1}

  • [1] показана необходимость формирования и применения принци пиально других по сравнению с (2.1.34) определяющих парамет ров, в частности (2.4.2).
 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >