Программа и методика испытаний механического конусно-раструбного соединения труб. Общие положения и цель испытаний.







ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ
МЕХАНИЧЕСКОГО КОНУСНО-РАСТРУБНОГО
СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ




Общие положения и цель испытаний

1. Как известно, промысловые трубопроводы выходят из строя по следующим причинам.
коррозия;
местное перенапряжение (концентрация напряжений);
местное формоизменение (смятие, гофрообразование);
закупорка по разным причинам;
усталость от циклических нагрузок любого происхождения (давление, внешние нагрузки в осевом и поперечном направлении, изгиб, термонапряжения).
Разрушение может произойти по основной трубе и по стыкам.

2. Один из эффективных способов борьбы с коррозией связан с применением стальных труб с защитным внутренним полимерным покрытием. Однако при этом возникает проблема надёжного соединения таких труб в трубопровод. При сварке под действием высоких температур защитное покрытие сгорает и стык остается без защиты; тем самым положительный эффект от применения защитного покрытия исчезает.

3. Альтернативой сварочной технологии монтажа трубопровода является механическое соединение труб, при котором высокие температуры не возникают и защитное покрытие не разрушается.
Существует несколько апробированных механических способов соединения труб:
фланцевые соединения;
резьбовые соединения;
соединения прессовой посадкой в муфту;
соединения обжатием раструба;
механическое конусно-раструбное соединение типа “Батлер”;
раструбно-замковые соединения с уплотняющим кольцом.
Эти виды соединений имеют свои особенности, свои положительные и отрицательные свойства. Применительно к стальным трубам нефтегазопромыслового назначения наиболее приемлемо и перспективно механическое конусно-раструбное соединение типа “Батлер”.

4. Выбранный тип соединений должен обеспечивать не только сохранность противокоррозионного защитного покрытия труб, но и прочность и надежность трубопровода при действии различных других факторов: внутреннего давления, осевой нагрузки, изгибающих и крутящих моментов, в том числе действующих в статическом и циклическом режимах. Для того, чтобы убедиться в надёжности применяемых соединений, необходимо выполнить испытания по соответствующей программе, обоснованной анализом и расчётами.
Таким образом, целью настоящих испытаний является проверка надежности соединений типа “Батлер” в условиях работы нефтегазопромысловых трубопроводов.

Обоснование программы испытаний

5. Испытания должны проводиться на плетях, содержащих один или несколько стыков, выполненных по технологии “Батлер”. Задаваемые нагрузки должны соответствовать тем напряжениям, которые испытывают соединения в реальных трубопроводах в процессах монтажа и эксплуатации.

6. Все виды нагрузок можно группировать по напряжениям, которые они создают в стенке труб и на соединениях. Напряжения различаются направлениями действия (кольцевые, продольные, касательные) и характером изменений во времени (статические, циклические).

6.1. Внутреннее давление вызывает кольцевое (окружное) 13 EMBED Equation.3 1415 и осевое (продольное) 13 EMBED Equation.3 1415 напряжения в стенке трубы. При этом осевые напряжения составляют от 0,3 до 0,5 окружных напряжений в зависимости от степени защемлённости трубопровода грунтом.
Внутреннее давление и напряжения от него полностью контролируются в процессе эксплуатации трубопровода и описываются формулами:
13 EMBED Equation.3 1415; (6.1.1)
13 EMBED Equation.3 1415, (6.1.2)
где D, ( – наружный диаметр и толщина стенки стальной трубы;
Р – внутреннее давление в трубе.
Примечание. Здесь и ниже единицы измерений всех величин в системе СИ.

6.2. Перепады температуры Т вызывают только осевые напряжения.
13 EMBED Equation.3 1415; (6.2.1)
13 EMBED Equation.3 1415, (6.2.2)
где Е – модуль упругости металла трубы;
( – линейный коэффициент теплового расширения металла трубы;
13 EMBED Equation.3 1415 – разность температур при укладке трубопровода в траншею при строительстве (Т0) и температуры эксплуатации (ТЭ).

6.3. Воздействия в поперечном направлении (грунт, вода и др.) вызывают изгибающие моменты и изгибные напряжения в стенке труб. Эти нагрузки практически не контролируются в процессе эксплуатации трубопровода, а напряжения подчиняются выражениям.
13 EMBED Equation.3 1415, (6.3.1)
где 13 EMBED Equation.3 1415 – максимальное продольное напряжение в стенке трубы, вызванное изгибающим моментом МИ;
J – момент инерции поперечного сечения трубы относительно диаметральной плоскости, вычисляется по формуле
13 EMBED Equation.3 1415; (6.3.2)
RH и RB - радиусы поперечного сечения трубы наружный и внутренний; 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415.

6.4. На участках с отводами могут возникать крутящие моменты МК и касательные напряжения 13 EMBED Equation.3 1415, которые практически не контролируются в процессе эксплуатации трубопровода, но подчиняются выражениям
13 EMBED Equation.3 1415 (6.4)

7. Все эти нагрузки непостоянны. Они изменяются в процессе длительной эксплуатации. Количество перепадов давления и других сил может достигать от нескольких десятков до сотен тысяч. Количество циклов плохо контролируется.

8. Прочность труб определяется не только нагрузками и напряжениями, но и размерами сечения труб (диаметр, толщина стенки) и механическими свойствами металла труб (пределы текучести и прочности).
Стыки труб должны соответствовать прочности самих труб. Например, для сварных трубопроводов существует требование равнопрочности соединений. Это означает, что прочность сварных швов (продольных и кольцевых) должна быть не ниже прочности основного металла труб.
Для других видов соединений, включая соединения типа “Батлер”, желательно стремиться к такой же прочности.
Если соединения не удовлетворяют требованию равнопрочности, то необходимо снизить нагрузки до безопасного уровня.
Таким образом, по результатам испытаний должны быть получены ответы на следующие два вопроса:
1). Удовлетворяет ли соединение типа “Батлер” требованию равнопрочности?
2). Каковы безопасные нагрузки на трубопровод, смонтированный по технологии “Батлер”?

9. При проектировании трубопроводов исходят из того, чтобы при всех видах действующих нагрузок напряжения в стенке трубопровода во всех сечениях и направлениях были не более предела текучести.
Кроме того, вводят запасы прочности и коэффициенты надёжности. Суммарное их значение составляет приблизительно 1,5 по отношению к пределу текучести и 2,0 по отношению к пределу прочности металла трубы. Таким образом, при нормальных режимах работы трубопровода напряжения должны составить не более 0,67 предела текучести металла труб.

10. При испытаниях трубопровода напряжения должны быть выше проектных значений на 25-50 %, но не более предела текучести стали. Если при испытаниях задать нагрузки выше предела текучести, то произойдут необратимые деформации, что недопустимо.
Исходя из этого, установим следующие требования к нагрузкам при испытаниях:
испытательные нагрузки должны быть заданы такими, чтобы нормальные напряжения в кольцевом и продольном направлениях достигали 0,95 предела текучести металла трубы, касательные напряжения достигали 0,95 предела текучести при сдвиге
13 EMBED Equation.3 1415; (10.1)
13 EMBED Equation.3 1415; (10.2)
13 EMBED Equation.3 1415. (10.3)
11. При испытаниях не могут быть заданы в точности те же нагрузки, что и при эксплуатации трубопроводов. Происхождение и разновидности воздействий на реальные трубопроводы разнообразны и практически бесконечны. Поэтому при испытаниях задают такие простые виды нагрузок, которые контролируемы и воспроизводимы. При этом напряжения в стенке трубопровода и на соединениях должны находиться в тех же пределах, которые могут встречаться в реальных трубопроводах.
Иными словами, при испытаниях нагрузки могут быть любыми на усмотрение исследователей, но при этом должны образоваться строго заданные напряжения в заданных зонах образца.

12. При выборе режимов нагрузок следует придерживаться следующего принципа: не требуется стремиться в точности повторять реальные режимы изменения нагрузок, а следует обеспечивать воспроизводимость результатов и возможность оценить прочность и ресурс при всевозможных режимах эксплуатации.

Программа испытаний

С учётом вышеуказанных требований предлагается следующая программа испытаний:
1). Изготовить два типа образцов с соединениями типа “Батлер”.
Первый тип образцов представляет собой двухтрубную плеть (секцию) (рисунок 1) и предназначен для испытаний на внутреннее давление плюс поперечный изгиб при разных соотношениях кольцевого и продольного напряжений. Внутреннее давление создается водой, изгиб создается подъёмом силой F. При необходимости изгибающий момент можно увеличивать подвешиванием грузов Q.

Рисунок 1 – Образец для испытаний на внутреннее давление плюс
поперечный изгиб при разных соотношениях нагрузок и напряжений.

13 EMBED PBrush 1415

13 EMBED PBrush 1415




Рисунок 2 – Образец для испытаний на кручение в сочетании с другими нагрузками; С1, С2, С3 – соединения “Батлер”, А, В – места захвата полотенцем при подъёме.



Второй тип образцов представляет Z-образную плеть (секцию) с тремя соединениями типа “Батлер”, предназначен для испытаний на крутящий момент (рисунок 2). Одновременно с крутящим моментом могут быть заданы внутреннее давление и изгибающий момент в разных сочетаниях.
Концы плетей заглушить приварными эллиптическими заглушками.
Установить плети на горизонтальные опоры.
Перед сборкой и после сборки образцов производится контроль размеров деталей и соединений в соответствии с приложением А. Точность измерений диаметральных размеров должна быть 0,1 мм. Контроль толщины стенки раструба после сборки производить ультразвуковым толщиномером с точностью 0,05 мм.

2). Кольцевые (окружные) напряжения создаются внутренним давлением Р. Внутренне давление также создаёт продольное (осевое) напряжение.
Изгиб создаётся подъёмом плетей силой F и действием веса самих плетей с испытательной жидкостью (водой). При необходимости увеличить изгибающий момент подвешиваются дополнительные грузы Q .
При совместном действии давления Р, сил F и Q, а также веса напряжения складываются с учётом направлений и знаков.

3). Заранее рассчитываются нагрузки Q, F и давление Р, которые создают необходимые соотношения напряжениям в осевом и окружном направлениях. При этом исходными данными являются размеры труб и плетей, удельные веса материалов и испытательной жидкости.
При расчётах рекомендуется использовать алгоритм и расчётную программу, которые приведены в приложениях Б и В.

4). Задаётся ступенчато-циклический режим испытаний, при котором осевые и окружные напряжения изменяются, как показано на рисунках 3 и 4. В каждом блоке задаётся не менее 10 циклов нагружения. Амплитуда колебаний в каждом следующем блоке увеличивается на 10 %. Испытания прекращаются при наступлении хотя бы одного из событий:
напряжение в одном из направлений достигает 0,95 предела текучести металла труб (напряжения определяются расчётом по известным нагрузкам);
появляется течь в соединении (контролируется визуально);
наступает разрушение соединения (контролируется визуально);
начинается необратимое пластическое деформирование образца (контролируется визуально).




Рисунок 3 – Изменение напряжений при испытаниях (схематично показаны по два блока с четырьмя циклами в каждом блоке).

5). По результатам испытаний определяются прочность и долговечность соединения.
Прочность определяется нагрузками и давлением, при которых происходит разрушение.
Долговечность рассчитывается для любых заданных рабочих режимов по известным законам циклической прочности (рисунок 5).
При оценке долговечности высоконагруженных трубопроводов рекомендуется пользоваться формулами Коффина-Менсона, которые легли в основу нормативных документов АК “Транснефть”.


Рисунок 4 – Схема блочно-циклических испытаний на ресурс и прочность



Рисунок 5 – Взаимосвязь прочностных свойств с числом циклов
при испытаниях и эксплуатации

6). Если при испытаниях достигаются такие высокие давления Р* и моменты М*, при которых происходит необратимое пластическое деформирование образца без потери герметичности, то за гарантированный предел усталости можно принять 40 % достигнутых максимальных нагрузок и давлений. При изгибающих моментах Мраб < М* и Рраб < Р* усталостное разрушение не происходит на базе более 100 тысяч циклов. Исходя из этого можно назначить допустимые рабочие параметры Мраб и Рраб.

7) После завершения испытаний трубопровода необходимо выполнить обследование соединений, используя методы визуально-измерительного контроля.

8) Расчёты испытательных нагрузок, допустимых давлений и ресурса выполняются по соответствующим формулам сопротивления материалов и механики разрушения, исходя из заданных размеров труб и механических свойств сталей. Рекомендуется использовать при расчётах отлаженные компьютерные программы.

Испытания образцов соедии трубопроводов предполагается проводить в два этапа, которые условно назовём “заводскими” и “промысловыми”.

Заводские испытания

При заводских испытаниях испытываются два типа образцов, показанных на рисунках 1 и 2.
Для проведения заводских испытаний изготавливаются всего пять образцов, характеристики которых указаны в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристики образцов для испытаний

Размеры
труб
Тип
труб
Тип
образца
L1
L2
L3
L4
L5

76(5
Сварные
1
5,9
0,5




76(5
Бесшовные
1
5,9
0,5




325(8
Сварные
1
10,0
0,5




325(8
Бесшовные
1
10,0
0,5




159(5
Сварные
2

0,5
11,0
1,5 - 2,5
2,0


Материал труб – сталь 20.
Класс прочности стали – К42.
Предел текучести стали 245 МПа.
Предел прочности (временное сопротивление) 412 МПа.
Давления, создающие заданные кольцевые напряжения, рассчитываются с использованием формулы (6.1.1) и приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Внутренние давления, соответствующие определённым
значениям кольцевых напряжений в стенке труб, МПа

Труба
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

76(5
37,1
62,4
35,2

159(5
16,4
27,6
15,6

325(8
12,6
21,3
12,0


Порядок испытаний образцов первого типа:
1). Статическое испытание давлением.
Образец укладывается на горизонтальные опоры и заполняется водой.
Создается внутреннее давление 4,0 МПа и выдерживается не менее 10 минут.
После осмотра на наличие или отсутствие утечки, давление снижается до уровня не выше 0,5 МПа.
2). Блочно-циклическое испытание давлением.
При этом в каждом блоке давление изменяется в диапазоне от Рmin до Pmax. Минимальное давление во всех блоках не выше 0,5 МПа, максимальное давление в первом блоке 4,0 МПа. При переходе к каждому следующему блоку максимальное давление Pmax увеличивается на 1,0 МПа.
В последнем блоке максимальное давление должно соответствовать кольцевому напряжению 0,95 предела текучести (последний столбик таблицы 2).
Если после блочно-циклических испытаний на образце не обнаружатся признаки, по которым следует прекратить испытания (течь в соединении, разрушение соединения, необратимое пластическое деформирование), то перейти к следующему этапу испытаний.
3). Статическое испытание на изгиб под давлением.
Создаётся давление 4,0 МПа и плеть медленно поднимается до полного отрыва от опор и выдерживается в таком состоянии не менее 10 мин. Осматривается в поднятом состоянии и опускается на опоры.
4). Блочно-циклическое испытание на изгиб под давлением.
Операция подъёма-опускания повторяется 10 раз при давлении 4,0 МПа (первый блок циклических испытаний на изгиб под давлением).
Повышается давление до 5,0 МПа и повторяются операции подъёма-опускания 10 раз (второй блок).
Блочно-циклические испытания на изгиб продолжаются при давлениях 6,0 МПа, 7,0 МПа, В последнем блоке испытаний давление должно соответствовать значениям, указанным в последнем столбце таблицы 2.
5). Статическое испытание при максимальных допустимых давлениях в кольцевом и продольном направлениях одновременно.
Образец опускается на опоры, прикрепляются грузы Q, обеспечивающие суммарное продольное напряжение 13 EMBED Equation.3 1415. Значения грузов Q уточняется расчётом после уточнения размеров образца и веса заглушки S.
Создаётся давление, соответствующее последнему столбцу таблицы 2.
Образец медленно и плавно поднимается до полного отрыва от опор и выдерживается 10 минут.
Осторожно осматривается в поднятом состоянии (лучше через бинокль).
Образец опускается на опоры, снижается давление до 0,5 МПа, переворачивается на 180( вокруг своей оси, медленно и плавно поднимается, повышается давление до максимального уровня (табл. 2), выдерживается и осматривается. После этого снижается давление и образец опускается на опоры.
5). Если после всех этапов испытаний образец не получил повреждений, то следует считать, что образец выдержал основные нагрузки.
После этого можно поднять давление до разрушения и зафиксировать максимальное достигнутое давление.

Порядок испытаний образцов второго типа:
1). Статическое испытание давлением.
Образец укладывается на горизонтальные опоры и заполняется водой.
Создается внутреннее давление 4,0 МПа и выдерживается не менее 10 минут.
После осмотра на наличие или отсутствие утечки, давление снижается до уровня не выше 0,05 МПа.
2). Статическое испытание на кручение без давления.
Плеть медленно поднимается до полного отрыва от опор. Осматривается в поднятом состоянии. Опускается на опоры.
3). Блочно-циклическое испытание на кручение под давлением.
Операция подъёма-опускания повторяется по 10 раз при давлениях 1 МПа, 2 МПа и т.д. до 7 МПа.
4). Блочно-циклическое испытание давлением на опорах (без изгиба и кручения).
При этом в каждом блоке давление должно изменяться в диапазоне от Рmin до Pmax. Минимальное давление во всех блоках должно быть не выше 0,5 МПа, максимальное давление в первом блоке 4,0 МПа. При переходе к каждому следующему блоку максимальное давление Pmax следует увеличивать на 1,0 МПа.
В последнем блоке максимальное давление должно соответствовать кольцевому напряжению 0,95 предела текучести. Это достигается при давлении 15,6 МПа (см. таблицу 2).
5). Если после всех этапов испытаний образец не получил повреждений, то следует считать, что образец выдержал основные нагрузки.
После этого можно продолжить испытания на кручение при более высоких давлениях и крутящих моментах с целью определения фактических запасов прочности. Крутящий момент увеличивается установкой грузов Q.

Дополнение к заводским испытаниям

Цельиспытания – определение осевой прочности соединения.
Объект - трубы (159(5 мм, 1 шт. с раструбом, 1 шт. – с конусом. Длина труб по 2 м.
Операция 1 – сборка соединения на установке Батлера.
Контролируемый параметр - максимальное давление в рабочем гидроцилиндре.
Операция 2 – распрессовка соединения на установке Батлера.
Контролируемый параметр – максимальное давление в рабочем гидроцилиндре.

Промысловые испытания

Промысловые испытания планируется проводить на опытном участке действующего трубопровода, в составе которого имеются соединения типа “Батлер”.
Данная часть испытаний проводится в соответствии с общими технологиями обслуживания и диагностики промысловых трубопроводов.
Диагностика действующего трубопровода включают следующие этапы:
1) определение мест повреждения изоляционного покрытия;
2) опреление мест утечек через коррозионные повреждения стенок труб и неплотности стыков;
3) контроль состояние стенки трубы в зоне стыка и соседних участках;
4) определение остаточного срока службы по критерию коррозионного изнашивания стенки трубы.
Методы диагностирования.
Этапы 1) и 2) проводятся без вскрытия грунта. Для этого используют установку контроля изоляции подземных трубопроводов и кабелей УКИ-1К или аналогичные.
Обследование проводят в следующей последовательности:
1). Подключают один вывод генератора специальных сигналов к трубопроводу, а второй вывод заземляют.
2). Два оператора разворачивают и включают приемники сигналов.
3). Операторы проводят приборное обследование трубопровода согласно инструкции к установке.
4). При прохождении трассы трубопровода на схеме отмечают места индикации аномалий с привязкой к местным ориентирам или отмечая колышками. Индикация происходит над местами повреждения изоляции, утечек перекачиваемой среды и пересечения с коммуникациями (трубы, кабели, куски металла и т.п.).
5). В результате анализа наличия соседних коммуникаций, интенсивности индикации намечают места шурфовок.
Этапы 3) и 4) выполняют после отрытия шурфов.
Шурф должен перекрыть длину индицируемого участка на 0,5 м. Шурф должна быть глубже нижней образующей трубы на 0,4 м.
Шурфовое обследование проводят в следующей последовательности:
6). Визуально определяют наличие утечки из стыка либо из трубы.
7). Снимают изоляционное покрытие по окружности шириной 50 мм на середине раструба.
8). Производят подготовку стенки трубы к измерению толщины стенки в соответствии с инструкцией к толщиномеру.
9). Производят измерения толщины стенки трубы в четырех точках через 90( на конической части и прилегающем участке раструба. За толщину стенки принимается среднее арифметическое не менее чем трехкратных измерений в каждой точке.
10). При разнице толщин в нижней точке по сравнению с остальными измерениями более чем на 0,3 мм. измерения на нижней образующей повторяют через 50 мм на участке 300 мм.
11). Повторяют операции 8) и 9) на расстоянии 8001000 мм от стыка. При необходимости шурф может быть удлинен.
12). Если необходимо, проводят другие измерения.
Перечень приборов, применяемых для диагностирования, приведен в приложении Г. Могут применяться и другие приборы, характеристики которых близки к характеристикам приборов, приведенных в таблице.

Оформление протокола осмотра шурфа
Результаты обследования оформляют в виде протокола осмотра шурфа. Форма протокола приведена в приложении Д. К протоколу прикладывают схему трубопровода с привязкой мест индикации к ориентирам на местности. В протоколе приводится данные измерений и результаты расчета остаточного срока службы , рассчитанного в соответствии с ОСТ 153-39.4-010-2002 и РД 03-484-02.
Приложение А

Контроль размеров деталей и соединений

13 EMBED PBrush 1415
13 EMBED PBrush 1415

L2* - размер по ТУ 1390-215-0035645-2012, рис.2.
Эскиз №1 – Контроль размеров раструба



13 EMBED PBrush 1415
13 EMBED PBrush 1415


L1* - размер по ТУ 1390-215-0035645-2012, рис.2.
Эскиз №2 – Контроль размеров конуса




13 EMBED PBrush 1415
13 EMBED PBrush 1415


L1* - размер по ТУ 1390-215-0035645-2012, рис.2.
Эскиз №3 – Контроль размеров трубы


13 EMBED PBrush 1415

13 EMBED PBrush 1415


L2* - размер по ТУ 1390-215-0035645-2012, рис.2.
Эскиз №4 – Контроль размеров раструба после сборки.


Протокол
измерений размеров деталей соединения механического конусно-раструбного

Наименование детали(узла, соединения)______________________________
Измерительный инструмент_________________________________________
Дата поверки______________________________________________________
Номер эскиза______________________________________________________

Номер
п/п
Измеряемый
параметр
Номер
сечения
Результаты
измерений
Среднее
арифметическое
результатов
измерений

























































Измерения производил ___________________________________________
Приложение Б

Расчёт продольных напряжений в образцах типа 1

Расчётная схема показана на рисунке А.1.


Рисунок А.1 – Расчётная схема для определения изгибающего момента и продольных напряжений при подъёме образцов типа 1

Суммарные продольные напряжения в стенке трубы в зоне соединения определяются на основе формул (6.1.2) и (6.3.1) следующим образом:
13 EMBED Equation.3 1415; (А.1)
13 EMBED Equation.3 1415, (А.2)
где G – вес одной трубы с водой;
S – вес одной заглушки;
Q – вес одного дополнительного груза.
Остальные величины Р, D, J указаны в формулах (6.1.2) и (6.3.1).
Вес трубы с водой G определяется следующим образом:
13 EMBED Equation.3 1415. (А.3)
Здесь R и r – радиусы трубы наружный и внутренний соответственно;
(тр и (вд – удельные веса металла трубы и воды соответственно (удельный вес равен произведению плотности на ускорение свободного падения).
При испытаниях задача состоит не в том, чтобы по заданным нагрузкам определять продольное напряжение, а наоборот, необходимо заранее определять возможность и способы получения заданного значения продольного напряжения (пр. При этом можем варьировать только двумя параметрами: длиной плети 2L1 и весом дополнительного груза Q. Все остальные параметры задаются заранее. То есть, имеем обратную задачу: из выражений (А.1), (А.2), (А.3) найти такие значения L1 и Q, которые приводят к заданному значению (пр.
Чтобы не допускать ошибки вычислительного характера, составлена расчётная программа, которая решает данную задачу методом перебора. При этом испытателю остается только выбрать наиболее подходящее сочетание параметров L1 и Q из полученного набора решений.
Ниже приводится текст программы-1, написанный на алгоритмическом языке “Fortran”, пример расчёта для образца типа-1 из труб 76(5 мм.

Текст программы-1

IMPLICIT REAL*8(A-H,O-Z)
C D,DEL - диаметр и толщина стенки
C X1,X2 - размеры L1 и L2
C GAMT,GAMB - удельный вес стали и воды
C S - вес заглушки одной
C P - давление
C XM - изгибающий момент
C XJ - момент сечения относительно диаметра
C X1MIN,X1MAX,DX - диапазон и шаг поиска L1
C QMIN,QMAX,DQ - диапазон и шаг поиска веса груза Q
READ(1,*) D,DEL,X2,GAMT,GAMB,S,P
READ(1,*) X1MIN,X1MAX,DX
READ(1,*) QMIN,QMAX,DQ
WRITE(2,101)
WRITE(2,100) D,DEL,S,P
WRITE(2,100)
PI=3.141592654
RR=0.5*D
R=RR-DEL
DO 2 I=1,100
X1=X1MIN+(I-1)*DX
IF(X1.GT.X1MAX) GO TO 2
GT=GAMT*PI*(RR*RR-R*R)*X1
GB=GAMB*PI*R*R*X1
G=GT+GB
WRITE(2,102)
DO 1 J=1,100
Q=QMIN+(J-1)*DQ
IF(Q.GT.QMAX) GO TO 1
XMI=G*0.5*X1+Q*(X1-X2)+S*X1
XJ=0.25*PI*(RR**4-R**4)
SZP=0.25*P*(D-2*DEL)/DEL
SZM=0.5*XMI*D/XJ
SZ=SZP+SZM
IF(SZ.GE.600.E+06) GO TO 1
WRITE(2,100) X1,Q,SZ
1 CONTINUE
WRITE(2,100)
2 CONTINUE
100 FORMAT(2X,30E12.4)
101 FORMAT (' D DEL S P')
102 FORMAT (' L1 Q Sпрод')
STOP
END

Исходные данные для предварительного расчёта-1

0.076 0.005 0.5 7.7E4 1.0E4 10. 35.2E+06
3. 11. 1.
0. 1000. 100.
Здесь первая строка: диаметр, толщина стенки, размер L2, удельные веса металла и воды, вес заглушки, давление.
Вторая строка: диапазон перебора размера L1 и шаг перебора.
Третья строка: диапазон перебора веса груза Q и шаг перебора.
Все величины в международной системе единиц СИ.


Результаты предварителного расчёта-1

В таблице результатов использовано обозначение:
Sпрод – продольное напряжение в зоне соединения.

D DEL S P
0.7600E-01 0.5000E-02 0.1000E+02 0.3520E+08

L1 Q Sпрод
0.3000E+01 0.0000E+00 0.1469E+09
0.3000E+01 0.1000E+03 0.1603E+09
0.3000E+01 0.2000E+03 0.1738E+09
0.3000E+01 0.3000E+03 0.1872E+09
0.3000E+01 0.4000E+03 0.2007E+09
0.3000E+01 0.5000E+03 0.2141E+09
0.3000E+01 0.6000E+03 0.2276E+09
0.3000E+01 0.7000E+03 0.2410E+09
0.3000E+01 0.8000E+03 0.2545E+09
0.3000E+01 0.9000E+03 0.2679E+09
0.3000E+01 0.1000E+04 0.2814E+09

L1 Q Sпрод
0.4000E+01 0.0000E+00 0.1700E+09
0.4000E+01 0.1000E+03 0.1888E+09
0.4000E+01 0.2000E+03 0.2077E+09
0.4000E+01 0.3000E+03 0.2265E+09
0.4000E+01 0.4000E+03 0.2453E+09
0.4000E+01 0.5000E+03 0.2642E+09
0.4000E+01 0.6000E+03 0.2830E+09
0.4000E+01 0.7000E+03 0.3018E+09
0.4000E+01 0.8000E+03 0.3207E+09
0.4000E+01 0.9000E+03 0.3395E+09
0.4000E+01 0.1000E+04 0.3583E+09

L1 Q Sпрод
0.5000E+01 0.0000E+00 0.1996E+09
0.5000E+01 0.1000E+03 0.2238E+09
0.5000E+01 0.2000E+03 0.2480E+09
0.5000E+01 0.3000E+03 0.2723E+09
0.5000E+01 0.4000E+03 0.2965E+09
0.5000E+01 0.5000E+03 0.3207E+09
0.5000E+01 0.6000E+03 0.3449E+09
0.5000E+01 0.7000E+03 0.3691E+09
0.5000E+01 0.8000E+03 0.3933E+09
0.5000E+01 0.9000E+03 0.4175E+09
0.5000E+01 0.1000E+04 0.4417E+09

L1 Q Sпрод
0.6000E+01 0.0000E+00 0.2357E+09
0.6000E+01 0.1000E+03 0.2653E+09
0.6000E+01 0.2000E+03 0.2949E+09
0.6000E+01 0.3000E+03 0.3245E+09
0.6000E+01 0.4000E+03 0.3541E+09
0.6000E+01 0.5000E+03 0.3837E+09
0.6000E+01 0.6000E+03 0.4133E+09
0.6000E+01 0.7000E+03 0.4428E+09
0.6000E+01 0.8000E+03 0.4724E+09
0.6000E+01 0.9000E+03 0.5020E+09
0.6000E+01 0.1000E+04 0.5316E+09

L1 Q Sпрод
0.7000E+01 0.0000E+00 0.2782E+09
0.7000E+01 0.1000E+03 0.3132E+09
0.7000E+01 0.2000E+03 0.3482E+09
0.7000E+01 0.3000E+03 0.3832E+09
0.7000E+01 0.4000E+03 0.4181E+09
0.7000E+01 0.5000E+03 0.4531E+09
0.7000E+01 0.6000E+03 0.4881E+09
0.7000E+01 0.7000E+03 0.5230E+09
0.7000E+01 0.8000E+03 0.5580E+09
0.7000E+01 0.9000E+03 0.5930E+09

L1 Q Sпрод
0.8000E+01 0.0000E+00 0.3272E+09
0.8000E+01 0.1000E+03 0.3676E+09
0.8000E+01 0.2000E+03 0.4079E+09
0.8000E+01 0.3000E+03 0.4483E+09
0.8000E+01 0.4000E+03 0.4886E+09
0.8000E+01 0.5000E+03 0.5290E+09
0.8000E+01 0.6000E+03 0.5694E+09

L1 Q Sпрод
0.9000E+01 0.0000E+00 0.3827E+09
0.9000E+01 0.1000E+03 0.4284E+09
0.9000E+01 0.2000E+03 0.4742E+09
0.9000E+01 0.3000E+03 0.5199E+09
0.9000E+01 0.4000E+03 0.5656E+09

L1 Q Sпрод
0.1000E+02 0.0000E+00 0.4446E+09
0.1000E+02 0.1000E+03 0.4957E+09
0.1000E+02 0.2000E+03 0.5468E+09
0.1000E+02 0.3000E+03 0.5980E+09

L1 Q Sпрод
0.1100E+02 0.0000E+00 0.5130E+09
0.1100E+02 0.1000E+03 0.5695E+09

Из полученных результатов можно подбирать приемлемые значения параметров Q и L1.
Например, если требуется загрузить образец так, чтобы при максимальном давлении 35,2 МПа в зоне стыка установилось продольное напряжение не более 232,75 МПа, то размер L1 должен быть не более 6 м.
В полученном решении искомые значения находятся в пределах выделенных тоном строк. Более точные значения можно найти интерполированием, или решая задачу с меньшим шагом.
Например, можно задать исходные данные так, чтобы шаг перебора был в 10 раз меньше как по длине L1, так и по весу груза Q:

Исходные данные для уточненного расчёта-1

0.076 0.005 0.5 7.7E4 1.0E4 10. 35.2E+06
5. 6. 0.1
0. 200. 10.

Результаты уточненного расчёта-1

D DEL S P
0.7600E-01 0.5000E-02 0.1000E+02 0.3520E+08

L1 Q Sпрод

0.5000E+01 0.1300E+03 0.2311E+09
0.5000E+01 0.1400E+03 0.2335E+09

0.5100E+01 0.1200E+03 0.2326E+09
0.5100E+01 0.1300E+03 0.2351E+09

0.5200E+01 0.1000E+03 0.2316E+09
0.5200E+01 0.1100E+03 0.2341E+09

0.5300E+01 0.8000E+02 0.2304E+09
0.5300E+01 0.9000E+02 0.2330E+09

0.5400E+01 0.7000E+02 0.2317E+09
0.5400E+01 0.8000E+02 0.2344E+09

0.5500E+01 0.5000E+02 0.2303E+09
0.5500E+01 0.6000E+02 0.2330E+09

0.5600E+01 0.4000E+02 0.2315E+09
0.5600E+01 0.5000E+02 0.2342E+09

0.5700E+01 0.3000E+02 0.2326E+09
0.5700E+01 0.4000E+02 0.2354E+09

0.5800E+01 0.1000E+02 0.2308E+09
0.5800E+01 0.2000E+02 0.2337E+09

0.5900E+01 0.0000E+00 0.2318E+09
0.5900E+01 0.1000E+02 0.2347E+09

Во втором решении отобраны пределы, в которых находится допустимые значения искомых параметров L1 и Q, обеспечивающие получение в зоне стыка необходимого значения продольных напряжений 232,75 МПа.
Если значения L1 и Q выбрать в середине полученных диапазонов, то погрешность по длине L1 не превышает 5 см, по весу груза Q не превышает 5 Н (или 0,5 кГ).
При необходимости точность можно повысить, практически без ограничения.
Аналогично можно получить, что при максимальном давлении 30,0 МПа длина L1 должна быть не более 6,3 м.

D DEL S P
0.7600E-01 0.5000E-02 0.1000E+02 0.3000E+08

L1 Q Sпрод
0.6200E+01 0.0000E+00 0.2265E+09
0.6200E+01 0.1000E+02 0.2296E+09
0.6200E+01 0.2000E+02 0.2327E+09
0.6200E+01 0.3000E+02 0.2357E+09
0.6200E+01 0.4000E+02 0.2388E+09

L1 Q Sпрод
0.6300E+01 0.0000E+00 0.2306E+09
0.6300E+01 0.1000E+02 0.2337E+09
0.6300E+01 0.2000E+02 0.2369E+09
0.6300E+01 0.3000E+02 0.2400E+09

L1 Q Sпрод
0.6400E+01 0.0000E+00 0.2348E+09
0.6400E+01 0.1000E+02 0.2379E+09
0.6400E+01 0.2000E+02 0.2411E+09
0.6400E+01 0.3000E+02 0.2443E+09

Приложение В

Расчёт касательных напряжений в образцах типа 2

Расчётная схема показана на рисунке Б.1.


Рисунок Б.1 – Расчётная схема для определения изгибающего момента и продольных напряжений при подъёме образцов типа 1

Данный образец содержит три соединения типа “Батлер”: соединение С2 в центральной части и соединения С1, С3 в составе боковых труб. Поэтому при назначении режима испытаний необходимо следить за тем, чтобы напряжения на всех этих соединениях не превышали допустимых значений.

Соединение С2 центральное (см. рис. 2).
При испытаниях в этом соединении возникают следующие напряжения:
кольцевые напряжения от действия внутреннего давления Р;
продольные напряжения от действия внутреннего давления Р;
касательные напряжения от действия крутящего момента МК.
Кольцевые напряжения определяются по формуле (6.1.1)
13 EMBED Equation.3 1415. (Б.1)
Продольное напряжение определяется из формулы (6.1.2)
13 EMBED Equation.3 1415. (Б.2)
Касательные напряжения определяются на основе формулы (6.4) следующим образом:
13 EMBED Equation.3 1415, (Б.3)
13 EMBED Equation.3 1415, (Б.4)
где G3 – вес боковой части образца с водой;
S – вес одной заглушки;
Q – вес одного дополнительного груза на конце плети.
Остальные величины D, J, МК указаны в формулах (6.1.2), (6.3.1), (6.4).
Вес боковой трубы с водой G3 определяется следующим образом:
13 EMBED Equation.3 1415. (Б.5)
Здесь (тр и (вд – удельные веса металла трубы и воды соответственно;
R и r – радиусы трубы наружный и внутренний соответственно.
Поскольку все напряжения действуют одновременно в разных направлениях, необходимо использовать понятие эквивалентных напряжений
13 EMBED Equation.3 1415. (Б.6)
При испытаниях образцов эквивалентное напряжение не должно превышать предел текучести, иначе произойдёт пластическое деформирование.

Соединения С1 и С2 боковые.
При испытаниях в этих соединениях возникают напряжения:
кольцевые напряжения от действия внутреннего давления;
продольные напряжения от действия внутреннего давления и изгибающего момента.
Кольцевые напряжения определяются по формуле (Б.1)
Продольные напряжения определяются следующим образом:
13 EMBED Equation.3 1415; (Б.7)
13 EMBED Equation.3 1415, (Б.8)
где G5 – вес трубы с водой длиной L5;
S – вес одной заглушки;
Q – вес одного дополнительного груза.
Вес трубы с водой G5 определяется следующим образом:
13 EMBED Equation.3 1415. (Б.9)

Как и в предыдущем случае, задача состоит в том, чтобы определить возможность и способы получения заданного набора напряжений, в том числе касательных (. В данном испытании можем варьировать тремя параметрами: длиной плети 2L3 , боковой трубы L5, весом дополнительного груза Q. Все остальные параметры, участвующие в расчётных формулах (Б.1) - (Б.9), задаются. То есть, имеем обратную задачу: из выражений (Б.1) - (Б.9) найти такие значения L3 , L5, Q, которые приводят к заданному значению ( в центральном соединении.
Чтобы не допускать ошибки вычислительного характера, составлена вторая расчётная программа, которая решает данную задачу методом перебора. При этом испытателю остается только выбрать наиболее подходящий случай из полученного набора.
Ниже приводится текст программы-2, написанный на алгоритмическом языке “Fortran” пример расчёта для образца типа 2 из труб 159(5 мм.

Текст программы -2

IMPLICIT REAL*8(A-H,O-Z)
C D,DEL - диаметр и толщина стенки
C X1...X5 - размеры L1...L5
C GAMT,GAMB - удельный вес стали и воды
C S - вес заглушки одной
C P - давление
C XMI,XMK - моменты изгибающий и крутящий
C XJ - момент сечения относительно диаметра
C X5MIN,X5MAX,DX5 - диапазон и шаг поиска L3
C QMIN,QMAX,DQ - диапазон и шаг поиска веса груза Q
READ(1,*) D,DEL,X2,X6,GAMT,GAMB,S,P
READ(1,*) X5MIN,X5MAX,DX5
READ(1,*) QMIN,QMAX,DQ
WRITE(2,101)
WRITE(2,100) D,DEL,X2,X6,S,P
WRITE(2,100)
PI=3.141592654
RR=0.5*D
R=RR-DEL
DO 2 I=1,100
X5=X5MIN+(I-1)*DX5
IF(X5.GT.X5MAX) GO TO 2
X3=X5+X6
GT3=GAMT*PI*(RR*RR-R*R)*X3
GB3=GAMB*PI*R*R*X3
G3=GT3+GB3
GT5=GAMT*PI*(RR*RR-R*R)*X5
GB5=GAMB*PI*R*R*X5
G5=GT5+GB5
WRITE(2,102)
DO 1 J=1,100
Q=QMIN+(J-1)*DQ
IF(Q.GT.QMAX) GO TO 1
XMK=G3*0.5*X3+Q*(X3-X2)+S*X3
XJ=0.25*PI*(RR**4-R**4)
TAU2=0.25*XMK*D/XJ
SK2=0.5*P*(D-2*DEL)/DEL
SP2=0.5*SK2
SI2=SQRT(SK2*SK2-SK2*SP2+SP2*SP2+3*TAU2*TAU2)
XMI=G5*0.5*X5+Q*(X5-X2)+S*X5
XJ=0.25*PI*(RR**4-R**4)
SZP=0.25*P*(D-2*DEL)/DEL
SZM=0.5*XMI*D/XJ
SP1=SZP+SZM
SK1=SK2
WRITE(2,100) X3,X5,Q,TAU2,SK2,SI2,SP1
1 CONTINUE
WRITE(2,100)
2 CONTINUE
100 FORMAT(2X,30E12.4)
101 FORMAT (' D DEL L2 L6 S P ')
102 FORMAT (' L3 L5 Q TAU SK2 SI2 SP1 ')
STOP
END

Исходные данные для предварительного расчёта-2

0.159 0.005 0.5 2.0 7.7E+4 1.0E+4 100. 0.E+6
6.0 10.0 1.0
0. 1000. 100.
Здесь первая строка: диаметр, толщина стенки, размеры L2 и L6, удельные веса металла и воды, вес заглушки, давление.
Вторая строка: диапазон перебора размера L5 и шаг перебора.
Третья строка: диапазон перебора веса груза Q и шаг перебора.
Все величины в международной системе единиц СИ.
В данном расчёте труба заполнена водой, но давления нет.

Результаты предварительного расчёта-2

В таблице результатов использованы обозначения:
L2, L3, L5, L6 – размеры образца в соответствии с рисунком Б.1;
TAU – касательное напряжение от кручения в зоне центрального соединения С2;
SK2 – кольцевое напряжение (одинаковое во всей плети);
SI2 – интенсивность напряжений в зоне центрального соединения С2;
SP1 – продольное напряжение в зоне соединения С1.

D DEL L2 L6 S P
0.1590E+00 0.5000E-02 0.5000E+00 0.2000E+01 0.1000E+03 0.0000E+00

L3 L5 Q TAU SK2 SI2 SP1
0.8000E+01 0.6000E+01 0.0000E+00 0.6833E+08 0.0000E+00 0.1184E+09 0.7853E+08
0.8000E+01 0.6000E+01 0.1000E+03 0.7248E+08 0.0000E+00 0.1255E+09 0.8462E+08
0.8000E+01 0.6000E+01 0.2000E+03 0.7664E+08 0.0000E+00 0.1327E+09 0.9071E+08
0.8000E+01 0.6000E+01 0.3000E+03 0.8079E+08 0.0000E+00 0.1399E+09 0.9680E+08
0.8000E+01 0.6000E+01 0.4000E+03 0.8494E+08 0.0000E+00 0.1471E+09 0.1029E+09
0.8000E+01 0.6000E+01 0.5000E+03 0.8909E+08 0.0000E+00 0.1543E+09 0.1090E+09
0.8000E+01 0.6000E+01 0.6000E+03 0.9325E+08 0.0000E+00 0.1615E+09 0.1151E+09
0.8000E+01 0.6000E+01 0.7000E+03 0.9740E+08 0.0000E+00 0.1687E+09 0.1212E+09
0.8000E+01 0.6000E+01 0.8000E+03 0.1016E+09 0.0000E+00 0.1759E+09 0.1273E+09
0.8000E+01 0.6000E+01 0.9000E+03 0.1057E+09 0.0000E+00 0.1831E+09 0.1334E+09
0.8000E+01 0.6000E+01 0.1000E+04 0.1099E+09 0.0000E+00 0.1903E+09 0.1394E+09

L3 L5 Q TAU SK2 SI2 SP1
0.9000E+01 0.7000E+01 0.0000E+00 0.8586E+08 0.0000E+00 0.1487E+09 0.1056E+09
0.9000E+01 0.7000E+01 0.1000E+03 0.9056E+08 0.0000E+00 0.1569E+09 0.1128E+09
0.9000E+01 0.7000E+01 0.2000E+03 0.9527E+08 0.0000E+00 0.1650E+09 0.1200E+09
0.9000E+01 0.7000E+01 0.3000E+03 0.9998E+08 0.0000E+00 0.1732E+09 0.1272E+09
0.9000E+01 0.7000E+01 0.4000E+03 0.1047E+09 0.0000E+00 0.1813E+09 0.1344E+09
0.9000E+01 0.7000E+01 0.5000E+03 0.1094E+09 0.0000E+00 0.1895E+09 0.1416E+09
0.9000E+01 0.7000E+01 0.6000E+03 0.1141E+09 0.0000E+00 0.1976E+09 0.1488E+09
0.9000E+01 0.7000E+01 0.7000E+03 0.1188E+09 0.0000E+00 0.2058E+09 0.1560E+09
0.9000E+01 0.7000E+01 0.8000E+03 0.1235E+09 0.0000E+00 0.2139E+09 0.1632E+09
0.9000E+01 0.7000E+01 0.9000E+03 0.1282E+09 0.0000E+00 0.2221E+09 0.1704E+09
0.9000E+01 0.7000E+01 0.1000E+04 0.1329E+09 0.0000E+00 0.2302E+09 0.1776E+09

L3 L5 Q TAU SK2 SI2 SP1
0.9500E+01 0.7500E+01 0.0000E+00 0.9537E+08 0.0000E+00 0.1652E+09 0.1206E+09
0.9500E+01 0.7500E+01 0.1000E+03 0.1004E+09 0.0000E+00 0.1738E+09 0.1284E+09
0.9500E+01 0.7500E+01 0.2000E+03 0.1053E+09 0.0000E+00 0.1824E+09 0.1361E+09
0.9500E+01 0.7500E+01 0.3000E+03 0.1103E+09 0.0000E+00 0.1911E+09 0.1439E+09
0.9500E+01 0.7500E+01 0.4000E+03 0.1153E+09 0.0000E+00 0.1997E+09 0.1516E+09
0.9500E+01 0.7500E+01 0.5000E+03 0.1203E+09 0.0000E+00 0.2083E+09 0.1594E+09
0.9500E+01 0.7500E+01 0.6000E+03 0.1253E+09 0.0000E+00 0.2170E+09 0.1671E+09
0.9500E+01 0.7500E+01 0.7000E+03 0.1303E+09 0.0000E+00 0.2256E+09 0.1749E+09
0.9500E+01 0.7500E+01 0.8000E+03 0.1352E+09 0.0000E+00 0.2342E+09 0.1826E+09
0.9500E+01 0.7500E+01 0.9000E+03 0.1402E+09 0.0000E+00 0.2429E+09 0.1904E+09
0.9500E+01 0.7500E+01 0.1000E+04 0.1452E+09 0.0000E+00 0.2515E+09 0.1982E+09

L3 L5 Q TAU SK2 SI2 SP1
0.1000E+02 0.8000E+01 0.0000E+00 0.1054E+09 0.0000E+00 0.1825E+09 0.1367E+09
0.1000E+02 0.8000E+01 0.1000E+03 0.1106E+09 0.0000E+00 0.1916E+09 0.1450E+09
0.1000E+02 0.8000E+01 0.2000E+03 0.1159E+09 0.0000E+00 0.2007E+09 0.1533E+09
0.1000E+02 0.8000E+01 0.3000E+03 0.1212E+09 0.0000E+00 0.2099E+09 0.1616E+09
0.1000E+02 0.8000E+01 0.4000E+03 0.1264E+09 0.0000E+00 0.2190E+09 0.1699E+09
0.1000E+02 0.8000E+01 0.5000E+03 0.1317E+09 0.0000E+00 0.2281E+09 0.1782E+09
0.1000E+02 0.8000E+01 0.6000E+03 0.1369E+09 0.0000E+00 0.2372E+09 0.1865E+09
0.1000E+02 0.8000E+01 0.7000E+03 0.1422E+09 0.0000E+00 0.2463E+09 0.1948E+09
0.1000E+02 0.8000E+01 0.8000E+03 0.1475E+09 0.0000E+00 0.2554E+09 0.2031E+09
0.1000E+02 0.8000E+01 0.9000E+03 0.1527E+09 0.0000E+00 0.2645E+09 0.2114E+09
0.1000E+02 0.8000E+01 0.1000E+04 0.1580E+09 0.0000E+00 0.2736E+09 0.2197E+09

L3 L5 Q TAU SK2 SI2 SP1
0.1100E+02 0.9000E+01 0.0000E+00 0.1269E+09 0.0000E+00 0.2198E+09 0.1717E+09
0.1100E+02 0.9000E+01 0.1000E+03 0.1327E+09 0.0000E+00 0.2299E+09 0.1811E+09
0.1100E+02 0.9000E+01 0.2000E+03 0.1385E+09 0.0000E+00 0.2399E+09 0.1905E+09
0.1100E+02 0.9000E+01 0.3000E+03 0.1443E+09 0.0000E+00 0.2500E+09 0.2000E+09
0.1100E+02 0.9000E+01 0.4000E+03 0.1502E+09 0.0000E+00 0.2601E+09 0.2094E+09
0.1100E+02 0.9000E+01 0.5000E+03 0.1560E+09 0.0000E+00 0.2702E+09 0.2188E+09
0.1100E+02 0.9000E+01 0.6000E+03 0.1618E+09 0.0000E+00 0.2802E+09 0.2282E+09
0.1100E+02 0.9000E+01 0.7000E+03 0.1676E+09 0.0000E+00 0.2903E+09 0.2376E+09
0.1100E+02 0.9000E+01 0.8000E+03 0.1734E+09 0.0000E+00 0.3004E+09 0.2470E+09
0.1100E+02 0.9000E+01 0.9000E+03 0.1792E+09 0.0000E+00 0.3104E+09 0.2564E+09
0.1100E+02 0.9000E+01 0.1000E+04 0.1850E+09 0.0000E+00 0.3205E+09 0.2658E+09

L3 L5 Q TAU SK2 SI2 SP1
0.1150E+02 0.9500E+01 0.0000E+00 0.1384E+09 0.0000E+00 0.2397E+09 0.1907E+09
0.1150E+02 0.9500E+01 0.1000E+03 0.1445E+09 0.0000E+00 0.2503E+09 0.2007E+09
0.1150E+02 0.9500E+01 0.2000E+03 0.1506E+09 0.0000E+00 0.2608E+09 0.2107E+09
0.1150E+02 0.9500E+01 0.3000E+03 0.1567E+09 0.0000E+00 0.2714E+09 0.2206E+09
0.1150E+02 0.9500E+01 0.4000E+03 0.1628E+09 0.0000E+00 0.2819E+09 0.2306E+09
0.1150E+02 0.9500E+01 0.5000E+03 0.1689E+09 0.0000E+00 0.2925E+09 0.2406E+09
0.1150E+02 0.9500E+01 0.6000E+03 0.1750E+09 0.0000E+00 0.3030E+09 0.2505E+09
0.1150E+02 0.9500E+01 0.7000E+03 0.1810E+09 0.0000E+00 0.3136E+09 0.2605E+09
0.1150E+02 0.9500E+01 0.8000E+03 0.1871E+09 0.0000E+00 0.3241E+09 0.2705E+09
0.1150E+02 0.9500E+01 0.9000E+03 0.1932E+09 0.0000E+00 0.3347E+09 0.2804E+09
0.1150E+02 0.9500E+01 0.1000E+04 0.1993E+09 0.0000E+00 0.3452E+09 0.2904E+09

L3 L5 Q TAU SK2 SI2 SP1
0.1200E+02 0.1000E+02 0.0000E+00 0.1504E+09 0.0000E+00 0.2605E+09 0.2108E+09
0.1200E+02 0.1000E+02 0.1000E+03 0.1568E+09 0.0000E+00 0.2716E+09 0.2213E+09
0.1200E+02 0.1000E+02 0.2000E+03 0.1632E+09 0.0000E+00 0.2826E+09 0.2318E+09
0.1200E+02 0.1000E+02 0.3000E+03 0.1695E+09 0.0000E+00 0.2936E+09 0.2423E+09
0.1200E+02 0.1000E+02 0.4000E+03 0.1759E+09 0.0000E+00 0.3047E+09 0.2528E+09
0.1200E+02 0.1000E+02 0.5000E+03 0.1823E+09 0.0000E+00 0.3157E+09 0.2634E+09
0.1200E+02 0.1000E+02 0.6000E+03 0.1886E+09 0.0000E+00 0.3267E+09 0.2739E+09
0.1200E+02 0.1000E+02 0.7000E+03 0.1950E+09 0.0000E+00 0.3377E+09 0.2844E+09
0.1200E+02 0.1000E+02 0.8000E+03 0.2014E+09 0.0000E+00 0.3488E+09 0.2949E+09
0.1200E+02 0.1000E+02 0.9000E+03 0.2077E+09 0.0000E+00 0.3598E+09 0.3054E+09
0.1200E+02 0.1000E+02 0.1000E+04 0.2141E+09 0.0000E+00 0.3708E+09 0.3160E+09

Из данного расчёта следует, что длина L5 должна быть не более 9 м. При больших размерах L5 интенсивность напряжений в зоне соединения С1 интенсивность напряжений превышает предел текучести металла труб.

Приложение Г

Приборы для диагностирования коррозионного состояния
и определения утечек на трубопроводов с соединением типа “Батлер”

Трассоискатели и аппаратура для поиска дефектов изоляционного покрытия

Марка
Производитель

Феррофон
«СЕВЕРИН», Германия, Представительство: в г.Москва

АНПИ
1 ПРП АО «Карелэнерго», г. Петрозаводск
2 Уфимский завод технологического оснащения,
ФГУП БПО «Прогресс»

УКИ-1К
Уфимский завод технологического оснащения,
ФГУП БПО «Прогресс»

АНТПИ
ОАО «Гипрониигаз», г.Саратов

ИПИТ-2
НПП «Белгазтехника»,г.Минск

С-Scfn 2000(2010)
Dynalog Electrocs, Великобритания, г.Бристоль,
Представительство в Москве «Kovotest»


Толщиномеры

А1207
МНПО «Спектр», г. Москва

А1209
МНПО «Спектр», г. Москва

Булат-1м
г. Екатеринбург


Приложение Д

Протокол обследования шурфа №_____
1. Трубопровод (населенный пункт, предприятие-владелец, название)
2. Дата обследования
3. Перекачиваемая среда
4. Место обследования (пикет, ориентиры на местности)
5. Особенности , наблюдаемые в шурфе
6. Длина шурфа, м
7. Глубина шурфа по верхней образующей от поверхности почвы, м
8. Уровень грунтовых вод, м
9. Причина, вызвавшая индикацию(дефект изол. покрытия, утечка перекачивемой среды, соседние коммуникации, пересечение с кабелями , трубой, контакт трубы с футляром, и др.)
10. Тип изоляционного покрытия (б.н.т.; б.у.т.; б.в.у.т.; пленочная)
11. Состояние изол. покрытия (гладкая, морщинистая, бугристая)
12. Состояние армирующей обертки (местами надорвана, гофры, в хорошем состоянии)
13. Характер повреждений изол. покрытия (проколы, порезы, хрупкость, осыпаемость при ударе, трещины строительные дефекты, отслоение и др.)
14. Диаметр трубы, мм
15. Состояние поверхности трубы (оксидная пленка цвета: темного, желтого, бурого)
16. Коррозионные дефекты металла и остаточная толщина стенки трубы на месте расположения дефекта
№ п\п
Размеры дефекта, мм
Остаточная
толщина, мм


глубина
длина


















17. Толщина стенки раструба, трубы (средние по измерениям в 3-х точках), мм
Место
измерения
сверху
слева
снизу
справа
































18 Скорость коррозионного изнашивания:
- тела трубы, ____________ мм/год;
- цилиндрической части раструба ___________ мм/год;
19 Остаточный срок службы по толщине стенки:
- трубы __________ лет;
- раструба __________ лет


Обследование провели: ____________________________________
_____________________________________
Содержание:

Общие положения и цель испытаний
2

Обоснование программы испытаний
3

Программа испытаний
6

Заводские испытания
10

Промысловые испытания
13

Приложение А. Контроль размеров деталей и соединений
16

Приложение Б. Расчёт продольных напряжений в образцах типа 1
19

Приложение В. Расчёт касательных напряжений в образцах типа 2
25

Приложение Г. Приборы для диагностирования коррозионного состояния и определения утечек на трубопроводов с соединением типа “Батлер”
31

Приложение Д. Протокол обследования шурфа
32















13PAGE 15


13PAGE 143315




Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native

Приложенные файлы

  • doc 32862573
    Размер файла: 2 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий