Введение

Несмотря на кажущуюся простоту конструкции трубопровода, выход его из строя (отказ, разрушение) во время эксплуатации мо­жет привести к человеческим жертвам, большому материальному ущербу, загрязнению окружающей среды и т.п.

Условия работы металла (сталей) в трубопроводах весьма спе­цифичны и определяются следующими факторами:

• металл трубопроводов работает при высоком давлении перека­чиваемого продукта и, соответственно, при высоких номинальных рабочих напряжениях. Напряженное состояние - двухосное, когда обе компоненты напряжений являются растягивающими. Зачас­тую металл трубопроводов испытывает малоцикловое нагружение, возможны и случайные динамические нагрузки;

• в основном металле трубопровода, в сварных швах практически неизбежны дефекты различного происхождения (трещины, цара­пины, вмятины, непровары, несплошности различного происхож­дения и т. п.), являющиеся концентраторами местных напряжений. Действие концентраторов усиливается на изгибах трубопроводов, в местах вмятин или выпучивания и т.п.;

• трубопроводы аккумулируют большое количество энергии, как упругой деформации металла, так и перекачиваемого продукта, что может вызвать протяженные вязкие или хрупкие разрушения, ко­торые могут происходить при высоких динамических нагрузках;

• возможно воздействие коррозионно-активной среды как внутри, так и снаружи трубопровода.

Можно утверждать, что наличие в металле трубопровода дефек­тов является первой из основных причин его разрушения, а второй - недостаточные вязкость стали и ее способность сопротивляться зарождению и развитию дефекта.

Актуальность исследований: Перечисленные обстоятельства требуют наряду с традиционны­ми расчетами трубопроводов, основанными на коэффициентах за­паса прочности, разработки и применения новых методов оценки предельного состояния труб, в том числе и по критериям механики разрушения (критериям трещиностойкости), для успешного приме­нения которых прежде всего необходимо знать свойства материа­лов,

характеризующие их способность сопротивляться развитию дефектов. Сюда прежде всего нужно отнести характери­стики трещиностойкости сталей при статическом нагружении, оп­ределяемые по старту трещины, а также на стадии ее докритического роста (они актуальны для описания условий безопасной работы трубопроводов). Данные характеристики важны как для прогнозирования докритического подрастания дефектов, так и для оценки критических размеров дефектов, соответствующих услови­ям перехода трещины к лавинообразному распространению. Очень важны характеристики динамической трещиностойкости сталей в момент старта трещины при ударном нагружении и в период ее неустойчивого распространения, называемый протяженным разру­шением трубопровода. Обе эти характеристики трещиностойкости имеют принципиальное значение для классификации сталей по их способности сопротивляться именно протяженным разрушениям. Еще одна характеристика динамической трещиностойкости сталей, определяемая на стадии остановки трещины, определяет способ­ность данной стали тормозить и приостанавливать быстрое разру­шение на определенных участках трубопровода - ловушках тре­щин.

Цель работы: Изучение закономерностей в изменении напряженно-деформированного состояния трубопровода в зависимости от условий эксплуатации.

Для достижения поставленной цели необходимо решить задачи:

1. Определить степень влияния факторов на напряженно-деформированное состояние

2. Определить зависимость напряженно-деформированного состояния от условий эксплуатации

3. Изучить напряженно-деформированное состояние в наиболее нагруженной части трубопровода

4. На основе полученных данных провести исследование с целью получения практических рекомендаций, направленных на повышение надежности трубопровода