semenova

навигация

главная
статьи
    трубопроводы
    базы данных
    образование
гостевая
ссылки

ОЦЕНКА ДОЛГОВЕЧНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ С ПЕРЕМЕННЫМ ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ ПОД ДЕЙСТВИЕМ КОРРОЗИОННЫХ СРЕД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТРЕНАЖЕРОВ
Семенова И.И.
Омский государственный технический университет, кафедра АСОИУ


Использование программных средств в сложных математических расчетах, требующих больших временных затрат при ручной обработке, дает возможность просчитать в течение нескольких секунд различное поведение модели при различных исходных данных и накапливать результаты моделирования.

К такой области относятся и расчеты в нефтегазовой отрасли, в частности при оценке долговечности магистральных нефтегазопроводов.

В качестве примера базовой модели используем толстостенный трубопровод под действием равномерной коррозии, внутреннего и внешнего давления[1]. В качестве "проигрываемых" данных выбирается любое сочетание значений и диапазонов значений параметров систем, что позволяет выявить и усвоить взаимосвязь между параметрами и их влиянием на долговечность трубопровода в целом. Но представленные модели в [1] работают в области постоянных внешнего и внутреннего давления. Один из источников модификации приведенных моделей в [1] - это введение переменного внутреннего давления вместо постоянного.

Для реализации данной задачи представим внутреннее давление в виде функции. Разобьем время работы трубопровода на интервалы Ht (например, Ht = 0,5/8760 года, что соответствует тридцати минутам, или т.п.). Далее принимаем, что на участке Ht скорость внутренней и внешней коррозии и среднее напряжение условно постоянны. Последовательно на каждом интервале времени будем определять текущее среднее напряжение, текущие скорости коррозии, далее сможем определить, на сколько углубятся коррозионные каверны за промежуток времени Ht и получим текущие значения радиусов внешнего и внутреннего с учетом коррозии. Расчет заканчивается, когда отношение наружного радиуса к внутреннему достигнет предельно допустимого значения. Блок-схемы расчета времени до наступления предельного состояния представлены на рис. 1.

Рис. 1. Блок-схемы расчета времени до наступления предельного состояния магистрального толстостенного трубопровода. Блок-схема №1 - расчет с постоянным внутренним давлением. Блок-схема №2 - расчет с переменным внутренним давлением.

Где рв, рв.перем, рн - давление коррозийно-активной среды внутреннее, переменное внутреннее, наружное, МПа; Dв -исходный внутренний диаметр трубы, мм; v , v - начальная скорость внутренней, наружной коррозии без учета механических напряжений, мм/год; So - начальная толщина трубы, мм; Fн -коэффициент использования несущей способности; T - температура, К; r, rон -исходный внутренний, наружный радиус трубы, мм; бср.0, бср.пр - среднее напряжение начальное, в предельном состоянии, МПа; Sв, Sн - изменение глубины внутренней, наружной коррозии за промежуток времени Ht, мм; rв, rн- внутренний, наружный радиус трубы на текущий момент t, мм; t - время до наступления предельного состояния, год; vв, vн -скорость внутренней, наружной коррозии на текущий момент t, мм/год; V - молярный объем металла; R =8,314 Дж/(моль К).

Приведем результаты моделирования по представленным блок-схемам для анализа. Пример №1 (см. рис. 2): рв =10 МПа; рн =0,5 8,8 МПа; Dв =500 мм; v =0,18 мм/год; So =12 мм; Fн =0,2; T=293 К; V=7 см3; v/v =0,5.

Рис. 2. Результаты моделирования долговечности трубопровода

На рис. 2 видно, что графики (по блок-схеме №1 график отображается тонкой линией, по блок-схеме №2 - жирной линией) отображают динамику изменения времени до наступления предельного состояния трубопровода при варьировании одним из параметров ( рв; рн; Dв; v; So ; Fн ; T; V; v/v ), в данном случае величиной наружного давления, можно сразу оценить влияние колебаний давления на величину t. Программа позволяет сохранять результаты моделирования, сравнивать их, что даст возможность пользователям, например операторам трубопроводного транспорта, подбирать наиболее щадящие параметры эксплуатации, которые позволят максимально продлить срок службы трубопроводов.


Copyright © 2006 design: vasin anton