Ю. Р.
Галиева, Р. Ю. Кван, П. В. Бурков
Национальный исследовательский Томский политехнический
университет, Россия
Моделирование НДС трубопровода с
ручейковой коррозией
Ручейковая коррозия, как правило, имеет
место в трубопроводах, транспортирующих пластовые флюиды, в виде ручейков,
образующихся по верхней или нижней образующей трубы. Кроме того, ручейковая коррозия усугубляется
действующими в стенке трубы растягивающими остаточными напряжениями
металлургического происхождения и напряжениями от давления перекачиваемой
жидкости. Все это приводит к старению трубопровода и требует своевременной
замены и ремонта. Но если рассмотреть трубопровод, работающий без каких-либо
отклонений, то возникает вопрос: что происходит с металлом трубы за 20 - 30 лет
ее работы и может ли он служить далее. Моделирование данного явления в среде ANSYS позволяет
выявить все негативные стороны ручейковой коррозии.
В качестве исходных
данных были взяты данные из информационного отчета за декабрь 2010 года
“Проведение работ по мониторингу коррозии технологических трубопроводов на
Лугинецкой газокомпрессорной станции”[1] (таблица 1).
Таблица
1
Технические параметры трубопровода.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Наименование |
V-210 - дренаж |
||||||
|
Рабочая среда |
Жидкие углеводороды, вода |
||||||
|
Рабочее
давление, кПа. |
100-135 |
||||||
|
Рабочая
температура, 0С |
5-10 |
||||||
|
Протяженность,
м. |
13,0 |
||||||
|
Наружный
диаметр, мм. |
88,9 |
||||||
|
Толщина стенки,
мм. |
5,4 |
||||||
Работа производится с помощью трехмерного моделирования. Порядок моделирования в CAE - среде ANSYS Workbench состоит
из следующих этапов:
· построение модели
ручейковой коррозии (рис.1);
· задание свойств
материала и приложение нагрузок (рис. 2);
· запуск на счет и анализ
полученных результатов [2].
|
|
|
Рисунок
1. Моделирование ручейковой коррозии
Все параметры геометрии,
включая внутренний радиус трубопровода, могут быть изменены, централизовано из
меню параметр в нижней части панели. Трубопровод закреплен жестко, т.е без степеней свободы. Во
внимание принимаются лишь нагрузки, которые металл испытывает на некотором
расстоянии от сварного шва [3].
Рисунок 2. Задание свойств материала и приложение нагрузок
В данной работе
критерием, определяющим работоспособность газопровода, является достижение
напряжений в стенке предела текучести металла. В связи с этим единственным
интересующим нас результатом, которые мы выведем в окне Results, будет являться эквивалентное напряжение фон Мизеса.
В ходе моделирования ручейковой коррозии в среде
ANSYS, наглядно стало видно, что происходит с трубопроводом за
большой срок работы (рис .3). Труба изменила свою геометрию, и если не
предпринять ремонт или замену участка, то возможна авария. Данный расчет был
произведен за короткое время, что делает использование ANSYS целесообразным.
|
А. |
Б. |
Рисунок 3. Эквивалентные
напряжения при ручейковой коррозии.
Литература:
1.
ИНФОРМАЦИОННЫЙ ОТЧЕТ за декабрь 2010г. “Проведение
работ по мониторингу коррозии технологических трубопроводов на Лугинецкой
газокомпрессорной станции.” Томск 2010
2.
П.В.Бурков, С.П.Буркова. компьютероное моделирование технологий в
нефтегазовом деле, Томск 2012
3 ГОСТ
20295-85: Трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов.