Методика анализа напряженно-деформированного состояния опорно-центрирующего устройства и трубопровода в процессе проведения комплекса аварийно-восстановительного ремонта

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью проведения расчетов напряженно-деформированного состояния опорно-центрирующего устройства при смещении осей вследствие наличия остаточных напряжений в процессе проведения комплекса аварийно-восстановительного ремонта по вырезке дефектного участка трубопровода. Целью исследования является оценка возможности применения конструкции устройства и проведения расчета напряженно-деформированного состояния устройства при смещении осей граничных участков трубопровода из-за сброса предварительных напряжений при проведении комплекса аварийно-восстановительного ремонта по вырезке дефектного участка трубопровода. Объектами исследования являются граничные участки заменяемого трубопровода при воздействии на него опорно-центрирующего устройства, установленного на трубопровод при проведении ремонтных работ. Методы: методы классической теоретической механики, механики грунтов, метод конечных элементов. Результаты. На основе патента разработана предварительная 3D модель опорно-центрирующего устройства и методика анализа граничных условий и нагрузок, влияющих на устройство и трубопровод в процессе проведения комплекса аварийно-восстановительного ремонта. Проведен расчет НДС (напряженно-деформированное состояние), где получены следующие результаты: при смещении рамы вниз/вверх на 100 мм в устройстве соответственно по длине и перемещению возникают напряжения в местах соединения охватывающего кольца и рамы, а также на «ушках», превышающие предел текучести стали; коэффициент трения μ для рассматриваемого диаметра 1020 мм не должен превышать 0,15 для предотвращения возникновения участков пластической деформации трубопровода при проведении комплекса аварийно-восстановительного ремонта по вырезке дефектного участка в условиях болот

The relevance of the research is caused by the need to carry out calculations of the stress-strain state of the support-centering device and the pipeline, when the device under consideration is exposed to it, when the axes are displaced due to the presence of residual stresses when carrying out a complex of emergency repair by cutting out a defective section of the pipeline. The purpose of the study is to assess the possibility of using the design of the device and to calculate the stress-strain state of the device when the axes of the boundary sections of the pipeline are displaced due to the release of prestresses during the emergency repair complex for cutting out the defective section of the pipeline. Methods: methods of classical theoretical mechanics, soil mechanics, finite element method. Results. Based on the patent, a preliminary 3D model of the support-centering device and a method for analyzing the boundary conditions and loads affecting the device and the pipeline during the emergency repair complex were developed. The calculation of stress-strain state was carried out, where the following results were obtained: when the frame is displaced down/up by 100 mm in the device, respectively, along the length and displacement, stresses arise at the junctions of the enclosing ring and the frame, as well as on the «lugs», exceeding the yield strength of steel; the coefficient of friction μ for the considered diameter of 1020 mm should not exceed 0,15 to prevent the occurrence of areas of plastic deformation of the pipeline during the emergency repair complex for cutting out a defective area in swamp conditions