Разработка конструкций стеклопластиковых муфт и методов расчета их работоспособности при ремонте газопроводов
|
Скачать 292.87 Kb.
|
|
В третьей главе поставлена и решена задача анализа напряженно – деформированного состояния участка трубы с установленной на нее муфтой при затяжке болтовых соединений и воздействии внутреннего давления. Особенности конструкции муфты типа РСМ состоят в том, что усилия, возникающие в системе "труба - муфта", создают неосесимметричное напряженно-деформированное состояние в стенках стальной оболочки (трубы). В узлах затяжки действуют значительные сосредоточенные усилия радиального направления, которые изгибают оболочку как в плоскости ее сечения так и в плоскости образующих. Силы трения окружного направления по площади контакта полотна муфты с трубой также создают изгиб сечений оболочки при затяжке муфты. Строгое аналитическое решение данной задачи получить очень сложно. В данной работе приводятся приближенные решения, используемые в практических расчетах. Задача решена в три этапа. На первом этапе рассмотрена плоская осесимметричная задача, когда длина трубной оболочки равна длине муфты по ее оси. В соответствии с расчетной схемой величина контактного давления определена зависимостью (рисунок 3):  , ( 1 )
На втором этапе решена задача изгиба и сжатия кольца, нагруженного контактным давлением (рк) и сосредоточенными силами в узлах затяжки. Получены соотношения для внутренних силовых факторов, а также приращений вертикального и горизонтального диаметров трубного кольца, которые использованы для сопоставления с экспериментальными данными. На третьем этапе рассмотрен вариант установки муфты на длинную оболочку (трубопровод). Задача решена в осесиметричной постановке. По известной величине среднего контактного давления, создаваемого муфтой, определена функция радиальных прогибов оболочки трубопровода, по которой найдены изгибающие моменты и поперечные силы в стенках трубопровода. Далее определены напряжения и выполнена оценка прочности. Функция радиальных прогибов трубопровода определена в виде  , ( 2 )
Функция (2) имеет достаточно сложный вид, поэтому оценка эффективности муфтового усиления произведена по усредненным величинам радиальных перемещений на длине муфты, для чего в работе использована формула:  , ( 3 )
Окончательное выражение зависимости для усредненного значения контактного давления в случае установки муфты на линейной части газопровода имеет вид:  , ( 4 )
Далее рассмотрена задача определения коэффициентов концентрации напряжений в дефектах разных размеров, в том числе линейно-протяженных. Задача решена численным методом конечных элементов. Этим же методом определен усиливающий эффект стеклопластиковой оболочки (муфты), установленной с натягом и без него (рисунок 5). Эффект муфты по значительному снижению значений коэффициентов концентрации очевиден. Результаты, полученные в данной главе, использованы для определения напряжений и перемещений с целью сопоставления их с экспериментальными данными. Р  исунок 4 – Влияние относительной длины муфты с равномерной нагрузкой и параметра стальной оболочки на величину относительного среднего радиального перемещения Р  исунок 5 – Зависимость коэффициента концентрации напряжений в дефекте от наличия и величины натяга стеклопластиковой муфты: муфта отсутствует (А), муфта установлена без натяга (Б), муфта натянута моментами затяжки болтов 450 Нм (В). Размеры дефектов t=2/3, S=1 мм (1), S=3,5 мм (2), S=10 мм (3); t=0,5, S=1 мм (4), S=3,5 мм (5), S=10 мм (6); t=1/3, S=1 мм (7), S=3,5 мм (8), S=10 мм (9), дефект отсутствует (10) В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований на полигоне штатных стеклопластиковых муфт типа ГАРС и КСЛ, двухразъемной экспериментальной стеклопластиковой муфты типа ЭСМ, описанной в первой главе диссертации и результаты испытаний вновь разработанных муфт типа РСМ. Все испытания проведены на трубах диаметром 122012 мм. Параметры трубных катушек, муфт и искусственных дефектов приведены в таблице 2. Следует также отметить, что перед монтажом этих муфт дефектные места были усилены мультиметаллом типа «РЭМ-сталь». Дефект под муфтой ЭСМ был заполнен эпоксидным клеем с асбестовыми волокнами. Дефекты представляли собой искусственные надрезы продольного направления шириной 10 мм. Таблица 2 – Параметры катушек, муфт и искусственных дефектов
Результаты испытаний от воздействия внутреннего давления, показали следующее (таблица 3): эффективность муфты ЭСМ с болтовой затяжкой оказалась выше, чем у штатных муфт как в упругой области деформирования металла трубы при эксплуатационном давлении, так и в режиме предельного давления (таблица 3). Таблица 3 - Основные результаты испытаний муфт ЭСМ, ГАРС, КСЛ
Рассмотрим результаты испытаний муфт РСМ, разработанных в рамках данной диссертационной работы. Испытывали три одинаковые муфты А, Б, В, установленные на одну трубу. Каждая муфта перекрывала по два узких (шириной 3,5 мм) искусственных дефекта длиной 200 мм каждый. Средневзвешенная глубина дефектов, результаты испытаний и расчетов приведены в таблице 4. Таблица 4 - Значения разрушающих давлений и усиливающего эффекта муфт РСМ-1220
При сравнении эффективности применения этих муфт лидером является РСМ. Так, несколько уступая муфте ЭСМ по величине Кэф , муфта РСМ значительно превосходит ее по величине коэффициента Кус в упругой области деформирования металла или точнее на уровне эксплуатационного давления для данной трубы. Расчетные графики, иллюстрирующие эффективность РСМ в зависимости от момента затяжки болтов, давления среды и коэффициента трения, представлены на рисунке 6 . Р  исунок 6 - Зависимость эффективности муфты РСМ-1220 от нагрузок и коэффициента трения Результаты испытаний муфты РСМ-1220 на подземном участке действующего газопровода в течение 21 месяца показали следующее: - муфта полностью сохранила свой внешний вид: расслоений, набухания полотен не обнаружено; - следы коррозии металлических деталей муфты отсутствовали; - в пределах двух зачищенных при установке муфты до металлического блеска круглых площадок на поверхности трубы следов коррозии не обнаружено, металлический блеск сохранился; - крутящие моменты в начале отвинчивания болтов выросли по сравнению с исходными при установке значениями в среднем на 29 %. Таким образом, двухразъемные стеклопластиковые муфты типа РСМ-1220 являются эффективными устройствами, надежно защищающими дефекты как от воздействия внутреннего давления перекачиваемой среды, так и от коррозионного воздействия окружающей грунтовой среды. В пятой главе приведены результаты лабораторных испытаний одноразъемной муфты РСМ-530. Получены экспериментальные зависимости значений относительных деформаций полотна муфты по мере удаления от узла затяжки при разных условиях трения полотна по поверхности трубы. Исследованы параметры напряженно-деформированного состояния трубы при затяжке муфты. Проведены расчеты по определению изменения длины полотна муфты и значения контактного давления полотна на трубу. Расхождения с экспериментальными данными находятся в пределах 113,5%. Выполнены экспериментальные исследования по оценке эффективности муфты РСМ-530 при ремонте сквозных дефектов. В качестве герметизирующего средства использована мягкая резиновая прокладка в виде круглой трехслойной пластинки. При затяжке муфты пластинка перекрывала круглое отверстие, имитирующее сквозное коррозионное повреждение. Нагрузку создавали ручным гидропрессом, повышающим давление масла в подводящем шланге. Давление повышали ступенями от 0,6 МПа с шагом 0,2 МПа до 2 МПа. Выдержка составляла 20-15 мин. Возможность утечки масла контролировали манометром и бумажным индикатором, который помещали в зазор между муфтой и трубой под резиновую прокладку. Кроме того, при давлении 0,6 МПа делали длительную выдержку – семь суток. Основным результатом проведенных испытаний на герметичность является отсутствие утечек масла через выполненные отверстия, уплотненные резиновыми прокладками. Такой результат является положительным, дающим возможность выполнять временное перекрытие дефекта с целью подготовки и монтажа постоянного ремонтного средства. |
- вспомогательный коэффициент; 
- конструктивный коэффициент; Ет, Ем – модули Юнга для материалов трубы и полотна муфты; , м – толщина стенок трубы и полотна муфты;
- податливость полотна муфты; 
- податливость болтов разъема; 
- длина деформируемой части болта, диаметр болта и модуль Юнга материала болта, соответственно; 
- удлинение полотна муфты;
- размер муфты в осевом направлении.
; 
, 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
.
- коэффициент учета длины муфт. Величина коэффициента k определена графически в зависимости от типоразмеров трубы (рисунок 4).
- при полном защемлении трубы; 
- коэффициент Пуассона для трубной стали.Похожие:
 |
Проект профессионального стандарта монтажник бетонных и металлических конструкций Выполнение комплекса работ по монтажу бетонных и металлических конструкций при строительстве, расширении, реконструкции, капитальном... |
|
Эксплуатация газопроводов и оборудования микрорайона с котельной... Тема: Эксплуатация газопроводов и оборудования микрорайона с котельной и детальная разработка защиты газопроводов от электрохимической... |
 |
Инструкция по технологиям сварки при строительстве и ремонте промысловых... «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий вниигаз» |
|
Технологические процессы испытания магистральных газопроводов при... ... |
|
Действие зажимных муфт gebo Гебо Техника является производителем зажимных муфт и ремонтных обойм для ремонта системы питьевой воды, центрального обогрева, газовых... |
|
Инструкция по неразрушающим методам контроля качества сварных соединений... Общество с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий вниигаз» |
|
Профессиональный стандарт 1 Разработка и освоение новых технологических процессов и материалов, используемых при производстве, ремонте и реставрации |
|
Развитие теории и аналитических методов расчета подземных сооружений на сейсмические воздействия |
|
Профессиональный стандарт Выполнение комплекса работ по изготовлению, укладке в опалубку арматурных элементов железобетонных конструкций при строительстве,... |
|
Профессиональный стандарт Выполнение комплекса работ по изготовлению, укладке в опалубку арматурных элементов железобетонных конструкций при строительстве,... |
|
Установившейся практики тепловая изоляция наружных ограждающих конструкций Ключевые слова: тепловая изоляция наружных ограждающих конструкций зданий и сооружений, система утепления, элемент конструктивный,... |
|
Профессиональный стандарт Выполнение слесарных работ при демонтаже, дефектации, разборке, ремонте, сборке, монтаже и испытаниях механизмов, арматуры, аппаратуры,... |
|
Профессиональный стандарт арматурщик Выполнение комплекса работ по изготовлению, укладке в опалубку арматурных элементов железобетонных конструкций при строительстве,... |
|
Инструкция по монтажу комплектация Фильтровальное оборудование соединяется между собой при помощи 4 муфт и кабельного провода |
|
Инструкция по монтажу стеклопластиковых емкостей То есть, если разработка производится механизированным способом, то котлован должен быть немного недоработан до проектной отметки,... |
|
Инструкция по применению сухой смеси лахта ® обмазочная гидроизоляциЯ Лахта® обмазочная гидроизоляция применяется для гидроизоляции поверхностей бетонных, железобетонных, кирпичных, пенобетонных и газобетонных... |
Заказать интернет-магазин под ключ!