Лавинное смятие морского трубопровода
Давление распространения — давление, необходимое для образования, распространения местной потери устойчивости (лавинного смятия) вдоль трубопровода. Это означает, что для того, чтобы происходило бегущее смятие, должна образоваться вмятина или складка, прежде чем начнется развитие процесса. Лавинное смятие будет продолжаться до тех пор, пока давление не станет меньше давления распространения.
Трубопроводы обычно не рассчитываются на сопротивление лавинному смятию в том смысле, что оно не является определяющим для конструкции. Однако для многих трубопроводов трубы будут сопротивляться лавинному смятию из-за мелководья или высокого внутреннего давления (необходимая толщина стенок обеспечивает устойчивость трубопровода к воздействию давления). В случае, когда трубы не сопротивляются лавинному смятию, устанавливаются ограничители лавинного смятия с определенным шагом (в зависимости от стоимости) для исключения смятия слишком больших участков трубопровода.
Проверка, выполняемая для определения давления распространения, обычно проводится в статике. Определенный объем воды закачивается в напорную камеру, в которой находится испытуемый образец с начальной вмятиной, и поддерживаемое давление представляет собой давление распространения. Наиболее существенными отличиями этого метода от реального процесса являются:
— деформации в модели могут отличаться; это может также приводить к отличию обычных деформаций от деформаций, имеющих место при лавинном смятии;
— связь между напряжениями и деформациями носит статический характер, так как в реальном случае более высокие уровни напряжений могут быть обусловлены высоким уровнем деформаций.
Однако в реальной ситуации лавинное смятие прекращается при достижении глубины, соответствующей слишком низкому давлению. В этой точке условия лавинного смятия изменяются с динамических на статические. Очень важный вывод, вытекающий отсюда, состоит в том, что необходимо всегда пользоваться осторожными оценками динамических и статических условий, поскольку при лавинном смятии труба испытывает и динамические, и статические нагрузки. И это не должно рассматриваться как проявление консерватизма, как может показаться на первый взгляд.
Коэффициенты безопасности при давлении распространения определяются условной вероятностью, т.е. включают вероятность того, что произойдет местная потеря устойчивости в дополнение к вероятности снижения сопротивления трубы давлению. При этом подразумевается, что вероятность отказа, связанного с сопротивлением лавинному смятию, сама по себе (отдельно) на 1 — 2 порядка выше, чем для других ULS.
Ограничители смятия обычно предназначаются для сопротивления лавинному смятию. Способность трубы препятствовать лавинному смятию основывается на рассмотрении «бесконечной» трубы, длина трубы учитывается только при проектировании ограничителей смятия. Короткий ограничитель смятия должен быть более толстым по сравнению с длинным.
Перекидное давление — это значение давления, которое приближается к значению давления распространения в трубопроводе при достаточно коротком ограничителе смятия, и это значение давления самого ограничителя, когда он становится длиннее. Отсюда следует, что перекидное давление является функцией давления распространения в трубопроводе, ограничителя смятия и его длины. Даже если коэффициент безопасности рассчитан из формулы для давления распространения, рекомендуется уменьшить его на 15% (с 35 до 30) для обеспечения сопротивления давлению распространения ограничителя смятия. Это делается для того, чтобы уменьшить вероятность отказа трубопровода с неудовлетворительным уровнем безопасности с обычным контролем предельных состояний.
ASD может использоваться как предварительный упрощенный критерий проверки на местную потерю устойчивости при повышении внутреннего давления на ранней стадии проектирования. Он не заменяет критерии LFRD, которые должны использоваться на конечной стадии проектирования.
Источник