Какова прочность и напряжение стальных нефтепроводов и газопроводов?

1. Сила

Деформация: Деформация материала (стальная труба) разделяется на два вида: упругая деформация (исходная форма может быть восстановлена ​​при снятии внешней силы) и пластическая деформация (исходная форма не может быть восстановлена ​​при снятии внешней силы, и форма изменяется).

Прочность. Способность материала сопротивляться деформации и разрушению под действием внешней силы называется прочностью (МПа).

Предел текучести и предел прочности: под действием внешней силы материал подвергается упругой деформации, и когда внешняя сила продолжает увеличиваться до определенного значения, он вступает в пластическую деформацию. Критической точкой прочности между упругой и пластической деформацией является предел текучести. Величина напряжения до разрушения материала при растяжении называется пределом прочности (пределом прочности). Предел текучести – это сопротивление начальной деформации, а предел прочности – это сопротивление деформации. Во всех странах мира для расчета прочности трубы широко принято минимальное значение предела текучести трубы, указанное в стандарте.

Использование высокопрочной стали для трубопроводов большого диаметра и высокого давления позволяет уменьшить толщину стенки и собственный вес трубопровода, упростить процесс изготовления и сварки, снизить стоимость прокладки трубопровода.

Коэффициент текучести: Отношение предела текучести к пределу текучести является коэффициентом текучести. Чем меньше коэффициент текучести, тем больше деформационная способность стальной трубы после текучести и до окончательного разрушения. Учитывая безопасность трубопровода, коэффициент текучести стальной трубы должен быть как можно меньшим.

Марка стали: Марка стали выражается минимальным значением предела текучести при растяжении.

Марки стали, указанные в американском стандарте API SPEC 5L-2018 «Спецификации стальных труб для трубопроводов», включают A25, A, B, X42, X46, X52, X56, X60, X65, X70 и X80. GB/T 9711-2017 «Стальные трубы для трубопроводных систем транспортировки нефти и газа» использует обозначение марки стали, аналогичное API SPEC 5L, заменяя «X» на «L» и преобразуя предел текучести. прочность к официальной единице измерения МПа (МПа). Например, на первой нитке газопровода «Запад-Восток» используются трубы марки стали Х70 (Л485), минимальный предел текучести труб составляет 485 МПа.

2. Стресс

Напряжение: Когда объект (стальная труба) деформируется из-за внешних факторов (давление, влажность, изменение температуры и т. д.), создается внутренняя сила, которая взаимодействует с каждой частью объекта, чтобы противостоять воздействию этого внешнего фактора и попытаться избавить объект от деформации. Состояние возвращается к состоянию до деформации.

Окружной стресс. Чтобы лучше понять, мы предполагаем, что 10 детей берутся за руки и образуют круг (имитация конвейера), и в этом круге существует сила, которая толкает детей изнутри наружу, чтобы попытаться вырваться из круга (имитация внутреннего стресса). давление), для сохранения целостности круга ребенок сопротивляется этой силе, сильно захватывая левую и правую детские руки, что и есть напряжение обруча (см. рисунок ниже). Окружное напряжение равно произведению диаметра трубы на давление, разделенному на удвоенную толщину стенки. Согласно действующим нормам, формула расчета прочности трубопровода учитывает только окружное напряжение трубопровода.

Допустимое напряжение: значение допустимого напряжения используется для оценки безопасности трубопровода. Обычно это связано с минимальным пределом текучести материала, а также коэффициентом сварки и расчетным коэффициентом трубопровода. Рабочее давление трубопровода не должно превышать допустимое напряжение.