ПНСТ 720-2023 Нефтяная и газовая промышленность. Системы подводной добычи. Расчёт усталостной прочности райзера. Методические указания
6.1 Общая информация
6.1.1 Усталостное разрушение условно включает в себя две фазы: зарождение усталостной трещины и ее распространение.
6.1.2 Для тех компонентов, в которых отсутствуют сварные швы (бесшовные трубы, например), фаза зарождения усталостной трещины является основной. Данный период зарождения трещины может составлять до 95% от усталостной долговечности компонента.
6.1.3 Для сварных соединений, в которых присутствует неоднородность материала, основной является фаза распространения трещины.
6.1.4 Общая усталостная характеристика компонента зависит от преобладающей фазы. В общем случае усталостная прочность для тех компонентов, в которых отсутствуют сварные швы, возрастает при увеличении предела прочности материала на разрыв. Усталостная прочность для сварных соединений практически не зависит от предела прочности материала на разрыв.
6.1.5 Методические указания настоящего стандарта основаны на оценке усталости с использованием кривых S-N материалов. В случае необходимости учета дефектов и распространения трещин при оценке усталости допускается использовать методы механики разрушения.
6.1.6 Типовая последовательность оценки усталости райзера с использованием кривых S-N приведена в таблице 3.
Таблица 3 - Последовательность оценки усталости райзеров
Этап | Комментарий |
1 Определение циклической нагрузки | Необходимо учитывать все эффекты, вызывающие циклические нагрузки с учетом эксплуатационных ограничений: низкочастотные колебания усилий, нагрузки от колебаний с частотой волны и эффекты, вызванные вибрациями от вихреобразований |
2 Определение областей для оценки усталости | Определение критических областей и компонентов в райзерной системе: геометрические неоднородности, соединения (сварные, болтовые), отремонтированные зоны и пр. |
3 Глобальный расчет усталости райзера | Расчет воздействия циклических нагрузок для определения временных откликов райзерной системы (эффективного осевого усилия, изгибающего момента и кривизны), в том числе в критических областях |
4 Определение локальных напряжений | Расчет величины напряжений в различных компонентах на основании глобального отклика. Определение коэффициентов концентрации напряжений на основании параметрических уравнений или выполнение детального КЭ расчета |
5 Определение усталостной прочности | Построение кривой S-N, которая зависит от окружающей среды, детали компонента, процесса изготовления и толщины |
6 Определение усталостного повреждения | Расчет кратковременного усталостного повреждения на основе полученных напряжений (пункт 4) и усталостной кривой (пункт 5).
|
7 Случай недостаточной усталостной долговечности | Требуется усовершенствовать подход к оценке усталостной долговечности:
|