79
t — номинальная толщина стенки трубы, мм;
D — номинальный наружный диаметр трубы, мм;
kdr — поправочный коэффициент, учитывающий деформацию трубы и деформационное упрочнение металла, равный (0,5)kh +1 + (1/ л/3 )kh +1;
kh — коэффициент упрочнения для кривой истинного напряжения-деформации, полученной при испытании на одноосное растяжение (см. В.2.3.3); tmin — минимальная толщина стенки без учета несовершенств типа трещин, мм; d — внутренний диаметр трубы, равный (D - 2t), мм.
П р и м е ч а н и е — Для данной формулы используют фактические значения tmin.
По модели Клевера-Стюарта при выбранном значении kdr получают среднее значение давления разрушения PiR , прогнозируемое по условиям текучести Треска и фон Мизеса для труб с торцевым уплотнением. Оно учитывает деформационное упрочнение металла и деформацию трубы вплоть до разрушения.
Модели выбраны из многих альтернативных моделей разрушения, описанных в литературе, они отличаются достаточным разнообразием, чтобы обеспечить точный окончательный выбор. В названиях моделей указана фамилия либо автора, либо сторонника их рассмотрения. Термин «специальное» для первых двух моделей означает, что они представляют собой обобщение формул текучести Барлоу и фон Мизеса, в которых предел текучести заменен пределом прочности и не имеет фундаментального обоснования. Такими же являются четвертая и пятая модели. Зато третья и шестая модели (Клевера-Стюарта и Надаи) могут быть выведены на основе фундаментальных физических принципов, а именно, исходя из различных степеней приближения к формулам равновесного состояния, и зависят от предела прочности трубы. Можно показать, что формула Пэйсли является особым случаем модели Клевера-Стюарта.
Формулы моделей учитывают только внутреннее давление без наружного давления. Все формулы применимы к трубам с торцевым уплотнением, поэтому включают осевое растяжение, действующее на торцевое уплотнение трубы, равное внутреннему давлению, умноженному на площадь поперечного сечения трубы.
Результаты расчета по приведенным моделям сравнивали с результатами испытаний на разрушение обсадных и насосно-компрессорных труб полного размера с торцевым уплотнением. По результатам сравнения была выбрана формула давления пластического разрушения, которую расширили с целью учета наружного давления и осевой нагрузки, отличающейся от нагрузки на торцевое уплотнение от внутреннего давления, а также с целью учета влияния несовершенств острой формы (пластическое разрушение).
Подробнее о выборе значения kh в модели Клевера-Стюарта, массивах данных о разрушении труб, использованных для оценки моделей разрушения и их сравнения, — в стандарте [3], пункты В.3—В.6.
В.4 Роль несовершенств в формуле давления пластического разрушения
Формулу проектного давления пластического разрушения рекомендуется использовать только для труб с незначительным эксцентриситетом и с учетом несовершенств глубиной, равной уровню приемки. Формулу не следует использовать без учета несовершенств. При детерминистическом подходе в формуле разрушения эксцентриситет трубы толщиной стенки менее номинальной определяют по минимальной допустимой толщине стенки. При вероятностном подходе в формуле разрушения эксцентриситет трубы толщиной стенки менее номинальной определяют по среднему значению и стандартному отклонению минимальной толщины стенки по длине трубы.
При детерминистическом подходе в формуле разрушения несовершенства острой формы учитывают по максимальной глубине несовершенств, невыявленных системой контроля, т. е. учитывают несовершенства глубиной, равной уровню приемки. Предполагается, что в каждой трубе имеется одно несовершенство такой глубины. При таком подходе принимают во внимание наихудший случай появления несовершенств.
При вероятностном подходе в формуле разрушения глубину несовершенств острой формы также принимают равной уровню приемки, но частоту появления таких несовершенств определяют на основе статистических наблюдений. При таком подходе наличие несовершенств учитывают в виде среднего значения и стандартного отклонения частоты появления несовершенств острой формы в контролируемой трубе. Типичная
1 — средняя стойкость к разрушению трубы без несовершенства; 2 — минимальная стойкость к разрушению трубы без несовершенства; 3 — оценка по минимальной текучести;
4 — оценка текучести [формула (10)], деленная на коэффициент запаса
П р и м е ч а н и я
По оси X — глубина трещины в процентах от толщины стенки.
По оси Y — внутреннее давление, МПа.
Дополнительные требования SR1 и SR2 по ГОСТ Р 53366, приложение А.
Рисунок В.4 — Влияние несовершенства на прочность обсадных труб группы прочности Р110 наружным диаметром 244,48 мм и толщиной стенки 13,84 мм