97
Предельное давление начала распространения трещины — это давление, при котором эквивалентное напряжение фон Мизеса равно пороговому напряжению [формула (D.5)], при этом эквивалентное напряжение фон Мизеса рассчитывают по номинальным размерам трубы и коэффициенту, учитывающему установленное предельное отклонение толщины стенки трубы kwaU. Для учета разброса фактического порогового напряжения должна сохраняться разница между приложенным (рабочим) эквивалентным напряжением и расчетным пороговым напряжением.
Как и в формулах текучести, эквивалентное напряжение фон Мизеса используют для преобразования отдельных трехмерных напряжений в единый параметр для сравнения с пороговым напряжением. Эквивалентное напряжение используют потому, что по данным источника [28] оно обеспечивает наиболее точный учет сочетания напряжений, которые ведут к разрушению вследствие зарождения трещины в сероводородсодержащей среде. Формула (D.5) применима только в тех случаях, когда внутреннее давление превышает наружное давление. Результаты испытаний на осевое сжатие дают основания предполагать, что эта формула может не применяться, т. к. разрушение вследствие зарождения трещины может не происходить, если среднее гидростатическое давление становится сжимающим. Также при отсутствии скручивания формула может не применяться, если сумма осевого напряжения, радиального напряжения и окружного напряжения становится отрицательной.
D.3.2 Пример расчета
Рассчитать проектное давление разрушения, вызванное зарождением трещины под действием внутреннего давления, для обсадной трубы группы прочности С90, наружным диаметром 244,48 мм, толщиной стенки 13,84 мм, при Oymn, равном 621 МПа, с торцевым уплотнением, при пороговом напряжении, составляющем 90 % предела текучести металла трубы, и коэффициенте kwaU, равном 0,875.
Вначале эквивалентное напряжение фон Мизеса принимают равным пороговому напряжению, составляющему 90 % предела текучести [формула (D.5)]. При сочетании нагрузок на трубу с торцевым уплотнением и отсутствии напряжений кручения и изгиба формула (D.5) приобретает следующий вид, аналогичный формуле (8) для PiYLc (6.6.1.1):
где PiF — внутреннее давление при разрушении, МПа;
Oymn — заданный минимальный предел текучести при растяжении, МПа;
D — номинальный наружный диаметр трубы, мм;
dwaii — внутренний диаметр трубы, мм, рассчитанный с коэффициентом kwaU, равный (D - 2kwaIlf); kwaii — коэффициент, учитывающий установленное предельное отклонение толщины стенки трубы, равный 0,875 для предельного отклонения минус 12,5 %; t — номинальная толщина стенки трубы, мм; d — внутренний диаметр трубы, равный (D - 2t), мм.
Получаем давление разрушения, вызванное зарождением трещины, для трубы, рассматриваемой в данном примере, равное 60,6 МПа.