Local Limit Load Analytical Model for Thick-Walled Pipe With Axial Surface Defect

Abstract

Based on the previous limit load analytical modeling for cracked thin-walled pipe (Orynyak, I. V., 2006, “Leak and Break Models of Pressurized Pipe With Axial Defects,” Proceedings of the 6th International Pipeline Conference (IPC), Calgary, Alberta, Canada, Paper No. IPC2006-10066, pp. 41–56), the limit load model for thick-walled pipe had developed. There are some additional peculiarities included in the proposed model. First, the distribution of radial stresses is taken into consideration in the limit state formulation using Tresca's criterion. Second, related to the crack location and interaction of hoop stresses (due to the inner pressure) and axial ones (caused by local bending moment) have been assessed in the limit state. Third, hoop stresses redistribution with possibility of plastic hinge formation in zone opposite to the crack is taken into account. Finally, the proposed easy to use analytical formulas have been verified by comparing with full-scale burst tests.

Методологія Оцінки Допустимих Товщин Елементів Трубопроводів АЕС Із Вуглецевих Сталей В Умовах Ерозійно-Корозійного Зносу

“…Уточнений розрахунок ступеня небезпеки ЕКЗ передбачає виконання таких розрахунковоаналітичних робіт: розрахунок НДС трубопровідної системи в умовах нормальної експлуатації (НЕ), порушень нормальної експлуатації (ПНЕ), гідравлічних випробувань (ГВ), аварійних ситуацій (АС), сейсмічних впливів (максимальний розрахунковий землетрус (МРЗ), проєктний землетрус (ПЗ)) для матеріалу без ЕКЗ з метою визначення діючих силових факторів; оцінка ЕКЗ в окружному напрямку поперечного перерізу трубопроводу (для характерного розміру ЕКЗ вздовж осі труби). Розрахунок референсних напружень у поперечному перерізі елемента з ЕКЗ в умовах дії внутрішнього тиску, використовуючи моделі [18], [19]; оцінка ЕКЗ в осьовому напрямку трубопроводу (для характерного розміру ЕКЗ в окружному напрямку поперечного перерізу труби). Розрахунок референсних напружень у поперечному перерізі елементу з ЕКЗ виконуються з використанням моделі граничного пластичного стану [20] Коефіцієнт α показує у скільки разів міцність труби з ЕКЗ менша міцності бездефектної труби.…”

“…Розрахунок референсних напружень у поперечному перерізі елементу з ЕКЗ виконуються з використанням моделі граничного пластичного стану [20] Коефіцієнт α показує у скільки разів міцність труби з ЕКЗ менша міцності бездефектної труби. Аналітичні моделі з оцінки граничного пластичного стану трубопроводу з дефектом осьової орієнтації та відповідні формули визначення коефіцієнта α наведено в роботах [18], [19].…”

“…Коректність запропонованих у рамках виконання експрес-оцінки аналітичних розрахункових моделей з визначення коефіцієнта α для різних елементів трубопроводу підтверджена результатами чисельних розрахунків методом скінчених елементів [18], [19].…”

“…Додатково з метою верифікації аналітичних моделей оцінки залишкової міцності трубопроводів з ЕКЗ осьовою орієнтацією [18], [19] та моделей оцінки залишкової міцності трубопроводів з ЕКЗ окружною орієнтацією [20] проведено комплекс повномасштабних випробувань до руйнування елементів трубопроводів з дефектами різної орієнтації та в умовах різного сполучення навантажень, результати яких наведено в [21].…”