Приложение D (справочное). Использование модифицированной модели с двумя кривыми Баттелля (Battelle two-curve)

Приложение D
(справочное)

Использование модифицированной модели с двумя кривыми Баттелля (Battelle two-curve)

Одним из подходов к расчету толщины стенки, необходимой для противодействия пластичному разрушению, является использование модели Баттелля (см. [48]). Модель Баттелля была первоначально получена на основе тестов по декомпрессии с использованием газовых смесей с высоким и низким содержанием диоксида углерода, которые не демонстрировали наличие плато, поскольку кривая декомпрессии для плотной фазы диоксида углерода имеет очень длинное плато, то модель Баттелля в некоторых условиях может быть не применима (см. [43]). Эти условия особенно важны, если требуемая ударная вязкость стали по Шарпи с V-образным надрезом более 100 Дж. Так как взаимосвязь между энергией удара и сопротивлением стали распространению пластичного разрушения не является линейной, существует дополнительная неопределенность в применении только испытания по Шарпи с V-образным надрезом при необходимости очень высокой ударной вязкости (более 330 Дж) (см. [43]).

Для материала трубопроводной трубы с ударной вязкостью по Шарпи с V-образным надрезом менее 330 Дж предлагаемый подход заключается в применении дополнительного поправочного коэффициента к соответствующему кольцевому напряжению трубы. Основываясь на современных знаниях, рекомендуется поправочный коэффициент c _cf  1,2, если не может быть продемонстрировано иное. Можно получить консультацию специалиста для определения альтернативного поправочного коэффициента c _cf  1.

,

(D.1)

,

где C _v - ударная вязкость надрезанного образца стали трубопровода, Дж;

E - модуль Юнга, МПа;

A _c - тестовое отверстие с площадью равной 80 мм ²;

 _f - напряжение пластического течения, МПа;

R - средний радиус трубопровода, мм;

t - минимальная толщина стенки трубопровода, мм;

c _cf - поправочный коэффициент;

 _a - допустимое напряжение, МПа;

P _s - максимальное давление насыщения (избыточное давление), МПа изб., для чистого диоксида углерода критическое давление равно 7,28 МПа изб.;

OD - внешний диаметр трубопровода, мм.

Примечание - sec ()=1/cos ().

Давление насыщения, используемое в формуле (D.1), должно быть основным расчетным параметром, за исключением случаев, когда рабочий диапазон давления и температуры такой, что можно продемонстрировать, что давление и температура ниже критического давления и критической температуры.

Давление насыщения для конкретного потока из-за содержащихся в нем примесей определяют с использованием формулы GERG (см. ИСО 20765-2) или другим подобным методом.

Должна быть обеспечена защита от пластичного разрушения, предпочтительно за счет использования минимальной толщины стенки t _minDF или альтернативно за счет использования предохранительных устройств. Следует учитывать влияние примесей (особенно азота и водорода) на скорость декомпрессии потока диоксида углерода (см. таблицу A.1).

Минимальную толщину стенки t _min, мм, вычисляют по формуле

,

(D.2)

где t _minDP - минимальная толщина стенки с учетом внутреннего давления, мм;

t _minHS - минимальная толщина стенки с учетом возможных гидравлических ударов, мм;

t _minDF - минимальная толщина стенки с учетом необходимости предотвращения образования трещин, мм.

Использование гидродинамической модели может дать дополнительное понимание в вопросах управления образованием трещин (см. [23]).