1. Analyse et conclusions pour les manifolds haute pression
1) D’après la loi de distribution des contraintes des manifolds haute pression, que le composant soit un ensemble de tuyau droit haute pression, un Raccord pivotant, un tuyau en T ou un Raccord union à marteau, le niveau de contrainte diminue progressivement de la paroi intérieure vers la paroi extérieure du tuyau. Le niveau de contrainte est le plus élevé à la paroi intérieure car la charge de travail agit directement sur la paroi intérieure.
2) Répartition des zones à forte contrainte. Dans un ensemble de tuyau droit à haute pression, la zone à forte contrainte est la paroi intérieure du tuyau. Dans un Raccord pivotant, la zone à forte contrainte se trouve sur la surface interne du coude. Dans un T, la zone à forte contrainte se trouve à l’entrejambe où le tuyau principal et le tuyau de branchement se croisent. L’entrejambe du départ est une zone de concentration de contrainte. Cela est tout à fait cohérent avec l’analyse qualitative et correspond également à la performance mécanique structurelle.
3) Contrainte dépassant la norme. D’après les résultats du calcul par éléments finis, sous une charge de travail de 100 MPa, la contrainte à l’entrejambe où le tuyau principal et la branche d’un Tee importé se croisent atteint 759,633 MPa. En fait, ce n’est pas la véritable tension à l’entrejambe. C’est-à-dire que la véritable contrainte du départ ne peut pas atteindre une telle valeur. Ce niveau de contrainte est causé par le modèle des éléments finis du tee. Le modèle forme une pointe aiguë à l’entrejambe du T, provoquant la concentration des contraintes, tandis que la structure elle-même n’est pas une pointe acérée.
4) La durée de vie de conception d’un pipeline peut généralement être considérée comme de 10 à 15 ans. En plus de respecter les exigences de résistance, l’épaisseur de paroi des composants du Manifold doit inclure une préméabilité pour la corrosion, l’usure et la déviation négative de fabrication. Le taux annuel de corrosion peut être évalué à 0,1 mm. Lorsque la contrainte est calculée pour tous les composants du Manifold à flux haute pression avec une épaisseur d’usure de 2 mm, les exigences normales de service sont toujours satisfaites.
5) Les résultats expérimentaux pour les matériaux nationaux et importés de manifolds haute pression montrent que les manifolds haute pression présentent une grande rigidité.
6) La zone à forte contrainte d’un T se trouve à l’entrejambe où les deux tuyaux se croisent. Sous une charge de travail de 100 MPa, la contrainte de Mises de la plupart des composants du Manifold est comprise entre 300 MPa et 370 MPa, et la réserve de résistance est relativement faible.
7) Le nombre de cycles à charge alternée subis par les manifolds haute pression est relativement faible. Par conséquent, que ce soit en utilisant la théorie de la fatigue ou la théorie de la croissance des fissures, les résultats de l’analyse montrent que la durée de service sûre des manifolds haute pression dépasse 20 ans.
2. Recommandations et perspectives pour les manifolds haute pression
1) Établir des dossiers pour les Manifolds en service et effectuer un entretien et des inspections complets tous les 2 à 3 ans. L’inspection doit inclure l’état de service, le niveau d’usure, la corrosion et les incidents soudains. Lorsque des fissures sont trouvées, comparez-les aux résultats de la recherche. Si la fissure est en état sûr, le composant peut continuer à être utilisé, mais il faut observer un changement de croissance de fissure afin que les problèmes puissent être diagnostiqués à temps et que les manifolds haute pression puissent fonctionner en toute sécurité et de manière fiable.
2) La théorie et les méthodes de cette recherche peuvent être étendues à la prédiction des dommages pour divers types de manifolds haute pression dans l’industrie pétrochimique. Lorsque la pression de travail augmente, que le nombre de cycles de charge alternés augmente, que des dommages accidentels surviennent ou que de nombreux autres facteurs changent, et pour d’autres pièces à haute pression non abordées dans cet article, cette méthode de recherche peut toujours être utilisée pour faire des prédictions de dommages pour les pièces à haute pression correspondantes.
3) La recherche sur la fracture par fatigue des conduites et manifolds haute pression en est encore au stade linéaire-élastique. Le calcul de la zone plastique à pointe de fissure repose également sur une analyse élastique, avec des corrections correspondantes pour obtenir des réponses approximatives. Beaucoup de formules en mécanique de la fracture sont empiriques, et leur fondement théorique n’est toujours pas assez solide. Par conséquent, la mécanique de la fracture macro et micro doit être combinée. En partant du mécanisme de formation des fissures, les mécanismes de fracture doivent être étudiés afin d’obtenir des réponses plus précises et appliquer progressivement les résultats à l’analyse de fracture des manifolds haute pression et d’autres récipients sous pression. Par conséquent, cette recherche nécessite encore un développement plus approfondi.
