Сопротивляемость круглых обсадных труб избыточному гидравлическому давлению

Прочность трубы. Под влиянием избыточного гидравлического давления труба может быть разрушена в меридианальном сечении. Во избежание возникновения опасных для ее прочности напряжений эквивалентное напряжение на внутренней поверхности трубы согласно теории наибольших касательных напряжений не должно превышать предел текучести материала

Подставив значения оt,r из формулы (5.4) Лямэ, найдем то избыточное давление, при котором соблюдается равенство

или, если положить здесь dн + d = 2dн,

где bст = 6/dн — коэффициент стенности трубы.

Формулой (5.15) Барлоу обычно пользуются для определения прочности обсадных труб на разрыв от избыточного внутреннего давления. Поскольку стандарт допускает уменьшение толщины стенки труб при обычной точности изготовления до 12,5%, в формулу (5.15) вместо номинальной толщины стенки b подставляют возможное наименьшее ее значение. Поэтому расчетная формула для критического избыточного внутреннего давления

Устойчивость формы. Если труба тонкостенная, форма поперечного сечения ее может измениться под влиянием избыточного наружного гидравлического давления даже в том случае, если эквивалентное напряжение на внутренней поверхности меньше предела текучести. В курсе «Сопротивление материалов» показано, что критическое избыточное наружное давление, при котором круглая равностенная труба теряет устойчивость формы, можно найти по формуле Леви

Если приравнять формулы (5.15) и (5.17), можно найти граничное значение коэффициента стенности, разделяющее области применимости этих формул

На рис. 34 приводятся результаты расчета критического давления для круглых труб с пределом текучести от = 490 МПа по формулам (5.15) (кривая 1) и (5.17) (кривая 2). Легко видеть, что формулой (5.15) следует пользоваться при kст больше kтр, т. е. в области, расположенной левее точки А, а формулой (5.17) — при kст меньше kгр, т. е. в области, расположенной правее точки А. Каждая из формул в своей области дает наименьшее значение критического давления. Обычно трубы, для которых справедлива формула (5.17), называют тонкостенными.