Методология оценки несущей способности магистральных трубопроводов с локальными дефектами тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

ВВЕДЕНИЕ. б

Глава 1. МЕТОДЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ И АНАЛИЗА ЛОКАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОВ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ.

1.1 Методы и средства диагностирования технического состояния линейной части магистральных трубопроводов.

1.2 Типы и классификация локальных дефектов трубопроводов.

1.3 Применяемые подходы к оценке опасности локальных дефектов трубопроводов.

1.4 Выводы по главе 1 и постановка задач исследования.

Глава 2. АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ В ЗОНАХ ЛОКАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОВ ТРУБОПРОВОДОВ.

2.1 Обоснование применения метода конечных элементов для решения задачи.

2.2 Анализ напряженно-деформированного состояния в двухмерных упругих задачах.

2.2.1 Используемые соотношения и алгоритмы метода конечных элементов.

2.2.2 Расчетные схемы для дефектов типа потери металла.

2.2.3 Расчетные схемы для дефектов типа расслоений.

2.3 Анализ НДС в зоне дефектов труб при трехмерной постановке задач и границы применимости двухмерных расчетных схем.

2.4 Исследование НДС в зоне локальных дефектов труб с учетом упругопластического поведения материала.

2.4.1 Алгоритмы расчета и решения тестовых задач.

2.4.2 Примеры упругопластического анализа НДС в зоне острых и гладких дефектов труб.

2.5 Анализ НДС в зоне локальных дефектов труб, расположенных в области сварных швов.

2.6 Выводы по главе 2.

Глава 3. ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ С ЛОКАЛЬНЫМИ ДЕФЕКТАМИ.

3.1 Оценка прочности труб с гладкими дефектами.

3.2 Оценка прочности труб с острыми дефектами.

3.2.1 Существующие критерии механики разрушения.

3.2.1.1 Коэффициент интенсивности напряжений.

3.2.1.2 J - интеграл.

3.2.1.3 Раскрытие трещины в вершине.

3.2.2 Влияние трещиноподобных дефектов на несущую способность труб.

3.2.3 Алгоритмы применения МКЭ к расчету критериев разрушения и решение тестовой задачи.

3.3 Оценка несущей способности труб по результатам расчета на "гарантированную прочность".

3.4 Сравнительный анализ результатов расчетов с применением различных критериев прочности и определение областей применения критериев

3.5 Выводы по главе 3.

Глава 4. РАЗРАБОТКА КРИТЕРИЯ РАЗРУШЕНИЯ ТРУБНЫХ СТАЛЕЙ В ЗОНАХ ЛОКАЛЬНЫХ ГЛАДКИХ И ОСТРЫХ ДЕФЕКТОВ.

4.1 Экспериментальные исследования характера разрушения трубных сталей в зонах гладких и острых концентраторов.

4.1.1 Исследование свойств и разрушения стали 17 ГС.

4.1.2 Исследование свойств и разрушения стали Х60.

4.2 Обобщенный критерий разрушения трубных сталей в зонах локальных гладких и острых концентраторов.

4.3 Экспериментальное исследование разрушения трубных сталей в зонах острых концентраторов, нанесенных в области сварных швов.

4.3.1 Разрушение в зоне сварного шва стали 17ГС.

4.3.2 Разрушение в зоне сварного шва стали Х

4.4 Экспериментальные исследования разрушения стали 17ГС в зонах острых концентраторов при повторном нагружении.

4.5 Выводы по главе 4.

Одними из факторов, тормозящих развитие современной промышленности, являются ощутимый износ основных фондов предприятий и увеличение на этом фоне отказов и аварий. В связи с этим в приоритетный ряд становятся научные разработки, позволяющие оценить работоспособность промышленного оборудования с учетом его износа и выявленных дефектов. В нефтегазовом комплексе России проблема старения оборудования стоит не менее остро, чем в других отраслях промышленности.

Средний возраст магистральных газопроводов, эксплуатируемых на территории России, составляет 50 % от проектного срока службы. Нефтепроводы постарели в большей степени: около 4 0 % эксплуатируется дольше нормативного срока - 33 лет. Факт старения основных фондов подтверждается достаточно высокой интенсивностью отказов магистральных трубопроводов. Среднее количество аварий на 1000 км трасс по данным Госгортехнадзора России в 1996 году составило в среднем 0,2. В 4 0 % случаев причиной отказов служили коррозионные дефекты, развившиеся в процессе эксплуатации трубопроводов. С целью повышения надежности трубопроводного транспорта и предотвращения аварий в настоящее время интенсивно развиваются методы диагностирования дефектов. Особое внимание уделяется разработке приборов внутритруб-ной диагностики. Известные фирмы разработчики: НПО "Спектр", Саратовский ССУДМГ, АО "Спецнефтегаз", "Лайналог", "Розен", "Бритиш газ", "Пайптроникс". Информация о дефектах труб, получаемая с помощью средств внут-ритрубной диагностики, служит базой для принятия управленческих решений о ремонте, выводе из эксплуатации и изменении режимов перекачки.

Текущая экономическая ситуация в России и недостаточность амортизационных отчислений для финансирования ремонтных работ в полном объеме делают актуальным вопрос о выборочном ремонте, решение которого требует определения реальной опасности каждого отдельного дефекта и предельного срока его устранения. Проведение экспертной оценки по каждому отдельному дефекту позволяет установить реально необходимый объем ремонтных работ, который значительно уменьшается по сравнению с нормативным. В этой связи актуальным становится создание методики, позволяющей максимально реально оценивать несущую способность магистральных трубопроводов с локальными дефектами и легко применимой в производственной практике.

Данная диссертация, конечной целью которой является разработка теоретических основ и способов практической реализации обобщенного подхода к оценке прочности труб сварных магистральных газонефтепроводов с локальными дефектами стенок тип потери металла различной конфигурации, состоит из пяти глав.

В первой главе приведен обзор методов и результатов диагностирования локальных дефектов трубопроводов по работам B.JI. Березина, А.К. Галямова, А.Г. Гумерова, О.М. Иванцова, В.Я. Киршенбаума, В.В. Клюева, H.A. Пугина, Ф.Р. Соснина, В.В. Харионовского, К.В. Черняева и показано, что к настоящему времени созданы все необходимые предпосылки не только для обнаружения дефектов, но и для проведения количественной оценки их опасности на основе анализа напряженно-деформированного состояния стенки трубы в зоне дефекта и теорий прочности, так как получаемые данные о дефектах позволяют создать корректную расчетную схему, необходимой степени точности.

Анализ научных подходов к оценке опасности локальных дефектов трубопроводов, изложенных в работах уже названных авторов и П. Вайеса, А.Ф. Германа, А. Даффи, Р. Дениса, Д. Кифнера, Г.М. Купершляка-Юзовича, Е. Фолиаса, Г. Хана, а так же отраслевых методик, используемых за рубежом (рекомендации фирмы Бритиш газ, В310 и в России (рекомендации ВНИИГАЗа, методика ЦТД "Диаскан") позволил выявить общий рациональный алгоритм проведения оценки, общие недостатки методик и сформулировать задачи исследования.

Рассматривая недостатки методик, следует отметить, что при анализе дефектов не учитывается специфика геометрии поверхности дефектов и расположение их на поверхности трубопровода. В основу методик не заложена реальная физическая модель поведения материала в зоне дефекта, что затрудняет развитие и обобщение этих методик. В силу своей приближенности методики дают заниженную оценку прочности и не позволяют оценить реальную опасность дефектов. Заметим, что внутритрубная диагностика проводится на трубопроводах, находящихся в эксплуатации и выполняющих в данный момент свои производственные функции. В результате того, что используемые на сегодняшний день методики оценки опасности дефектов не ставят своей целью определение действительного предельного давления, с точки зрения производственников возникает противоречивая ситуация, когда при отсутствии аварии многие дефекты однозначно трактуются как недопустимые. Это ещё раз подтверждает, что ниболее полезной характеристикой степени опасности дефекта является величина реальной разрушающей нагрузки для трубы с данным дефектом.

Во второй главе разработаны унифицированные расчетные схемы дефектов типа поверхностной и внутристенной потери металла и алгоритмы применения МКЭ к расчету НДС трубопроводов в зоне дефектов с учетом реальной геометрии дефектов, реальной диаграммы поведения материала, специфики ситуаций расположения дефектов в зоне сварных швов и особенностей нагружения конструкции, а также даны общие рекомендации для проведения сравнительной оценки опасности дефектов, сформулированные на базе численных экспериментов .

В третьей главе решены задачи оценки предельных давлений для труб с гладкими и острыми дефетами с использованием различных теорий прочности и критериев механики разрушения, а также даны рекомендации о возможностях применения критериев в зависимости от конфигураций дефектов .

В четвертой главе изложена методика и результаты экспериментальных исследований характера разрушения трубных сталей 17ГС и ХбО в зонах различных концентраторов и сварных швов, проанализированы известные деформационные критерии разрушения по работам A.C. Куркина, Ф. Макклин-тока, H.A. Махутова, Е.М. Морозова, В. Сотэ и предложен оригинальный деформационный критерий для описания разрушения трубных сталей в зонах гладких и острых дефектов.

В пятой главе изложен алгоритм методики оценки опасности локальных дефектов трубопроводов по предельному давлению, приведены результаты экспериментальной проверки разработанной методики и результаты сравнительного анализа с существующими методиками, а также обоснованы преимущества оценки степени опасности дефектов труб по действительному предельному давлению с точки зрения современных концепций принятия управленческих решений.

Достоверность результатов исследования вытекает из обоснованности использованных теоретических положений и математических методов и подтверждена численными экспериментами по оценке сходимости и точности разработанных алгоритмов, а также - сравнительным анализом расчетных результатов с имеющимися экспериментальными данными других авторов по определению разрушающих давлений для труб с дефектами стенок.

Практическая ценность диссертационной работы состоит в том, что создана обобщенная методика численного расчета предельных давлений для труб с различного типа локальными дефектами стенок. Знание значений предельных давлений для труб с каждым типом дефектов позволит определить истинную степень опасности каждого дефекта, характеризуемую коэффициентом запаса прочности по предельным нагрузкам, рационально установить очередность выборочного ремонта и повысить уровень сервиса нефтегазотранспортной системы. Разработанные подходы к оценке опасности дефектов реализованы в виде программного комплекса, позволяющего определять степень опасности дефекта. Комплекс прост в эксплуатации, работает в системе Windows и может быть установлен на любой персональный компьютер. Результаты работы в виде алгоритмов численных расчетов и комплекса программ переданы ОАО "Транснефтепродукт" для практического использования, а также используются в учебном процессе РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина.

В ходе выполнения диссертационной работы результаты исследований докладывались на Всероссийских конференциях: "Актуальные проблемы состояния и развития нефтяного и газового комплекса России" в 1994, 1995, 1997, 1998, 2001 годах, на международных конференциях "Энергодиагностика" в 1994 и1998 годах, на международном конгрессе "Защита-98" в 1998 году, а также на отчетной конференции-выставки по подпрограмме "Топливо и энергетика" научно-технической

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основе анализа существующих подходов к оценке опасности локальных дефектов трубопроводов установлено, что теоретически обоснованная методика оценки должна базироваться на численном анализе напряженно - деформированного состояния в зоне дефектов и критерии прочности, пригодным для описания процесса разрушения в зоне потери металла с любой конфигурацией поверхности.

2. Разработаны унифицированные расчетные схемы и алгоритмы применения МКЭ к расчету НДС сварных трубопроводов в зоне дефектов типа поверхностной и внутристенной потери металла с учетом реальной геометрии дефектов, реальной диаграммы поведения материала, специфики ситуаций расположения дефектов в зоне сварных швов и особенностей нагружения конструкции. При составлении расчетных схем внутристенных дефектов использован оригинальный способ их моделирования фиктивными конечными элементами.

3. На основе численных экспериментов сформулированны рекомендации по проведению сравнительной оценки опасности локальных дефектов труб, позволяющие ранжировать дефекты по степени опасности.

4 . По результатам оценки опасности дефектов труб определены области применимости различных критериев механики разрушения в зависимости от глубины и конфигурации поверхности дефекта.

5. Разработан алгоритм оценки несущей способности труб по критерию "гарантированной прочности", в основе которого лежит предположение наличия в металле труб поверхностных трещин, размером менее 3 мм.

6. Получены новые экспериментальные данные о характере разрушения образцов трубных сталей 17ГС и ХбО, находившихся длительное время в эксплуатации, в зонах 20-и различных концентраторов и сварных швов, а также определены реальные диаграммы деформирования сталей. Исследования показали, что механизм разрушения трубных сталей в нормальных условиях при статическом нагружении связан с появлением и развитием пластических деформаций и при разработке подхода к оценке прочности дефектных труб будет наиболее удобен деформационный критерий.

7. Численный анализ НДС в зоне концентраторов показал, что разрушение в зоне острого концентратора наступает при накопленной деформации равной 1-2 % и при эквивалентном напряжении значительно меньшим предела прочности. Соотношение значений главных напряжений говорит о ярко выраженном объемном характере напряженных состоянии в вершинах острых концентраторов. С увеличением пологости концентратора уменьшается степень объемности НДС и увеличивается значение накопленной пластической деформации на момент разрыва.

8. Разработан деформационный критерий разрушения трубных сталей, применимый для оценки прочности образцов с гладкими и острыми концентраторами. Согласно критерию разрушение происходит, когда значение интенсивности накопленной пластической деформации в вершине концентратора превышает критическое значение. В свою очередь критическое значение накопленной пластической деформации зависит от степени объемности напряженного состояния, характеризуемой параметром Надаи-Лоде.

9. Разработана методика определения степени опасности дефектов по предельному давлению, рассчитываемому на основе численного анализа НДС в зоне дефекта и предложенному деформационному критерию.

258

10. Методика определения степени опасности дефектов по предельному давлению реализована в виде программного комплекса и внедрена на предприятиях АК " Транснефтепродукт ".

11. Основными преимуществами разработанной методики оценки опасности дефектов в сравнении с существующими являются: более высокая точность оценки величин разрушающих давлений для дефектных труб и возможность использования методики для оценки прочности дефектных труб из новых материалов, нестандартных толщин и диаметров, без проведения предварительных корректирующих натурных испытаний.

1. Аварийно - восстановительный ремонт магистральных нефтепроводов/ А.Г. Гумеров, Х.А. Азметов, P.C. Гумеров, М.Г. Векштейн - М.:000 «Недра-Бизнесцентр», 1998.- 271с.

2. Баклагин И. М. Методы обнаружения утечек из трубопроводов //Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов1. М.:ВНИИОЭНГ)- 1973.- №7.

3. Березин B.JI., Суворов А.Ф. Сварка трубопроводов и конструкций.- М.:Недра, 1983.- 328 с.

4. Биргер И.А. Метод дополнительных деформаций в задачах теории пластичности //Изв. АН СССР. ОТН. Механика и машиностроение.- 1963.- № 1.

5. Бодрихин Н.Г, Смирнов А.Х., Стеклов О.И. Величина допустимых сварочных дефектов в сооружениях, эксплуатируемых в коррозионных средах //Строительство трубопроводов.- 1986.- № 12.- С.33.

6. Бордубанов В.Г. Несущая способность труб с поверхностным повреждением. Методы оценки //Строительство трубопроводов.- 1986.- № 8.- С.36-37.

7. Бородавкин П.П., Синюков A.M. Прочность магистральных трубопроводов.- М.гНедра, 1984.- 245 с.

8. Броек Д. Основы механики разрушения. М.:Высшая школа, 1980.- 368 с.

9. Вайсберг П. М. Система диагностики и технической инспекции магистральных газопроводов //Газовая промышленность.- 1997.- №5.- С.38-40.

10. Васин Е. С. Определение опасности дефектов стенки труб магистральных нефтепроводов по данным дефектоскопов «Ультраскан» //Трубопроводный транспорт нефти.-1997.- №9- С.24-27.

11. Велиюлин И.И. Совершенствование методов ремонта газопроводов. М.:Нефть и газ, 1997. 223 с.

12. Велиюлин И.И., Седых А.Д., Алыпанов А.П., Магдалин-ская И.В., Сафаров A.C. Статистический анализ размеров дефектов при разрушении магистральных трубопроводов //Транспорт и подземное хранение газа

13. М.:ВНИИЭГазпром)- 1989.- №6.- С.6-14.

14. Вычислительные методы в механике разрушения /Под ред. С. Алтури М.: Мир, 1990, 392 с.

15. Вязунов Е. В., Дымшиц JI. А. Магистральные нефтепроводы Западной Европы //Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов (М.:ВНИИ0ЭНГ) 1974.

16. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы.-М.:Мир, 1984.- 428 с.

17. Гетман А.Ф., Козин Ю.Н. Неразрушающий контроль и безопасность эксплуатации сосудов и трубопроводов давления.- М.:Энергоатомиздат, 1997.- 288 с.

18. ГОСТ 10243-75 Сталь. Методы испытаний и оценки макроструктуры.

19. ГОСТ 154 67-7 9 Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения.

20. ГОСТ 8233-56 Сталь. Эталоны микроструктуры.

21. Гудков A.A. Трещиностойкость стали.- М.:Металлургия, 1989.-376 с.

22. Даффи А., Эйбер Р., Макси У. О поведении дефектов в сосудах давления // Новые методы оценки сопротивления металлов хрупкому разрушению.- М.: Мир, 1972.- С. 301332.

23. Денис Руди М. Оценка допустимости коррозионных дефектов //Трубопроводный транспорт нефти.- 1997.- №4 .-С.28-34.

24. Дефектность труб нефтепроводов и методы их ремонта /А.Г. Гумеров, K.M. Ямалеев, P.C. Гумеров, Х.А. Азметов М.:«Недра-Бизнесцентр», 1998- 252 с.

25. Динков В.А., Иванцов О.М. Время новому поколению газопроводов // Газовая промышленность.- 1997.- № 9.1. С. 15-16.

26. Заец А. Ф. Натурные испытания технологических трубопроводов, имеющих дефекты //Транспорт и подземное хранение газа.- 1996.- № 1-2.- С.21-24.

27. Заец А.Ф., Курганова И.Н., Харионовский В.В. Комплексный анализ ресурса трубопроводов КС, имеющих дефекты //Газовая промышленность.- 1996.- № 9-10.- С. 3740.

28. Зайцев К.И. О старении труб магистральных нефтегазопроводов //Строительство трубопроводов.- 1994.- № 6.- С.2-5.

29. Захаров М. Н. Концепция механизма принятия решений о выборочном ремонте магистральных трубопроводов //Нефть, газ и бизнес. 2000.- №4.- С.23-28.

30. Захаров М. Н., Лукьянов В.А. Оценка прочности труб с выявлеными внутритрубной диагностикой дефектами // Защита от коррозии и охрана окружающей среды. 1997.- № 1-2.- С. 9-11.

31. Захаров М.Н. Контроллинг на предприятии (на примере германского акционерного общества "Рургаз"). Методические указания. М. : Нефть и газ, 1996 - 19с.

32. Захаров М.Н. Критерий разрушения трубных сталей в зонах острых и гладких концентраторов // Изв. ВУЗов. Нефть и газ. 2000. - № 3. - С.74 -81.

33. Захаров М.Н. Методика оценки опасности расслоений в металле труб газонефтепроводов //Транспорт и хранение нефтепродуктов. 1997.- № 4-5.- С.37-39.

34. Захаров M.H. Оценка разрушающего давления для трубопроводов с дефектами стенок. НТС "Транспорт и подземное хранение газа." М.: ИРЦ Газпром, 2001.- №1.- С.8-14.

35. Захаров М.Н. Применение метода конечных элементов к расчету на прочность статически неопределимых балок. Методические указания. М. : ГАНГ им. И.М. Губкина, 1993. - 12с.

36. Захаров М.Н. Работоспособность магистральных трубопроводов с локальными дефектами //Тезисы докладов 4-й конференции "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России".- Москва, 2001.-Сек.3-С. 22 .

37. Захаров М.Н. Решение задачи о кристаллизации осесим-метричной отливки под давлением методом конечных элементов // Изв.ВУЗов. Машиностроение. 1987. - № 5. -С.85 -88.

38. Захаров М.Н., Лукьянов В.А. Выбор критерия прочности для оценки несущей способности труб с трещиноподобными дефектами // Вторая международная конференция "Энергодиагностика и Condition Monitoring": Сборник трудов. М. 1999.- Т.4.-Ч.2 - С.176-182.

39. Захаров М.Н., Лукьянов В.А. Проблема оценки работоспособности линейных участков трубопроводов с дефектами труб //Тезисы докладов 3-его Международного конгреса "Защита 98".- Москва, 1998.- Сек.1- С. 30.

40. Захаров М.Н., Лукьянов В.А. Прочность магистральных трубопроводов с локальными дефектами //Надежность и сертификация оборудования для нефти и газа.- 2000.- №12.- С.51-55.

41. Захаров М.Н., Лукьянов В.А. Прочность сосудов и трубопроводов с дефектами стенок в нефтегазовых производствах. М.:ГУП Изд-во "Нефть и газ" РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2000.- 216 с.

42. Захаров М.Н., Лукьянов В.А., Макаров Г.И. Разработка единого подхода к оценке прочности сварных газонефтепроводов с локальными дефектами различных типов

43. Тезисы докладов 3-ей конференции "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России".-Москва, 1998.-Сек.5- С.31.

44. Захаров М.Н., Лукьянов В.А., Писаревский В.М. Оценка опасности локальных дефектов трубопроводов //Нефтяное хозяйство. 1997. - № 2. - С.39-40.

45. Захаров М.Н., Писаревский В.М. К расчету напряжений в трубе при наличии коррозионных дефектов //Первая международная конференция "Энергодиагностика": Сборник трудов. М. 1995.- Т.2 - С.349-351.

46. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация.- М.:Мир, 1986.- 318 с.

47. Зенкевич O.K. Метод конечных элементов в технике.-М.:Мир, 1975.-541 с.

48. Иванов В.А., Конев A.B. Исследование характера разрушений и рекомендации по повышению надежности контроля газопроводов Западной Сибири //Нефть и газ.- 1997.- № 2.- С.54-59.

49. Иванцов О.М. Надежность строительных конструкций магистральных трубопроводов. М.гНедра, 1985.-231 с.

50. Иванцов О.М., Харионовский В.В., Черний В.П. Сопоставление методик расчета магистральных трубопроводов по нормам России, США, Канады и европейских стран.- М. : ИРЦ Газпром, 1996. 51 с.

51. Ильюшин A.A. Пластичность.- М.:Изд-во АН СССР, 1962.

52. Инструкция по освидетельствованию, отбраковке и ремонту труб в процессе эксплуатации и капитального ремонта линейной части магистральных газопроводов. М. : ВНИИГаз, 1991.

53. Инструкция по применению стальных труб в газовой и нефтяной промышленности.- М.:ВНИИГАЗ, 1992. 31 с.

54. Качанов JI.M. Основы теории пластичности.- М.:Наука, 1969.

55. Коррозионное растрескивание на магистральных газопроводах /A.C. Болотов, В.Н. Розов, К. Коатес и др. //Газовая промышленность.- 1994.- № 6.- С.12-14.

56. Коррозионное растрескивание под напряжением металла труб /А.Д. Седых, Н.П. Лякишев, М.М. Кантор, В.Г. Антонов //Газовая промышленность.- 1997.- № 6.- С.43-46.

57. Купершляк-Юзефович Г. М. , Разумов Ю. Г. Расчет разрушающего давления в газопроводах, поврежденных коррозийным растрескиванием под напряжением КНР //Строительство трубопроводов.- 1996.- № 6.- С.17-18.

58. Куркин С.А. Прочность сварных тонкостенных сосудов работающих под давлением.- М.:Машиностроение, 1976.184 с.

59. Куркин A.C., Жохов А.Г. Применение модели хрупкого и вязкого разрушения для расчета на прочность сварных конструкций // Сварочное производство.- 1995.- № 10.-С. 11-13.

60. Литвин И.Е. Влияние поверхностных коррозионных дефектов на несущую способность магистральных газопроводов. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук.- Москва, 1985.

61. Мавлютов P.P. Концентрация напряжений в элементах конструкций.- М.:Наука, 1996.- 240 с.

62. Макаров Г.И., Захаров М.Н. Прочность сварных магистральных трубопроводов с локальными гладкими и трещи-ноподобными дефектами //Тезисы докладов 3-его Международного конгреса "Защита 98".- Москва, 1998.- Сек.2-С. 4-5.

63. Макклинток Ф. Пластические аспекты разрушения //Разрушение. М.: Мир, 1976. Т. 3. С.67-262.

64. Малинин H.H. Прикладная теория пластичности и ползучести.- М.:Машиностроение, 1975,- 400 с.

65. Махутов H.A. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность.

66. М.Машиностроение, 1981.- 272 с.

67. Международный транслятор. Стали для нефтегазового оборудования /Под ред. В.Я. Киршенбаума, В.В. Ремизова М.:Центр "Наука и техника", 1998,- 459 с.

68. Методика обеспечения надежности газопроводов /В.В. Харионовский, И.Н. Курганова, О.М. Иванцов и др. //Строительство трубопроводов.- 1996.- № 4-5.- С.40-42.

69. Методика определения опасности повреждений стенки труб магистральных нефтепроводов по данным обследования внутритрубными дефектоскопами.- М.:АК "Транснефть", 1997.- 25 с.

70. Механика разрушения и прочность материалов. Справочное пособие. Том 3. / Под общей редакцией Панасюка

71. B.В.- Киев: Нукова думка, 1988.

72. Морозов Е.М., Никишков Г.П. Метод конечных элементов в механике разрушения.- М.: Наука, 1980. 256 с.

73. Назаров Д. Обзор современных программ конечно-элементного анализа //САПР и графика.- 2000.- № 2.1. C.52-55.

74. Неразрушающие методы контроля. Спецификатор различий в национальных стандартах разных стран /Под ред. В.Я. Кершенбаума М.: Центр "Наука и техника", 1992. Т.1. -235 с.

75. Неразрушающие методы контроля. Спецификатор различий в национальных стандартах разных стран /Под ред. H.A. Пугина М.: Центр "Наука и техника", 1992. Т.2. -160с.

76. Неразрушающие методы контроля. Спецификатор различий в национальных стандартах разных стран /Под ред. В.Я. Кершенбаума М.: Центр "Наука и техника", 1995. Т.З. -244 с.

77. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник /В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, В.Н. Филинов и др.

78. М.¡Машиностроение, 1995. -487 с.

79. Несущая способность кольцевых композитных сварных соединений труб большого диаметра /O.A. Бакши, Ю.И. Анисимов, A.B. Пуйко и др. //Сварочное производство.-1977.- № б.- С.12-14.

80. Николаев Г.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Расчет и проектирование. М.: Высш. шк., 1990.- 446с.

81. Новые подходы к диагностике дефектов в трубопроводах. Зарубежная информация //Трубопроводный транспорт нефти.- 1998.- № 7.- С.37-43.

82. Нотт Дж.Ф. Основы механики разрушения. М.¡Металлургия, 1978.- 256 е.

83. Обеспечение надежности функционирования системы нефтепродуктов на основе технической диагностики /А.К. Галлямов, К.В. Черняев, A.M. Шаммазов Уфа:Изд-во УГН-ТУ, 1998.- 600с.

84. Оден Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред.- М.:Мир, 1976.-464 с.

85. Определение механических свойств материала тонких мягких прослоек/ Г.В. Будкин, А.Н. Моношков, Н.К. Сма-гин и др. //Заводская лаборатория.- 1985.- №10.- С.79-81.

86. Определение прочности стыкового сварного соединения/ Д.М. Беленький, А.Н. Бескопыльный, Н.Л. Вернези, Л.Г. Шамраев //Сварочное производство.- 1997.- №2.- С.4-8.

87. Остсемин A.A. Сопротивление развитию трещин в зоне сварного соединения труб большого диаметра // Сварочное производство.- 1997.- № 2.- С.10-13.

88. Оценка допустимой глубины поверхностных дефектов для труб большого диаметра /Л.С. Лившиц, И.Г. Шрейбер, С.З. Подхалюзин и др. //Строительство трубопроводов.- 198 6.-№ 8.- С.37-38.

89. Оценка допустимой дефектности нефтепроводов с учетом их реальной нагруженности/ М.В. Шахматов, В.В. Ерофеев, K.M. Гумеров и др. //Строительство трубопроводов.-1991.- № 12.- С.39-41.

90. Оценка работоспособности участков нефтепродуктопрово-дов с дефектами труб /Бусыгин Г.Н., Захаров М.Н., Лукьянов В.А., Пудяков В.Л. // Транспорт и хранение нефтепродуктов. 1997.-№ 7.- С.14-18.

91. Партон В.З., Морозов Е.М. Механика упругопластическо-го разрушения.- М.:Наука, 1974.- 416 с.

92. Пашков Ю.В. Трещиностойкость сварных труб для газопроводов.- Автореферат дисс. доктора техн. наук.- М., 1996.- 42с.

93. Пирожков В.Г., Захаров М.Н. Расчеты на прочность при сложном сопротивлении. Учебное пособие.- М. : ГАНГ им. И.М. Губкина, 1992.- 45 с.

94. Плювинаж Г. Механика упругопластического разрушения.-М.:Мир, 1993.-450с.

95. Положение о технической диагностике линейной части магистральных газопроводов (1-ая редакция). М.: ВНИИ-ГАЗ, 1996.

96. Полозов В. А. Критерии опасности повреждений магистральных газопродуктопроводов //Газовая промышленность.- 1998.- № 6.- С.13-15.

97. Поляков В.Н. Парадоксы статистики разрушения трубопроводов //Газовая промышленность.- 1997,- № 6.- С. 2932 .

98. Полянский Р. П., Пастернак В.И. Трубы для нефтяной и газовой промышленности за рубежом.- М.:Недра, 1979.215 с.

99. Постнов В.А., Хархурим И.Я. Метод конечных элементов в расчетах судовых конструкций,- JI.:Судостроение, 1974.- 344 с.

100. Прогнозирование остаточного ресурса прочности магистральных газонефтепроводов с учетом продолжительности эксплуатации /Ю.И. Пашков, Ю.И. Анисимов, Г.А. Ланчаков и др. //Строительство трубопроводов.- 1996.- № 2,- С.2-5.

101. Промышленная логистика/ Под ред. A.A. Колобова -М. : Изд-во МГТУ им. Баумана, 1997.- 204 с.

102. Прочностные критерии в американских нормах проектирования нефтегазопроводов и их сопоставление с критериями российских норм СниП 2.05.0 6-85 /А. Айнбиндер, Б. Такса, П. Дальтон,В. Грин // Газовая промышленность.-1994.- №2.- С.31-34.

103. Рекомендации по оценке работоспособности дефектных участков газопроводов Р51-31323949-42-99. М.:0А0 «Газпром», 19 98.- 67с.

104. Рекомендации по оценке работоспособности участков газопроводов с дефектами типа овализации /В.В. Харио-новский, И.Н. Курганова, Д.И. Ремизов и др.

105. М.:ВНИИГАЗ, РАО «Газпром», 1996.

106. Романов К.И., Захаров М.Н. Применение метода конечных элементов к расчету процесса жидкой штамповки металлов //Вестник МГТУ. -1990. -№ 1. С.35-42.

107. Руководство по анализу результатов внутритрубной инспекции и оценки опасности дефектов. ВРД 39-1.10-00199.- М.:ОАО "Газпром".-1999.- 17 с.

108. Сегерлинд JI. Применение метода конечных элементов.-М.:Мир, 1979.- 392 с.

109. Система «УНИфон» для непрерывного контроля герметичности подводных переходов трубопроводов /A.M. Шамидов, Ф.М. Мугаалимов, Р.Н. Купафин, A.A. Абдулаев //Нефть и газ.- 1997.- №3.- с. 58-60.

110. Системная надежность трубопроводного транспорта углеводородов /В.Д. Черняев, К.В. Черняев, B.JI. Березин и др. М.:Недра, 1997. - 517 с.

111. Скугорова Л.П. Материалы для сооружения газонефтепроводов и хранилищ.- М.:Недра, 1983.- 343 с.

112. СНиП 2.05.06-85. Магистральные трубопроводы/ Госстрой СССР.- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985.-52с.

113. Сравнительные испытания прямошовных и спиральношов-ных труб /A.A. Груздев, Г.Г. Тарабрин, Н.Ф. Хохлов и др. //Трубопроводный транспорт нефти.- 1999.- № 7.1. С. 29-32.

114. Старение труб нефтепроводов/ А.Г. Гумеров, P.C. Зай-нуллин, K.M. Ямалеев, A.B. Росляков М.: Недра, 1995.218 с.

115. Стеклов О.И. Стойкость материалов и конструкций к коррозии под напряжением.- М.:Машиностроение, 1990.384 с.

116. Стренг Г., Фикс Дж. Теория метода конечных элементов.- М.:Мир, 1977.- 350 с.

117. Термопрочность деталей машин /И.А. Биргер, Б.Ф. Шорр, И.В. Демьянушко и др.- М.:Машиностоение, 1975.455 с.

118. Ученые ставят диагноз /В.В. Ерофеев, М.В. Шахматов, H.A. Гаскаров и др. //НИСОНГ.- 1999.- № 2.- С.16-18.

119. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов.- М.:Наука, 1986.- 512 с.

120. Хан Г., Саррат М., Розенфилд А. Критерии распространения трещин в цилиндрических сосудах давления // Новые методы оценки сопротивления металлов хрупкому разрушению." М.: Мир, 1972.- С.272-300.

121. Хелан К. Введение в механику разрушения.- М.:Мир, 1988.- 364с.

122. Худсон Д. Статистика для физиков.- М.:Мир, 1970.296 с.

123. Цыбенко A.C., Идесман A.B. Алгоритм решения задачи неизотермичекой термопластичности на основе метода конечных элементов //Проблемы прочности.-1983.- № 6.1. С. 38-42.

124. Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения.- М. : Наука, 1974.-640 с.

125. Черняев К. В., Байков И. Р. Оценка остаточного ресурса магистральных нефтепроводов //Трубопроводный транспорт нефти.- 1995.- №7.- С.12-16.

126. Шумайлов А. С. Обнаружение мест небольших утечек на магистральных нефтепроводах при эксплуатации //Труды ВНИИСПТнефть, вып. XXII «Надежность магистральных нефтепроводов» (Уфа) 1978.

127. Экономико-управленческие аспекты противоаварийных мероприятий и технической диагностики магистральных нефте- и газопроводов /Р.А. Воробьева, В.Ф. Дунаев,

128. М.В. Кротова, О.Н. Соколова М.:Изд-во "Нефть и газ", 1996.- 36 с.

129. Accurate assessment of significance of pipeline defects // Anti-corrosion. 1990, IX. - Vol. 37, № 9. -P. 4-6.

130. American National Standard. ASME B31.4 Liquid Transportation Systems for Hydrocarbons, Liquid Petroleum Gas, Anhydrous Ammonia and Alcohols.

131. American National Standard. ASME B31.8 Gas Transmission and Distribution Piping Systems.

132. American National Standard. ASME B31G Manual for Determining the Remaining Strength of Corroded Pipelines: A Supplement to B31, Code for Pressure Piping.

133. Folias E.S., Int. J. Fracture Mechs., 1, 104 (1965).

134. Mitchell J. L. Smart pigs getting smarter to meet operator demands // Pipe Line and Gas Industry. 1996, VI. - Vol. 79, №6. - P.37-41.

135. Описание вычислительной программы "Оценка конструктивной надежности газонефтепроводовс дефектами труб"

136. Вычислительная программа предназначена для оценки несущей способности труб с дефектами по различным критериям прочности. Программа позволяет проводить оценку для трёх типов дефектов каверны, вмятины и расслоения.

137. В качестве численного метода для проведения расчетов используется метод конечных элементов (МКЭ).

138. Программа написана на языке С++ и предназначена для работы в системе Windows.

139. Главное меню программы содержит следующие элементы и их компоненты:1. ФАЙЛ

140. Ввод исходных данных . Открыть файл с данными . Сохранить данные . Сохранить данные как . Сохранить результаты . Выход

141. РЕДАКТИРОВАНИЕ ДАННЫХ О дефекте О размерах дефекта ОЦЕНКА ОПАСНОСТИ ДЕФЕКТА

142. Упругий анализ с оценкой по допускаемым напряжениям Упругий анализ с оценкой по КИН

143. Упругий анализ с оценкой на гарантированную прочность Упругопластический анализ1. ПОМОЩЬ О программе.

144. Элемент главного меню «ФАЙЛ» и его компоненты не нуждаются в комментариях. Они являются стандартными для программ, работающих в среде Windows.

145. Уточните исиодпнв данные о трубе с дефектом•Н«гчвш,&гмие mpyScctpoSoga:1. Нададшбйииератта: ш 20Скм

146. ДсЩ 35СДзвания; . |1?ноя5ряШ ' OcoietMoetib®:

147. Модуль упрузоет, МПА |Ьъфф-.щиетг, Пуассока: .120jOOO

148. Гилижйние (ириешшщдг.) ¿ьфиша ji-jy1. Номер секции: jfji

149. Идентификатор fojmuma: ¡DEFEKT2 Прзрэлькэе усилие 6 ъщоеДк■ f йР ; i:. : !.1. Ш=|? мйедпйчр.ткгми, мыаэ|1фщ.ден1алдк. тек. раширзк.: ji.ie-0: Р«ючез эсВлеше. МПй: ' р! • Перегар г.ег-г-.ерат^р: ' Jo ~ Хищлм. utiims.ii мм: Наружшд рачеир юр^5хд. мм:53.

150. Про fM кюиуксдан матзрхшлшруБ j 3 э 21. МПа: 1

151. Пре дал rip очностг. лшлериэыа шзуб,1. М П ас " " ' ' 13 31. Ш14 .

152. Г)ГпНПГ:1 ¡41 Й iTi'-frfinTn flfl ПЧНП ft .25 ,. . ft". 1- 4irnwmfiDiin ^яфйкгад------ ---------——;----------------------------------------------tv Шперечяея каверна г Окррюе расслоение ■ „

153. Продольная каверт Продольное расслоение С Пзперечнсябжггаша ^ Поперечнаякабернае зоне сбарнозо'Дбзг Шиуи^шнлибмлшино с Приуи/ЮИОИ мбурнл 6 jUrlfc ибйрниаишЬсск1. Crmr.fi1. Рис. П.1

154. Поэтому на экране сразу после нажатия кнопки «ОК» появляется дополнительное окно (см. рис. П.2), в котором следует задать все необходимые параметры.

155. Что означает каждый из параметров можно легко установить по его названию и рисунку П.З.

156. Тип выбранного дефекта определяет порядок (специфику) ввода данных о геометрии дефекта (см. рис. П.4).~. Вбедите размеры сбарного шба и физж метал«.зон шва1. РАЗМЕРЫ СВАРНОГО ШВА !

157. Ширина, стружи Усиление снаружи Ширина бнргри1. Усиление Внутри

158. Расстояние от начала дефекта до центра сварного гиба1. Ширинаоколошо&нойзонырГ10

159. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ CBOVÍСТИА1. МЕТАЛЛА СВАРНОГО' ШВАШ1. Околощобнаязона- : '1. Зона, сбарноао ш&а1. Пр е дел текуче сти3701. Пр е дел пр очно сти 15^55

160. Относительное -------------4 —удлинение при jрэзрыбе ■ '1. Коэффициенттрещино стойко сти N351. Рис. П.2

161. Усиление сварного шва внутри

162. Ш ирина сварного шва внутри

163. Усиление сварного шва снаружиа Ш ирина сварного шва снаружи1. J 1. Глубина дефекта1. Рис. П.З

164. Термины: поперечная каверна, поперечная вмятина и окружное расслоение обозначают дефекты, вытянутые по окружности.

165. Термины: продольная каверна, продольная вмятина и продольное расслоение обозначают дефекты, вытянутые в направлении оси трубы.

166. Ввод исходных данных о дефекте

167. При внешней коррозии значения И; вводятся без знака. При внутренней коррозии значения вводятся со знаком минус (-). В одной расчетной схеме можно комбинировать внутреннюю и внешнюю коррозию (см. рис. П.7).

168. Для дефекта типа продольная вмятина вводятся значения глубин вмятины в сечении вмятины, перпендикулярном оси трубы, с шагом равным 7x0/4/48. Максимально допустимая для расчета ширина продольной вмятины равна 7гЕ)/4 (четверти периметра трубы).

169. При выпученной наружу вмятине значения глубин вводятся без знака.1. Рис. П.6г 1 1 t г-X-><-X-><->1. Рис. П.7

170. При вдавленной внутрь вмятине значения глубин вводятся со знаком минус (-). В одной расчетной схеме можно, как и в случае геометрического модели1. Рис. П. 8рования каверн, комбинировать выпученную и вдавленную вмятины.

171. Для дефекта типа продольное расслоение вводятся значения глубин расположения расслоения в сечении, перпендикулярном оси трубы, с шагом~ ' Максимально допустимая для расчета ширина продольного расслоения равна пО/А (четверть периметра трубы).

172. Внимание! При фиксации выхода расслоения на поверхностьсм. рис. П. 10) нужно задавать малую, но отличную от нуля глубину.

173. Число 48 выбрано потому что снаряды-дефектоскопы для труб диаметром 530 мм имеют 192 сенсора (ультразвуковых датчика), расположенных по окружности. На четверти окружности их 48.ис. П3.101. Рис. П. 101. Уточните разбивку

174. Внимание! Для некоторых расчетных схем процесс оценки опасности дефекта может продолжаться более часа.

175. При выборе оценки опасности дефекта по критерию «гарантированная прочность» необходимо задать тип трещиноподобного дефекта (полуэл

176. Выберите тип трещ ины -—------------------------—~

177. Эллиптическая Г Полуэллиптическаяглавном окне программы появляется информация, содержащая

178. Длина большой полаоси |ю . . сведения о дефекте и результаты

179. Длина малой полуоси. ; Г —' ; анализа в текстовом и графическом виде. Характер выдаваемой1. Г ' ОК. ! Cancel I ,г,;;г"|ф.-1 —--------------) информации зависит от вида кри

180. АКТ ВНЕДРЕНИЯ результатов диссертационной работы к.т.н. Захарова М.Н.

181. Методология оценки работоспособности магистральных трубопроводов с локальными дефектами».

182. Начальник производственного отдела ОАО «АК «Транснефтепродукт», к.т.н.28 февраля 2001 года.