Банахевич, Юрій Володимирович
Прогнозування залишкової міцності та довговічності ділянок нафтогазопроводів з дефектами за експлуатаційних умов : дис. ... д-ра техн. наук : спец. 05.15.13 "Трубопровідний транспорт, нафтогазосховища" : Дата захисту 30.06.11 / Ю. В. Банахевич. - Львів, 2011. - 367 с. - 315-373.
Мета і задачі дослідження - розробка наукових основ визначення напруженого стану і прогнозування залишкової міцності та довговічності труб і зварних з'єднань з тріщиноподібними дефектами на базі розвитку існуючих і створення нових методів оцінки їх роботоздатності.
Для досягнення поставленої в роботі мети необхідно розв'язати такі наукові задачі, спрямовані на вирішення важливої проблеми - забезпечення безаварійного функціонування трубопровідного транспорту:
- побудувати критеріальні співвідношення для визначення циклічної міцності ділянок трубопроводів з тріщинами та оцінки їх залишкового ресурсу з урахуванням випадковості навантаження в експлуатаційних умовах та дії двовісного двочастотного навантаження;
- дослідити закономірності впливу концентраторів напружень на період зародження і докритичного розвитку корозійно-механічної тріщини на поверхнях трубопроводів тривалої експлуатації;
- встановити залежності впливу на залишковий ресурс трубопроводу зародження та розвитку блістерів в умовах дії вологого сірководню з використанням запропонованої моделі кінетики їх поширення;
- визначити вплив геометричних параметрів тріщиноподібного дефекту на залишковий ресурс балкового переходу газопроводу за вітрового навантаження на основі розробленої моделі розрахунку періоду зародження і докритичного росту втомних тріщин;
- оцінити вплив геометрії тріщиноподібних дефектів та їх розміщення на коефіцієнти запасу міцності конкретних ділянок трубопроводів з тріщинами у зварних з'єднаннях з урахуванням змінних вздовж труби і за її товщиною залишкових напружень на основі розробленої методики;
- встановити значення усереднених на поверхні тріщини колових залишкових напружень і їх вплив на критичну кількість циклів навантаження труби внутрішнім тиском для прогнозування залишкового ресурсу зварних з'єднань трубопроводів з дефектами на основі запропонованих методик.
ЗМІСТ
Перелік умовних позначень та скорочень
Вступ
РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ МЕТОДІВ СУЧАСНОГО ДІАГНОСТУВАННЯ НАПРУЖЕНОГО СТАНУ, ЗАЛИШКОВОЇ МІЦНОСТІ ТА ДОВГОВІЧНОСТІ МАГІСТРАЛЬНИХ НАФТОГАЗОПРОВОДІВ З ДЕФЕКТАМИ ТА ОСНОВНІ ЗАДАЧІ ДОСЛІДЖЕННЯ
1.1. Умови експлуатації і пошкодженості магістральних трубопроводів
1.1.1. Умови експлуатації і пошкодженості газопроводів
1.1.2. Умови експлуатації і пошкодженості магістральних нафтопроводів
1.2. Деякі основні положення теорії тріщин
1.3. Деякі основні положення механіки втомного руйнування матеріалів
1.4. Методи оцінки технічного стану магістральних нафтогазопроводів
1.4.1. Руйнівні і неруйнівні методи
1.4.2. Теоретико-експериментальні методи визначення залишкових напружень
1.5. Основні задачі та напрямки досліджень
РОЗДІЛ 2. ВИЗНАЧЕННЯ НАПРУЖЕНОГО СТАНУ БІЛЯ ДЕФЕКТІВ В ТРУБАХ І РОЗРОБЛЕННЯ КРИТЕРІЇВ ОЦІНКИ ЇХ ЦИКЛІЧНОЇ МІЦНОСТІ ПРИ СИЛОВОМУ НАВАНТАЖЕННІ
2.1. Методи визначення напруженого стану і критерії залишкової міцності труб з тріщинами
2.1.1. Метод граничної інтерполяції в задачах теорії тріщин
2.1.2 Концентратори напружень в стінках труб магістральних трубопроводів
2.1.3. Критерій гранично-рівноважного стану тонкостінних елементів конструкцій з тріщинами за двохвісного розтягу
2.1.4. Оцінка коефіцієнтів інтенсивності напружень біля тріщин навколо порожнин
2.1.5. Визначення деформаційних параметрів біля півкільцевої мікротріщини навколо мікроямки в пружно-пластичному півпросторі
2.1.6. Визначення коефіцієнтів інтенсивності напружень біля системи поверхневих тріщин
2.2. Методи оцінки циклічної міцності і залишкового ресурсу труб при силовому навантаженні
2.2.1. Метод еквівалентних площ для знаходження періоду докритичного росту втомних тріщин в
трьохвимірному тілі
2.2.2. Визначення періоду зародження втомних тріщин біля сплюснутих концентраторів напружень
2.2.3. Критерій циклічної міцності тонкостінних елементів конструкцій з тріщинами
2.2.4. Циклічна міцність труб з тріщинами
Висновки до розділу 2
РОЗДІЛ 3. РОЗРАХУНКОВІ МОДЕЛІ ДЛЯ ОЦІНКИ ВПЛИВУ КОРОЗІЙНО-АГРЕСИВНИХ І ВОДЕНЬВМІСНИХ СЕРЕДОВИЩ НА ЗАЛИШКОВУ
ДОВГОВІЧНІСТЬ ТРУБ З ТРІЩИНАМИ
3.1. Деякі положення теорії електрохімічної корозії металів
3.2. Розрахункова модель для визначення періоду докритичного росту корозійно-механічних тріщин в металевих пластинах
3.3. Воднева деградація металевих матеріалів і її вплив на залишкову довговічність труб
3.4. Розрахункова модель для визначення кінетики поширення водневих блістерів в нафтогазопроводах
Висновки до розділу 3
РОЗДІЛ 4. МЕТОДИ РОЗРАХУНКУ ЗАЛИШКОВОГО РЕСУРСУ ТРУБ МАГІСТРАЛЬНИХ НАФТОГАЗОПРОВОДІВ З ДЕФЕКТАМИ З УРАХУВАННЯМ ОСОБЛИВОСТЕЙ ЕКСПЛУАТАЦІЙНОГО НАВАНТАЖЕННЯ
4.1. Дія фізико-хімічних факторів на труби магістральних газопроводів в реальних умовах експлуатації
4.2. Визначення залишкового ресурсу балкового переходу газопроводу поверхневим дефектом при вітровому
навантаженні
4.3. Визначення періоду росту корозійно-механічної тріщини з зовнішньої поверхні труби газопроводу через її стінку до розгерметизації
4.4. Визначення кінетики сірководневого розтріскування в стінках труб газопроводів
4.5. Розрахунок залишкового ресурсу труби газопроводу з врахуванням випадковості навантаження в реальних умовах експлуатації
4.6. Оцінка залишкового ресурсу труб магістральних нафтопроводів
4.6.1. Особливості навантаження труб нафтопроводів при їх експлуатації
4.6.2. Розрахункові моделі для визначення навантаження стінки труби нафтопроводу і її залишкового ресурсу
4.6.3. Оцінка залишкового ресурсу труби нафтопроводу і характеристик циклічної тріщиностійкості її матеріалу
4.6.4. Оцінка впливу параметрів перепомповування нафти в нафтопроводі на зміну його залишкового ресурсу 203
Висновки до розділу 4
РОЗДІЛ 5. ВИЗНАЧЕННЯ ЗАЛИШКОВИХ ТЕХНОЛОГІЧНИХ НАПРУЖЕНЬ У ЗВАРНИХ З'ЄДНАННЯХ МАГІСТРАЛЬНИХ
ТРУБОПРОВОДІВ
5.1. Обґрунтування умов достовірного застосування математичної моделі теорії оболонок для розрахунку залишкових напружень в зоні зварних з'єднань магістральних трубопроводів (МТ)
5.1.1. Аналіз рівня і розподілу тривісних залишкових напружень в зонах кільцевих зварних з'єднань МТ методом скінченних елементів
5.2. Математична модель теоретико-експериментального методу визначення залишкових напружень в зонах багатошарових кільцевих зварних швів МТ
5.2.1. Основне рівняння уточненої теорії оболонок з локалізованими осесиметричними залишковими несумісними деформаціями
5.2.2. Побудова розв'язків основного рівняння уточненої теорії оболонок для заданих множин несумісних залишкових деформацій і формул для обчислення напружень і переміщень
5.2.3 Основне рівняння і їх розв'язки в рамках класичної теорії оболонок з локалізованими залишковими
деформаціями
5.3. Обернена задача відтворення рівня і розподілу залишкових напружень в зонах кільцевих зварних з'єднань труб з використанням експериментальної інформації, отриманої неруйнівними методами
5.4. Оцінка впливу градієнтів та ширини зон локалізації несумісних залишкових деформацій на рівень і розподіл залишкових напружень в зонах кільцевих зварних швів трубопроводів
Висновки до розділу 5
РОЗДІЛ 6. ТЕОРЕТИКО-ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ВИЗНАЧЕННЯ ЗАЛИШКОВИХ НАПРУЖЕНЬ БАГАТОШАРОВИХ КІЛЬЦЕВИХ
ЗВАРНИХ З'ЄДНАНЬ ДІЛЯНОК ТРУБОПРОВОДІВ
6.1. Оцінка точності визначення напруженого стану трубопроводів
6.2. Дослідно-вимірювальний комплекс оцінки точності визначення напруженого стану трубопроводів
6.2.1. Визначення напруженого стану в металі котушок дослідного резервуару за допомогою електричних тензометрів
6.2.2. Визначення залишкових напружень в зоні кільцевих швів резервуара і дослідних котушок
6.3. Практичні заходи щодо підвищення надійності трубопроводів тривалої експлуатації
Висновки до розділу 6
РОЗДІЛ 7. ДІАГНОСТУВАННЯ ЗАЛИШКОВИХ НАПРУЖЕНЬ В ЗОНАХ КІЛЬЦЕВИХ ЗВАРНИХ З'ЄДНАНЬ МАГІСТРАЛЬНИХ
ТРУБОПРОВОДІВ ТА ОЦІНКА ЇХ ВПЛИВУ НА СТАТИЧНУ МІЦНІСТЬ І ДОВГОВІЧНІСТЬ ДІЛЯНОК ТРУБОПРОВОДІВ З
ДЕФЕКТАМИ В ТАКИХ ЗОНАХ
7.1. Критеріальні співвідношення оцінки статичної міцності ділянок магістральних трубопроводів з дефектами типу тріщин в зонах зварних швів
7.2. Оцінка впливу залишкових напружень на міцність ділянок трубопроводів зі зварними з'єднаннями з осьовими поверхневими тріщинами в зоні зварного шва
7.2.1. Ділянка трубопроводу з зовнішньою осьовою поверхневою тріщиною у зварному шві
7.2.2. Ділянка трубопроводу з внутрішньою осьовою тріщиною у зварному з'єднанні
7.3. Вплив залишкових напружень на міцність ділянки трубопроводу з кільцевою поверхневою тріщиною
у зварному шві
7.4. Оцінка впливу залишкових напружень на довговічність ділянок труби з тріщиною у зварному шві
7.5. Розрахункова модель для визначення раціональних експлуатаційних параметрів роботи нафтопроводу з метою підвищення залишкового ресурсу зварних з'єднань
Висновки до розділу 7
ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
ДОДАТКИ
