Повышение надежности нефтегазопроводов на основе применения вибрационной обработки сварных соединений в процессе ремонта трубопроводов

Хафизова, Олеся Фралитовна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Повышение надежности нефтегазопроводов на основе применения вибрационной обработки сварных соединений в процессе ремонта трубопроводов
ВАК РФ 25.00.19, Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ

Автореферат диссертации по теме "Повышение надежности нефтегазопроводов на основе применения вибрационной обработки сварных соединений в процессе ремонта трубопроводов"

На правах рукописи

ХАФИЗОВА Олеся Фралитовна

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ НЕФТЕГАЗОПРОВОДОВ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ РЕМОНТА ТРУБОПРОВОДОВ

Специальность 25.00.19 - Строительство и эксплуатация

неф}пегазопроводов, баз и хранилищ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

' 9 ИЮН 2011

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2011

4849726

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреяедении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном университете.

Научный руководитель —

доктор технических наук, старший научный сотрудник

Ведущая организация - ГУЛ «Институт проблем транспорта энергоресурсов».

Защита диссертации состоится 23 июня 2011 г. в 11 ч на заседании диссертационного совета Д 212.224.10 при Санкт-Петербургском государственном горном университете по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд.1160.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного университета.

Автореферат разослан 23 мая 2011 г.

Болобов Виктор Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Мустафин Фаниль Мухаметович,

кандидат технических наук

Василевич Александр Владимирович

диссертационного совета д-р техн. наук, доцент

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

А.К.НИКОЛАЕВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований

Ремонт изношенных участков магистральных нефтегазопроводов в ряде случаев приводит к необходимости их замены на новые участки из сталей, отличающихся по химическому составу и механическим свойствам от основного материала трубопровода. Получаемые при этом разнородные сварные соединения отличаются повышенным уровнем остаточных напряжений и пониженной сопротивляемостью к воздействию различных факторов, способствующих разрушению. Это приводит к снижению долговечности нефтегазопроводов как одного из основных показателей их надёжности. Качество соединений разнородных сталей зависит от степени различия их состава и механических свойств.

Для повышения остаточного ресурса нефтегазопроводов с соединениями разнородных сталей, в настоящее время используют послесварочную термическую обработку. Согласно нормативным документам на проведение сварочно-монтажных работ на промысловых и магистральных газопроводах, при сварке сталей, отличающихся по пределу прочности более чем на 80 МПа, необходимо проводить высокий отпуск, заключающийся в нагреве сварного соединения до температуры 575 - 600°С, выдержке в течение часа и последующем медленном охлаждении. Такой вид термической обработки является сложным и энергоемким процессом, который трудно осуществлять в полевых условиях.

Известно, что альтернативным методом снятия остаточных напряжений в сварных соединениях однородных сталей является вибрационная обработка свариваемых элементов, проводимая в процессе сварки. Большой вклад в изучение данного вопроса внесли Г.В. Сутырин, ВА. Судник, ВА. Винокуров, М.Н. Могильнер,

A.M. Файрушин, Я.А. Колесников, A.JI. Карпов, Z. Zhu, L. Chen, D. Rao, J. Xu, C. Ni, и другие. В работах В.Г. Полнова,

B.М. Сагалевича и других показано, что вибрационная обработка при сварке однородных сталей наиболее эффективна при частотах, близких к частоте собственных колебаний свариваемой конструкции.

В то же время, несмотря на свою простоту и значительный положительный эффект, вибрационная обработка как метод повышения надежности сварных соединений нефтегазопроводов практически не используется. В литературных источниках отсутствуют сведения о применении виброобработки при производстве сварных соединений из разнородных сталей. Поэтому проведение исследований по изучению влияния вибрации на качество соединений разнородных сталей и внедрение вибрационной обработки в технологию сварочно-монтажных работах на нефтегазопроводах является актуальной задачей.

Цель работы: повышение надежности эксплуатации нефтегазопроводов, имеющих соединения из разнородных сталей, путем применения их вибрационной обработки в процессе ремонта.

Задачи исследований:

1. Разработать метод обеспечения равной прочности соединений участков трубопровода, находящегося в длительной эксплуатации, и врезаемых при его ремонте участков трубы из более прочной стали.

2. Установить частоты собственных колебаний подвешенных на время сварочно-монтажных работ участков трубопроводов различных диаметров для выбора оптимального значения частоты вибрационной обработки соединения.

3. Определить влияние вибрационной обработки с частотой, близкой к частоте собственных колебаний участков трубопроводов, на надежность сварных соединений разнородных сталей.

4. Экспериментально изучить и сравнить влияние вибрационной и термической обработок на качество соединений разнородных трубопроводных сталей.

5. Разработать технологию сварочно-монтажных работ на нефтегазопроводах с применением вибрационной обработки.

Идея работы: долговечность и надёжность кольцевых соединений нефтегазопроводов из разнородных сталей следует обеспечивать за счет вибрационного воздействия в процессе сварки.

Научная новизна работы:

1. Установлена зависимость частот собственных колебаний

участков трубопроводов от их диаметров и длин, на основании которой определены необходимые частоты (50 - 360 Гц) вибрационной обработки свариваемых участков магистральных нефтегазопроводов из разнородных сталей для повышения качества их сварных соединений.

2. Установлено, что вибрационная обработка соединений разнородных сталей, проведенная с частотой, близкой к частоте собственных колебаний свариваемого участка трубопровода, повышает его долговечность до 4-х раз и может служить заменой термической обработке.

Защищаемые положения:

1. Для повышения надежности соединений магистральных нефтегазопроводов вибрационную обработку в процессе сварки следует вести с частотой, прямо пропорциональной диаметру трубопровода, близкой к частоте собственных колебаний свариваемого участка.

2. Применение вибрации с частотой 50...360 Гц в процессе сварочно-монтажных работ на участках нефтегазопроводов из разнородных сталей с диаметром от 720 мм до 1420 мм повышает до 4-х раз долговечность разнородных сварных соединений и способно заменить послесварочную термическую обработку.

Методы исследований

При решении поставленных задач использовался комплексный метод исследований, включающий анализ и обобщение данных по сварочно-монтажным работам на нефтегазопроводах и вибрационной обработке сварных соединений, стандартные методы определения механических свойств, а также рентгеноструктурный, электронно-микроскопический и рентгенофлуоресцентный методы анализа. Обработка результатов экспериментов проводилась с использованием метода регрессионного анализа.

Практическое значение работы:

• разработанная технология сварочно-монтажных работ с применением вибрационной обработки на участках нефтегазопроводов из разнородных сталей, которая позволяет снизить энергозатраты и исключить послесварочные операции;

• предложенный способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов (заявка на изобретение №2009128814/02 (040086)), заключающийся в направленности приложения вибрационного воздействия, обеспечивает повышение качества соединений разнородных сталей нефтегазопроводов.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на III Международном форуме «Образование, наука, производство» (Белгород, 2006); Всероссийском смотре-конкурсе научно-технического творчества студентов «Эврика-2006» (Новочеркасск, 2006); XII Республиканском конкурсе научных работ Республики Башкортостан - 2007 (Уфа, 2007); 61-й Студенческой Научной Конференции «Нефть и газ-2007» (Москва, 2007); 8-й Международной специализированной конференции «Нефтепереработка и нефтехимия» в рамках 7-го международного форума «ТЭК России» (Санкт-Петербург, 2007); Международном форум-конкурсе молодых учёных молодых ученых «Проблемы недропользования» (Санкт-Петербург, СПГГИ (ТУ), 2008); X Международной молодежной научно-технической конференции «Север-геоэкотех-2009» (Ухта, 2009); IV Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2008» (Уфа, 2007); международной научной конференции «60-й день горняка и металлурга» (Фрайберг, Германия, 2009); Немецком Аэрокосмическом центре DLR (Штутгарт, Германия, 2011) и др.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 19 научных работ, в том числе 3 статьи в журналах, входящих в перечень журналов ВАК Минобрнауки России, подана 1 заявка на изобретение.

Личный вклад соискателя состоит в создании экспериментального стенда, разработке методики, проведения экспериментальных исследований и обработке их результатов.

Реализация результатов работы

Разработанная технология сварочно-монтажных работ с применением вибрационной обработки может быть использована при ремонте нефтегазопроводов для исключения послесварочных операций.

Научные и практические результаты работы используются в учебном процессе СПГГУ при изучении дисциплины «Технология металлов и трубопроводно-строительных материалов» студентами специальности 130501.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения общим объемом 111 страниц, содержит 13 таблиц, 37 рисунков, а также список литературы из 145 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована ее актуальность, определены цель, идея, задачи, изложены защищаемые положения, научная новизна и практическая значимость.

Первая глава посвящена анализу специфики сварочно-монтажных работ при ремонте нефтегазопроводов. Рассмотрены применяемые виды сварки, а также сложности, возникающие при замене аварийных участков трубопроводов в случае необходимости сварки разнородных сталей. Получаемые при этом сварные соединения характеризуются повышенным уровнем остаточных напряжений и пониженной сопротивляемостью к инициаторам разрушения, что приводит к снижению долговечности свариваемого участка трубопровода. Для повышения качества сварных соединений разнородных сталей в настоящее время проводят после-сварочную термическую обработку. Согласно нормативным документам на проведение сварочно-монтажных работ на магистральных газопроводах, при сварке сталей, отличающихся по пределу прочности более чем на 80 МПа, необходимо проводить послесварочный высокий отпуск, заключающийся в нагреве сварного соединения до температуры 575 - 600°С, выдержке в течение часа и последующем медленном охлаждении. В связи с тем, что термическая обработка является энергоемким процессом, трудно осуществимым в полевых

условиях, была поставлена задача замены используемой термической обработки сварных соединений из разнородных сталей на более доступный и менее трудозатратный метод снижения остаточных напряжений с целью повышения долговечности свариваемых участков трубопроводов.

На основании анализа существующих методов снижения остаточных напряжений в сварных соединениях делается вывод, что наиболее эффективным из них является вибрационная обработка свариваемых элементов из однородных сталей, проводимая в процессе сварки. При этом ее следует осуществлять с частотой, близкой к частоте собственных колебаний свариваемой конструкции. Сведений о вибрационной обработке соединений из разнородных сталей в литературе не обнаружено, а сам метод вибрационной обработки, несмотря на его простоту и значительный положительный эффект, при проведении сварочно-монтажных работ на нефтегазопроводах не используется.

Поэтому исследование влияния вибрационной обработки на качество соединений из разнородных трубопроводных сталей, а также ее внедрение в технологический процесс сварочно-монтажных работах на нефтегазопроводах является актуальной задачей.

Во второй главе представлен расчет частоты собственных колебаний свариваемых участков трубопровода, близкой к которым необходимо проводить вибрационную обработку сварного соединения. Расчет проведен для трубопроводов различных диаметров. Удерживаемый на тросах участок трубопровода, в средней части которого ведутся сварочно-монтажные работы, моделируется балкой длиной /, жестко защемленной с обоих концов, с поперечной распределенной по некоторому закону нагрузкой q=q(x). Расчетная схема представлена на рис.1.

Частоты собственных колебаний балки рассчитываются при решении уравнения, выведенного для колонны бурильных труб, с учетом граничных условий, определяемых формой закрепления концов участка трубопровода

y(x,t) = u(x)smkt, (1)

где и(х) - неизвестная форма колебаний; к - неизвестная частота собственных колебаний балки, рад/с.

пУ

q=qlx)

dx \ 2 \6

Рис. 1 Расчетная схема для решения задачи о поперечных колебаниях участка трубопровода: 1-концы магистрального трубопровода; 2-ввариваемый фрагмент трубопровода; 3-сварныс швы; 4-тросы для спуска и стыковки (прихватки) ввариваемого фрагмента; 5-стропы; >(x)-iiponio в сечении х; 6 - изогнутая ось трубопровода; /-длина участка трубопровода между местами закреплений на нем строп

В результате получается трансцендентное уравнение

COSV =

chv '

(2)

где v = I ■ 4,

рк2 (Е7)

которое может служить для отыскания

безразмерных чисел v, что наиболее просто осуществить графически (рис. 2).

Из графика (рис. 2) следует, что в диапазоне от + 1 до - 1 функция 1/chv асимптотически приближается к оси абсцисс (у), пересекая график косинусоиды (cosv) и образуя на пересечениях искомые величины v : vl, v2,...,vH, то есть образуется множественный спектр характеристических чисел, первое из которых V! = 4,73. Для определения других чисел можно использовать приближенную формулу:

2и +1 л , « -

vn =-п, где п = 1,2,3,..

■1

Рис. 2. Графическое решение уравнения (2): 1 - 1 /с/г v; 2 - cos v

Искомая частота собственных колебаний участка трубопровода при внешнем воздействии на него определится из выражения:

Расчет производился для стальных труб диаметров, используемых при прокладке отечественных магистральных нефтегазопроводов (от 720 до 1420 мм). За длину I (5 и 10 м) подвешенного участка принимали имеющие место в реальных условиях граничные расстояния между точками закрепления трубопровода тросами при его подъеме со дна траншеи на время сварочно-монтажных работ на нефтегазопроводах. Значение модуля упругости Е при растяжении-сжатии трубопроводной стали считали равным 200 ГПа. Осевые моменты инерции сечений труб выбранных диаметров рассчитывали по формуле J = 0,05D4(l-a4), где а = d/D - отношение внутреннего диаметра трубы к внешнему. При расчете массы единицы длины трубопровода плотность стали р принимали равной 7850 кг/м3.

Результаты расчета/, по формуле (4) при первом значении характеристических чисел (v,) и, соответственно, для первого

(4)

(основного) значения частот собственных колебаний подвешенного участка трубопроводов представлены в рис. 3.

In ■ Га

О -,-.-1-.-,-,-rJ

800 900 1000 1100 1200 1300 1400

Dn. мм

Рис. 3. Зависимость частоты собственных колебаний/„ от номинального размера трубы Д, и длины участка /

С увеличением номинального диаметра трубы частота

собственных колебаний участка трубопровода f,„ подвешенного на время сварочно-монтажных работ, возрастает, принимая значения от | 50 до 360 Гц для всех диаметров отечественных магистральных I трубопроводов. При этом изменение толщины стенки трубы (8 = I 5.... 16 мм) на величине f„, практически, не сказывается. В то же [ время изменение расстояния между точками закрепления тросов на поднимаемом участке трубопровода (длины Г) на значении частоты собственных колебаний сказывается весьма существенно. I В третьей главе представлена схема экспериментального

I стенда (рис. 4), изготовленного в СПГГУ (Санкт-Петербург) для ' проведения сварки с вибрацией с частотой /, приближающейся к ; частоте собственных колебаний fc системы, которую можно регулировать и устанавливать близкой к частоте собственных колебаний/„ свариваемых участков реальных нефтегазопроводов. Экспериментальные исследования влияния вибрационной обработки на усталостную выносливость, ударную вязкость при отрицательных температурах, микроструктуру различных зон сварных соединений и другие основные механические свойства сварных соединений разнородных трубопроводных сталей проводились в Немецком аэрокосмическом центре DLR (Штутгарт, Германия), СПбГПУ

400

(Санкт-Петербург) и Фрайбергской горной академии (Фрайберг, Германия).

сталей: 1-свариваемые листовые заготовки; 2-электрододержатель;

3-электродвигатель; 4 -дебаланс; 5-сменные стальные пластины; 6-выпрямитель сварочный; 7-основание; 8-крышка сварочного стола; 9-преобразователь частоты;

1О-датчик вибрации AMTest-2

Свариваемые листовые заготовки 1 из выбранных трубопроводных материалов жестко крепились к крышке стола 8 и подвергались во время сварки вынужденным колебаниям относительно неподвижного массивного основания 7. К крышке стола устанавливался асинхронный электрический двигатель переменного тока 3, на валу которого находился дебаланс 4, который являлся источником колебаний. Перемещением центра массы дебаланса изменялась амплитуда а задаваемых колебаний (атах=62 мкм). Частота вынужденных колебаний/системы (свариваемых заготовок, крышки стола и электродвигателя) совпадала с частотой со вращения вала двигателя, которая, в свою очередь, регулировалась с помощью преобразователя частоты 9. Значение / регистрировалось датчиком вибрации AMTest-2 10. Частота собственных колебаний fc системы регулировалась изменением ее жесткости к, что достигалось варьированием количества /Упластан 5, соединяющих крышку стола с основанием.

При количестве пластин, равным N=2, и частоте вращения вала двигателя а>=3000 об/мин, частота вынужденных колебаний

системы была равной 50 Гц, близкой к частоте собственных колебаний системы (fc = 8,3 Гц) и участка трубопровода диаметром 820 мм и длиной /=10 м (/«=53 Гц).

Объектом исследований являлись сварные соединения, изготовленные из пластин (8=8-10 мм) трубопроводных сталей: 20 и 16ГС, а также СтЗсп и 10Г2ФБ, различающихся по пределу прочности на 90 и 240 МПа, соответственно. Таким образом, моделировали сварные соединения, получаемые при замене изношенных участков трубопроводов на новые из более прочных сталей. Для сравнения соединения разнородных сталей изготавливались без обработки, с послесварочной термической обработкой и с вибрационной обработкой с частотами 50, 100, 160 Гц.

Сварка пластин осуществлялась встык методом ручной электродуговой сварки в три прохода с использованием электродов марок Э50А-ОГПЭ-01 и Э50А-УОНИИ-13/55. Полученные соединения разнородных сталей разрезали в поперечном направлении относительно сварного шва на полосы, из которых изготавливали образцы для соответствующих механических испытаний.

Для исследования влияния вибрационной обработки на усталостную выносливость, как на параметр, определяющий долговечность и надежность как соединения, так всего участка трубопровода в целом, образцы со сварным швом после той или иной обработки подвергали циклическим нагрузкам растяжения - сжатия, что моделировало воздействие давления рабочей среды на стенки трубопровода.

Максимальное напряжение, которое возникало в рабочей зоне образцов при циклических нагрузках устанавливали исходя из экспериментального определения предела прочности материала наименее прочной стали сварного соединения стах = 0,4 ав. Такое напряжение заведомо превышало уровень допустимых напряжений од0п, которые могут возникать в стенках нефтегазопровода из данного материала при перекачке продукта.

Как следует из результатов испытаний на усталостную выносливость (табл. 1), вибрационная обработка сварных соеди-

нений, проведенная с частотой, близкой к частоте собственных колебаний системы, до 4-х раз повышает число циклов нагружений, которое может выдержать соединение до разрушения.

Таблица 1

Результаты испытаний образцов из сварных соединений сталей СтЗсп - 10Г2ФБ на усталостную выносливость

Режим обработки Количество циклов до разрушения N

1 2 3

Без обработки 0,328096-Ю6 0,257369-106 -

С термической обработкой 1,075'106 >1-Ю6 > 1-ю6

С вибрационной обработкой > МО6 >(1-7)-106 > 1-ю6

Вторым основным параметром, определяющим надежность соединения, является ударная вязкость его различных зон. Для ее определения образцы с V-образным надрезом, вырезанные из различных зон соединения, подвергали испытаниям на ударный изгиб при температуре минус 20°С. Такой уровень температур, согласно нормативным документам, отвечает требованиям к проведению испытаний трубопроводных сталей.

Зависимость ударной вязкости при температуре минус 20°С различных зон сварного соединения разнородных сталей от вида обработки и частоты виброобработки в процессе сварки иллюстрируют гистограммы, представленные на рис. 5, 6.

Как следует из рис.5,6 применение вибрационной обработки повышает ударную вязкость как металла сварного шва, так и зоны термического влияния обеих сталей. Причем наибольший эффект (рост KCV металла сварного шва до 105 %) достигается при частоте вибрационной обработки ^=50 Гц, наиболее близкой к частоте собственных колебаний системы (fc~ 22 Гц).

Кроме того проводились испытания для определения прочностных свойств различных зон сварного соединения и их микроструктуры. Результаты микроструктурного анализа сварного шва показали, что применение виброобработки с частотами 50 и 100 Гц, близкими к частоте собственных колебаний системы, способствует измельчению зерна.

KCV, Дж/см2 140

i-1 безв.о.

77777' В.<) /=50 Гц СШЕЗ т.о.

KCV, Дж/см2 180

I без в.о. ezzza в.о.^=50 Гц ■ н о / 100 Гц

Ksssa в.о./И60 Гц

Сталь 20--ЗТВ1

ЗТВ2—-16ГС

Рис. 5 Зависимости ударной вязкости KCV металла шва и зон термического влияния ЗТВ1 и ЗТВ2 соединения разнородных сталей СтЗсп-10Г2ФБ в зависимости от вида обработки: вибрационной обработки (в.о.), термической обработки (т.о.)

Рис. 6 Зависимости ударной вязкости KCV металла шва и зон термического влияния ЗТВ1 и ЗТВ2 соединения разнородных сталей Сталь20-16ГС от частоты вибрационной обработки (в.о.) /

Испытания образцов на растяжение (рис. 7, 8) показали, что применение виброобработки с частотой, близкой к частоте собственных колебаний системы /0 приводит к увеличению условного предела текучести (002) ПРИ неизменной величине предела прочности (ов) металла сварного шва.

я, МПа

700 •

CZZZ2 Предел тскучест МПа г. > Предел прочности, МПа

и, МПа

700

tzzzz Предел текучести, МПа ' Предел прочности, МПа

600

без обработки с вибрационной с термической обработкой обработкой

Рис. 7 Прочностные характеристики (а02. ов) металла сварного шва соединений сталей СтЗсп-10Г2ФБ в зависимости от вида обработки

f, Гц

Рис. 8 Прочностные характеристики (°о,2> ов) металла сварного шва соединений сталей Стш1ь20-16ГС в зависимости от частоты виброобработки /

Результаты экспериментов показали, что применение виброобработки в процессе сварки положительно влияет на механические свойства материалов в различных зонах сварного соединения разнородных сталей, увеличивая их усталостную выносливость, ударную вязкость и предел текучести. Причём наибольший эффект достигается при частоте виброобработки, наиболее близкой к частоте собственных колебаний системы, что можно объяснить максимальной амплитудой, возникающей при этой частоте колебаний и, как следствие, максимальными напряжениями, возникающими в металле и снижающими уровень остаточных напряжений. Другой причиной улучшения механических свойств сварного шва является измельчение зёрен металла, образующихся в процессе кристаллизации, под действием колебаний.

В четвертой главе разработана технология сварочно-монтажных работ на нефтегазопроводах с применением вибрационной обработки и конструкция приспособления вибрационного воздействия на кольцевое соединение трубопровода.

Схема расстановки оборудования при проведении сварочно-монтажных работ с вибрационной обработкой представлена на рис. 9.

Рис. 9 Схема расстановки оборудования при проведении сварочно-монтажных работ при замене аварийного участка трубопровода с применением вибрационной

обработки: 1-огвал грунта; 2-свариваемые участки трубопровода; 3-трубо-укладчики; 4-установка сварочная; 5-устройство для обработки торцов; 6-внешний центратор; 7-хомут с вибрационным устройством, 8-датчик и регулятор частоты

В соответствии с разработанной технологией сварочно-монтажных работ на нефтегазопроводах с применением вибрационной обработки, работы рекомендуется проводить в следующем порядке:

• участок трубопровода, который подлежит ремонту, поднимается над дном траншеи;

» вблизи места сварки к трубопроводу крепится вибрационное оборудование 7, необходимое для проведения виброобработки;

• исходя из диаметра трубы и длины участка / трубопровода, висящего на тросах 2 и подготовленного к сварке, подбирается частота собственных колебаний участка fn, производится стыковка с магистральным трубопроводом и прихватывается временной сваркой;

• вибровоздействие на участок с частотой, близкой к расчетной {f„) осуществляется с использованием вибрационного устройства 7, регулятора частоты вибрации и датчика частоты 8;

• сварка двух участков трубопроводов производится одновременно с вибрационной обработкой сварного соединения.

В качестве источника вибрации может быть использован дебаланс асинхронного электрического двигателя переменного тока с преобразователем частоты или стандартное электромагнитное устройство. Схема конструкции вибрационного устройства и способа его крепления к свариваемому участку трубопровода показана на рис. 10.

Рис. 10 Схема конструкции приспособления сопутствующей виброобработки при сварке соединений трубопроводов: I - ввариваемый участок трубы; 2 -электрододержатель с электродом; 3 - хомут; 4 - вибрационное устройство

Алгоритм проведения сварочно-монтажных работ на нефтегазопроводах с применением вибрационной обработки упрощен вследствие исключения операции послесварочной термической обработки(рис. 11).

Подготовительные работы

Предварительный подогрев и просушка

Сварочно-монтажные работы с вибрационной обработкой

Контрольные операции

Рис. 11 Алгоритм проведения сварочно-монтажных работ на нефтегазопроводах В заключении приводятся общие выводы и рекомендации.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Разработан метод вибрационной обработки для обеспечения равной прочности соединений участков трубопровода, находящегося в длительной эксплуатации, и врезаемых при его ремонте участков трубы из более прочной стали.

2. Определены частоты собственных колебаний свариваемых участков трубопроводов исходя из длины участка и диаметра трубопровода. Установлено, что толщина стенки трубопровода не влияет на значение частоты собственных колебаний участка трубопровода.

3. Установлено, что вибрационная обработка сварных соединений из разнородных трубопроводных сталей СтЗсп-10Г2ФБ и 20-16ГС, проведенная с частотой 50...200 Гц, близкой к частоте собственных колебаний свариваемых участков трубопроводов, повышает до 4-х раз долговечность и в 2 раза ударную вязкость сварного соединения при температуре минус 20°С.

4. Экспериментально определено, что вибрационная обработка при производстве соединений из разнородных трубопроводных сталей, как метод повышения качества сварных соединений, способна заменить послесварочную термическую обработку.

приспособления для проведения вибрационной обработки соединения трубопровода.

Основные положения и научные результаты опубликованы в 19 работах, основные из них:

1. Хафизова О.Ф. К влиянию вибрационной обработки на механические свойства разнородных сварных соединений / О.Ф. Хафизова, В.И. Болобов, A.M. Файрушии, А.Ю. Кузькин // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2011. - №1. http://www.ogbus.ru/authors/Khafizova/Khafizova_l.pdf.

2. Хафизова О.Ф. Повышение качества сварных соединений из разнородных трубопроводных сталей вибрационной обработкой конструкций во время сварки // Записки Горного института. - СПб.: СПГГИ (ТУ), 2011. - Т. 189. - С. 191-194.

3. Хафизова О.Ф. Экспериментальная установка по изучению влияния вибрационной обработки на механические свойства сварных соединений / О.Ф. Хафизова, В.И. Болобов II Записки Горного института. - СПб.: СПГГИ (ТУ), 2011. - Т.189. - С. 195-197.

4. Хафизова О.Ф. К применению вибрационной обработки при сварке элементов нефтегазопроводов из разнородных материалов / О.Ф. Хафизова, В.И. Болобов, A.M. Файрушин, А.Ю. Кузькин II Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов и конструкций. -СПб: СПбГУНиПТ, 2011: Сборник трудов. - С. 223-228.

5. Хафизова О.Ф. Повышение качества сварного шва вибрационной обработкой во время сварки // Севергеоэкотех - 2009: материалы конференции. - Ухта, 2009. - 4.IV. - С. 221-223.

6. Хафизова О.Ф. Повышение качества изготовления нефтехимических аппаратов и газонефтепроводов применением вибрационной обработки во время сварки // Записки Горного института. -СПб: СПГГИ (ТУ), 2009.-Т.181.-С. 141-143.

7. Хафизова О.Ф. Исследование влияния направления приложения вибрационного воздействия в процессе сварки на уровень остаточных напряжений в стыковом сварном соединении / О.Ф. Хафизова, A.M. Файрушии И Сварочное производство в машиностроении: перспективы развития: Материалы конференции. - Краматорск: ДГМА, 2009. - С. 64-66.

8. Khafizova О. Application of vibrating processing to improve quality of welding joints of pipelines // Freiberger Forschungsforum 60. Berg- und Huttenmannischer Tag 2009: Challenges and solutions in Mineral Industry. - Freiberg: Technische Universitat Bergakademie, 2009.-pp. 213-215.

9. Хафизова О.Ф. Применение новых технологий при сварке уторных соединений вертикальных стальных резервуаров / В.М. Куприянов, A.JT. Карпов, A.M. Файрушин, О.Ф. Хафизова II Трубопроводный транспорт-2008: Материалы конференции. - Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2008. - С. 171-173.

10. Хафизова О.Ф. Исследование влияния виброобработки в процессе сварки на свойства сварных соединений при изготовлении нефтехимических аппаратов и газонефтепроводов / О.Ф. Хафизова, В.И. Болобов, A.M. Файрушин II Северные магистральные нефтепроводы: Материалы конференции. ОАО «СеверныеМН». -2008. С. 32-33.

11. Хафизова О.Ф. Исследование влияния виброобработки в процессе сварки на свойства сварных соединений из стали 09Г2С при изготовлении нефтегазовых сооружений / О.Ф. Хафизова, A.M. Файрушин, В.И Болобов, A.JI. Карпов И Трубопроводный транспорт-2008: Материалы конференции. - Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2008. - С. 171-173.

Подано заявление о выдаче патента Российской Федерации на изобретение «Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов» № 2009128814/02(040086) от 27.07.2009 г.

РИЦ СПГГУ. 19.05.2011. 3.285 Т. 100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Хафизова, Олеся Фралитовна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СПЕЦИФИКА СВАРОЧНЫХ РАБОТ НА НЕФТЕГАЗОПРОВОДАХ

1.1 Назначение и состав ремонтных работ на нефтегазопроводах

1.2 Повреждения трубопроводов и влияние внешних воздействий на их техническое состояние

1.3 Сварочно-монтажные работы при замене поврежденного участка трубопровода

1.4 Трубопроводные стали, особенности соединений трубопроводов из разнородных сталей

1.4.1 Требования, предъявляемые к трубопроводным сталям

1.4.2 Особенности разнородных сварных соединений трубопроводов

1.5 Способы снятия остаточных напряжений и повышения надежности сварных соединений

1.6 Специфика ультразвуковой обработки

1.7 Виброобработка, как эффективный способ повышения качества сварных соединений

1.8 Постановка целей и задач исследований

ГЛАВА 2 РАСЧЕТ ЧАСТОТЫ СОБСТВЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ СВАРИВАЕМЫХ УЧАСТКОВ ТРУБОПРОВОДОВ 44 Выводы к главе

ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВИБРООБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ РАЗНОРОДНЫХ ТРУБОПРОВОДНЫХ СТАЛЕЙ 55 3.1 Выбор материала, экспериментальный стенд, методика эксперимента

3.1.1 Выбор материала

3.1.2 Анализ существующих вибрационных установок

3.1.3 Конструкция и принцип действия разработанной экспериментальной установки

3.2 Результаты экспериментов и их обсуждение

3.2.1 Результаты испытаний на ударный изгиб

3.2.2 Результаты испытаний на статическое растяжение образцов и определение наиболее слабого участка сварного соединения

3.2.3 Влияние вибрационной обработки на усталостную прочность разнородных сварных соединений сталей

3.2.4 Измерение твердости металла различных участков сварного соединения

3.2.5 Влияние вибрационной обработки на микроструктуру сварного шва и околошовной зоны 82 Выводы к главе

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СВАРОЧНЫХ РАБОТ НА НЕФТЕГАЗОПРОВОДАХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ

4.1 Возможное объяснение влияния вибрационной обработки и обоснование выбора режима

4.2 Аппаратное обеспечение процесса

4.3 Усовершенствованный технологический процесс сварочно-монтажных работ на нефтегазопроводах с применением вибрационной обработки 91 Вывод к главе 4 95 ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 96 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Повышение надежности нефтегазопроводов на основе применения вибрационной обработки сварных соединений в процессе ремонта трубопроводов"

Важнейшим направлением экономического развития страны является экономия материальных, энергетических и трудовых ресурсов, экономное расходование топлива и электроэнергии. Одним из перспективных направлений в экономии материальных и энергетических ресурсов является создание менее энергоемких технологических процессов за счет широкого применения различных методов обработки металлов, повышение точности заготовок, деталей, и элементов сварных конструкций.

Магистральные трубопроводы эксплуатируются в течение нескольких десятков лет, что приводит к снижению показателей' их надежности. Поэтому создаются новые методы- и средства технического обслуживания и ремонта. Современная концепция ремонта линейной части магистральных нефтегазопроводов предусматривает обеспечение эксплуатационной надёжности трубопроводных систем при минимальных затратах труда и ресурсов.

Основным и наиболее ответственным этапом технологического процесса ремонта трубопроводов, определяющим надежность всей, трубопроводной, системы в период эксплуатации, является сварка трубопроводов [1].

При сварке соединений участков трубопроводов возникают высокие градиенты температур в металле шва, которые приводят к возникновению остаточных напряжений и деформаций, которые оказывают отрицательное воздействие на прочность, коррозионную стойкость, вызывают искажение формы, что, в конечном итоге, приводит к снижению работоспособности соединения. Одним из основных источников возникновения остаточных сварных напряжений являются структурные превращения металла шва.

Кроме того при ремонте изношенных участков трубопроводов возникает необходимость сварки разнородных сталей. Сварка разнородных сталей может существенно отличаться от сварки сталей с одинаковыми механическими свойствами. Это обусловлено растущей вероятностью: образования трещин в металле шва, появлением в зоне сплавления участков со структурной неоднородностью^ ведущей к изменению прочностных и пластических параметров, слишком сильным ростом остаточных напряжений в сварных швах из-за; значительного различия в коэффициентах линейного расширения свариваемых деталей. Длительное воздействие остаточных напряжений вызывает деформации металла в районе границ зерен и последующие микроскопические хрупкие разрушения, переходящие под влиянием остаточных напряжений в макроскопические . трещины, располагающиеся в зонах низкой пластичности* металла. Растягивающие остаточные напряжения отрицательно влияют на коррозионную стойкость, особенно на коррозионное, растрескивание в шве трубопровода.

Основным методом снятия остаточных напряжений в кольцевых конструкциях, является термическая обработка. В случаях сварки разнородных и разнотолщинных соединении магистральных нефтегазопроводов согласно нормативно-техническим документам, термическая^ обработка заключается в нагреве сварного соединения до температуры 575-600°С, выдержке в течение часа и; последующем медленном охлаждении? [2,3]. Такой вид термической^ обработки является весьма: сложным и энергоемким: процессом, требующим длительное время на его проведение, экологически, вредным и трудно осуществимым в цепи технологических операций, в трассовых условиях.

Поэтому перспективным направлением изготовления сварных узлов трубопроводов: является, процесс ведения сварочных работ с применением менее энергоёмких методов пластического деформирования; улучшающих их качество [4,5].

Особый интерес представляет исследование возможности снятия остаточных напряжений: в-« сварных конструкциях циклическим нагружением (вибрационной обработкой), и осуществление вибрационной обработки таким образом, чтобы она способствовала повышению несущей способности этих конструкций [6,7]. Задача состоит в том, чтобы найти пути управления характером и уровнем остаточных напряжений, что впоследствии поможет управлять качеством изготовления сварных конструкций. По снижению остаточных напряжений вибрационной обработкой выполнен значительный объем экспериментальных исследований и опытных работ. Так, в частности, для однородных сварных соединений установлено, что вибрационная обработка наиболее эффективна снижает остаточные напряжения, если она проводится с частотой, близкой к частоте собственных колебаний конструкции [8].

Те и другие исследования подтвердили правильность выдвинутого предположения о возможности управления остаточными напряжениями» в металлических конструкциях и замены в целом ряде случаев дорогостоящей термической обработки вибрационной обработкой. Значительный интерес и перспективу в дальнейшем представляет развитие методов снижения остаточных напряжений в элементах нефтегазопроводов, выполненных из разнородных материалов и базовых деталях нефтеперерабатывающего оборудования вибрационной обработкой в процессе их изготовления и расширения области применения этого метода.

Задачи исследований:

2. Установить частоты собственных колебаний подвешенных на время сварочно-монтажных работ участков трубопроводов различных диаметров для выбора оптимального значения частоты'вибрационной обработки соединения.

4. Экспериментально изучить и сравнить влияние вибрационной и термической обработок на качество соединений разнородных трубопроводных сталей:

Научная новизна работы:

1. Установлена зависимость частот собственных колебаний участков трубопроводов от их диаметров и длин, на основании которой определены необходимые частоты (50 - 360 Гц) вибрационной обработки свариваемых участков магистральных нефтегазопроводов из разнородных сталей для повышения качества их сварных соединений.

Защищаемые положения:

2. Применение вибрации с частотой 50.360 Гц в процессе сварочно-монтажных работ на участках нефтегазопроводов из разнородных сталей с диаметром от 720 мм до 1420 мм повышает до 4-х раз долговечность разнородных сварных соединений и способно заменить послесварочную термическую обработку.

Методы исследований

При решении поставленных задач использовался комплексный метод исследований, включающий анализ и обобщение данных по сварочно-монтажным работам на нефтегазопроводах и вибрационной обработке сварных соединений, стандартные методы определения механических свойств, а также рентгеноструктурный, электронно-микроскопический и рентгенофлуорес-центный методы анализа. Обработка результатов экспериментов проводилась с использованием метода регрессионного анализа.

Практическое значение работы:

• предложенный способ снятия остаточных напряжений, в сварных соединениях металлов (заявка на изобретение №2009128814/02 (040086)), заключающийся в направленности приложения вибрационного воздействия, обеспечивает повышение качества соединений разнородных сталей нефтегазопроводов.

Международном форум-конкурсе молодых учёных молодых ученых «Проблемы недропользования» (Санкт-Петербург, СПГТИ (ТУ), 2008); X Международной молодежной научно-технической конференции «Север-геоэкотех-2009» (Ухта, 2009); IV Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2008» (Уфа, 2007); международной научной конференции «60-й день горняка и металлурга» (Фрайберг, Германия, 2009); Немецком Аэрокосмическом центре DLR (Штутгарт, Германия,, 2011) и др.

Публикации,

Реализация результатов работы

Заключение Диссертация по теме "Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ", Хафизова, Олеся Фралитовна

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Основные научные и практические выводы, сделанные в результате выполненных исследований, заключаются в следующем:

1. Разработан метод вибрационной обработки для обеспечения равной прочности соединений участков трубопровода, находящихся в длительной эксплуатации и врезаемых при его ремонте, изготовленных из более прочной стали.

2. Определены частоты собственных колебаний свариваемых участков трубопроводов исходя из длины участка и диаметра трубопровода. Установлено, что толщина стенки трубопровода-не влияет на значение частоты собственных колебаний участка трубопровода.

3. Установлено, что вибрационная обработка сварных соединений из разнородных трубопроводных сталей СтЗсп-10Г2ФБ и 20-16ГС, проведенная с I частотой 50.200 Гц, близкой к частоте собственных колебаний свариваемых участков трубопроводов, повышает до 4-х раз долговечность и в 2 раза ударную вязкость материала сварного соединения при температуре минус 20°С.

4. Экспериментально подтверждено, что вибрационная обработка при производстве сварных соединений из разнородных трубопроводных сталей, как метод повышения качества сварных соединений, способна заменить послесварочную термическую обработку.

5. Разработана технология сварочно-монтажных работ на магистральных трубопроводах, заключающаяся в применении сопутствующей вибрационной обработки; предложена конструкция приспособления для проведения вибрационной обработки соединения трубопровода.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Хафизова, Олеся Фралитовна, Санкт-Петербург

1. Сварка трубопроводов: Учеб. пособие / Ф. М. Мустафин, Н. Г. Блехерова, О. П. Квятковский и др. — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002.— 350 с.

2. Бубнов В.А. Повышение точности и несущей способности базовых деталей химических машин и аппаратов методами пластического деформирования: Дис. Доктора технических наук. Курган, 1989. - 4Г5 с.

3. Бубнов В.А., Макаров В.И. Снижение остаточных напряжений деформационным методом / Курганский машиностроительный институт. Курган, 1988. 198 с. - Деп. В ЦИНТИХимнефтемаш.

4. Вибрационная обработка металлических деталей. / Е.А. Соловьева, А. Ф. Петров, О.Г. Чикалиди, А.М". Ким-Хенкина // Химическое и*, нефтяное машиностроение. 1991. - №1- С. 31 - 32.

5. Полнов В.Г., Сагалевич В.М., Могильнер М.Н. Влияние собственных колебаний сварных конструкций на устранение в них остаточных напряжений вибрацией // Сварочное производство. 1988. - № 4. - С.37-39.

6. Гумеров А.Г., Азметов Х.А., Гумеров P.C., Векштейн М.Г. Аварийно-восстановительный ремонт магистральных нефтепроводов. М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 1998. 271 с.

7. СТО Газпром 2-2.3-231-2008 «Правила производства при капитальном ремонте линейной части магистральных газопроводов ОАО «Газпром», 2008. 60 с.

8. СТО Газпром 2-2.2-115-2007 «Инструкция по сварке магистральных газопроводов с рабочим давлением до 9,8 МПа включительно», М.: 2007.- 164 с.

9. Стандарт организации ОАО «Газпром» «Инструкция по технологиям сварки при строительстве и ремонте промысловых и магистральных газопроводов. Часть 2» СТО Газпром 2-2.2-136-2007.- IVl-, 2007 194 с.

10. Тетельман В.В., Язев В.А. Нефтегазопроводы. М.: Издтво: Сайнс-Пресс, 2008г. -256 с.

11. РД 08.00-60.30.00-КТН-050-1-05 «Сварка при строительстве и капитальном ремонте магистральных нефтепроводов. Новая редакция РД 153006-02», М.: 2005.

12. СНиП-42-80* Магистральные трубопроводы.

13. СП 105-34-96 Свод правил сооружения магистральных газопроводов. Производство сварочных работ и контроль качества сварных соединений.

14. СНиП 2.05.06-85*. Магистральные трубопроводы.

15. ВСН 006-89. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Сварка.

16. Васильев Г.Г., Орехов В.В., Лежнев М.А. Сооружение и ремонт магистральных трубопроводов. М.: РГУ нефти и газа, 2004. 118 с.

17. Типовые задачи трубопроводного строительства. Телегин Л.Г., Курепин Б.Н., Васильев Г.Г. и др. М.: РГУ нефти и газа, 1998. 106 с.

18. Стеклов О.И. Стойкость материалов и конструкций к коррозии под напряжением. М.: Машиностроение, 1990. - 384 с.

19. Стеклов О.И., Акулов А.И. О влиянии остаточных напряжений и вида напряженного состояния на коррозионное растрескивание сварных соединений // Автоматическая сварка. 1965. - № 2. - С.38-43.

20. Карзов Г.П., Леонов В.П., Марголин Б.З. / Расчетное определение полей остаточных сварочных напряжений в конструкциях оболочечного типа (Сообщение 1) // Автоматическая сварка. — 1992; № 3. - С. 3-8,12.

21. Карзов.К.П., Леонов В.П., Марголин Б.З'. / Расчетное определение полей остаточных сварочных напряжений', в- конструкциях оболочечного типа (Сообщение 2) // Автоматическая.сварка. 1992. - № 4. - С. 7-12.

22. Лобанов Л:М., Павловский В.И., Махненко О.-В. / .Расчетно-экспериментальный метод определения остаточных сварочных продольных напряжений в листовых конструкциях // Автоматическая сварка. 1993. - № 1. -С. 21-24.

23. Манохин Ю.И., Сорокин A.B., Всяких М.А. Оценка влияния циклического нагружения внутренним давлением на точность формы сварных полых цилиндров. // Сварочное производство. 1987. - №12. — С. 14.

24. Махненко В.И. Егорова Л.А. Расчетный метод оценки напряжений и деформаций в зоне продольных сварных швов цилиндрических оболочек // Автоматическая сварка-. 1980. - № 3. - С. 3-7.

25. Махненко В.И., Рябчук Т.Г. Влияние остаточных сварочных напряжений на предельную нагрузку и расчетные размеры несущих угловых швов различных соединений // Автоматическая сварка. 1993. - № 3. - С. 3-7.

26. Махненко^ В.И., Шекера В.М., Избенко Л.А. Особенности распределения напряжений и* деформаций- от сварки кольцевых швов- в цилиндрических оболочках // Автоматическая сварка. 1970. - № 12. - С. 43-47.

27. Медведев C.B. Компьютерное моделирование остаточных сварочных деформаций при технологическом проектировании сварных конструкций // Сварочное производство. 2001. - № 8. - С. 10-18.

28. Пляцко Г.В., Новосад E.H., Карасев Л.П. Неразрушающий способ определения, остаточных сварочных напряжений в цилиндрических оболочках // Автоматическая сваркам 1972. - № 9. - С.36-38.

29. Потенциальная энергия остаточных напряжений в сварных стыковых соединениях / В.М. Прохоренко, И.М. Жданов, Г.М. Ищенко и др. // Автоматическая сварка. 1974. - № 3. - С.30-32.

30. Рагульскис K.M., Стульпинас Б.Б., Толутис К.Н. Вибрационное старение. Л.: Машиностроение, 1987. - 72 с.

31. Скорняков Л.М., Киселев С.Н., Воронин H.H. Температурные поля при сварке кольцевых швов на цилиндрических оболочках // Автоматическая сварка. 1976. - № 5. - С. 12-15.

32. Сорокин A.B., Манохин Ю.И. Влияние остаточных напряжений на размерную стабильность сварных тонкостенных оболочек из малоуглеродистых сталей / Редкол. Журн. «Автоматическая сварка». Киев, 1991. - 10 с. - Деп. в ВИНИТИ 28.08.90, №3531 - В91.

33. Стеклов О.И. Основы сварочного дела. — М.: Высшая школа, 1986. —224 с.

34. Талыпов Г.Б. Сварочные деформации и напряжения. Л.: Машиностроение, 1973. — 280 с.

35. Теория^ сварочных процессов: Учебник для вузов по спец. «Оборудование и технология сварочного производства» / В.Н. Волченко, В.М. Ямпольский, В.А. Винокуров и др.; Под ред. В.В. Фролова. М.: Высшая школа, 1988.-559 с.

36. Труфяков В.И., Михеев П.П., Кузьменко А.З. Влияние остаточных сварочных напряжений на развитие усталостных трещин в конструкционнойстали // Автоматическая сварка. 1977. - № 10. - С.6-7.

37. Фомичев С.К., Осламовский Ю.А., Великоиваненко Е.А./ Экспериментально-расчетный метод определения остаточных напряжений в зоне кольцевых швов оболочечных конструкций // Автоматическая сварка. — 1998.-№5.-С. 14-18.

38. Левин Е.Е. Микроскопическое исследование металлов. Практическое руководство. М. - JL: Машгиз, 1955.-235 с.

39. Сагалевич В.М. Методы устранения сварочных деформаций и напряжений. М.: Машиностроение, 1974. - 248 с.

40. Казимиров A.A., Моргун В.П., Хоменко В.Ф. Механизм уменьшения остаточных напряжений при импульсной обработке сварных соединений // Автоматическая сварка. 1974. - № 7. - С.39-43

41. Опара B.C., Юрченко Е.С., Демиденко Л.Ю. Электрогидро-импульсная обработка многошовных сварных узлов // Автоматическая сварка. -1990.-№6.-С.9-10.

42. Петушков В.Г. Применение взрыва для снятия напряжений в сварных соединениях. // Сварочное производство. 1972. - №7 - С16-18.

43. Патент 19539 Япония, кл.12С311 МКИ (В21). Способ снятия остаточных напряжений энергией взрыва. Такэнао С., Тосикадзу К. — Изобретения за рубежом. — 1983.- №3.

44. Петушков В.Г., Кудинов В.М., Березина Н.В. Механика перераспределения остаточных напряжений при взрывном нагружении. // Автоматическая сварка. 1974. - №3 - С 37-39.

45. Бакши O.A., Зайнуллин P.C. О снятии сварочных напряжений в сварных соединениях с механической неоднородностью приложением внешней нагрузки. // Сварочное производство. — 1973. № 7. - С. 10-11.

46. Бакши O.A., Клыков H.A., Решетов А.Л. Влияние остаточных напряжений на выносливость сварных соединений с мягкой прослойкой при изгибе с кручением // Автоматическая сварка. 1978. - № 1. - С.31-33, 37.

47. Барская В.Ф., Рокотян С.Е., Рудаков Ф.И. Формоизменения листового металла. М.: Металлургия, 1976.-263 с.

48. Малинин H.H. Прикладная теория пластичности и ползучести . -М.: Машиностроение, 1968. 362 с.

49. Манжула, К.П. и др. Прочность и долговечность конструкций при переменных нагрузках.- Санкт-Петербург, 2001.- С. 35-37

50. Лившиц Л.С., Хакимов А.Н. Металловедение сварки и термическая обработка сварных соединений. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1989. - 336 с.

51. Хромченко Ф.А., Корольков П.М. Технология и оборудование для термической обработки сварных соединений. М. Энергоатомиздат. 1987.

52. Хромченко Ф.А. Сварка оборудований электростанций. М. Энергия. 1977.

53. Хромченко Ф.А. Термическая обработка сварных соединений труб электростанций. -М. Энергия. 1972:

54. Винокуров В.А. Отпуск сварочных конструкций для?, снижения напряжений. М.: Машиностроение, 1973. 213 с.

55. Анкирский Б.М. Влияние вибрационной и термической обработки на* механические свойства металла и сварного соединения стали 20К // Сварочное производство. 1985. - № 3. - С. 19-21.

56. Сагалевич В.М. Термические и деформационные методы обработки сварных конструкций. М.: ИНИинформтяжмаш, 1975. - №11. - 56 с.

57. Сагалевич В.М., Мейстер А.М. Устранение сварочных деформаций и напряжений листовых конструкций нагружением с вибрацией. Сварочное производство. 1971. № 9. С. 1-3.

58. Сагалевич В.M., Завалишин H.H., Нашивочников В.В. Устранение деформаций сварных балочных конструкций вибрацией. Сварочное поизводство. 1979. № 29. С.9-12.

59. Недосека А.Я. Эффективность методов снижения остаточных напряжений. Автоматическая сварка. 1974. № 3. С. 66-69'.

60. Бакиев A.B. Технология аппаратостроения. Уфа: УГНТУ, 1995. -297с.

61. Биргер И.А. Остаточные напряжения. М.: Машгиз, 1963. - 232 с.

62. Дель Г.Д. Определение напряжений1 в пластической, области по> распределению твердости. -М.: Машиностроение; 1979. -200 с.

63. Гевлич С.О., Князев В.Н. Исследование релаксации остаточных напряжений в сварных соединениях из стали 09Г2С со сталью 20ГМЛ после виброобработки // Химическое и нефтяное машиностроение. 1986. - № 8. -С. 8-9.

64. Гиренко B.C., Кирьян В.И. Анализ влияния остаточных напряженийVна.прочность сварных соединений // Автоматическая сварка. 1975. - № 12. -С. 1-5.

65. Горбачев C.B. Повышение однородности структуры и механических свойств сварных соединений из сталей 20 и 30ХГСА в режиме сверхпластической деформации. Дис. Кандидата технических наук. — Уфа 2005. 110 с.

66. Полтавцев С.И., Стеклов О.И. Проблемы и пути повышения долговечности и надёжности сварных конструкций объектов повышенной опасности // Сварочное производство. 1996. - №5. - С. 2-3.

67. Абрамов В.В. Остаточные напряжения и деформации в металлах. Расчёты методом расчленения тела. — Ms: Машгиз, 1963. — 352 с.

68. Абрамов О.В. Кристаллизация металла в ультрозвуковом поле. — М.: Металлургия, 1972. 256 с.

69. Апальков A.A., Одинцев И.Н., Разумовский И.А. Метод измерения остаточных напряжений в массивных элементах конструкций с использованием-электронной спекл-интерферометрии // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2003. - №2. - С. 45-49.

70. Ачинович H.H., Клыков H.A. Влияние остаточных напряжений на выносливость сварных соединений стали повышенной прочности // Автоматическая сварка. 1973. - № 11.- С.6-8.

71. Байкова И.П. Влияние внешней растягивающей нагрузки на сварочные деформации и напряжения. // Сварочное производство. 1969. -№6.-С. 16-20. i

72. Дрыга А.И. Вибрационная обработка сварного корпуса концевой части турбогенератора для снижения остаточных напряжений // Автоматическая сварка. 1990. - № 6. - С. 10-11.

73. Дрыга A.Hi Виброкомплекс ВК 86 для стабилизирующей обработки крупных сварных конструкций // Сварочное производство. - 1989. -№ 3. - С. 28-30.

74. Зайнуллин P.C., Бакиев A.B. Конструкционная прочность сосудов, применяемых в нефтяной промышленности. // Нефть и газ. 1970. - № 11. — С. 105-108.

75. Борздыка A.M., Герцов Л.Б. Релаксация напряжений в металлах и сплавах. -М.: Металлургия, 1972. 304 с.

76. Винокуров В.А., Скурихин М.Н. Влияние пластических деформаций и остаточных напряжений на сопротивляемость сталейразрушениям при пониженных температурах // Автоматическая сварка. 1967. -№ 4. - С.1-5.

77. Прочность, устойчивость и колебания термонапряженных оболочечных конструкций / В.Ф. Грибанов, И.А. Крохин, Н.Г. Паничкин и др. -М.: Машиностроение, 1990. 368 с.

78. Влияние виброобработки на напряженное состояние сварных конструкций / В.А. Ионов, В.И. Борисов, A.M. Вельбель, В.Г. Смирнов // Сварочное производство. 1997. - № 9. - С.26-29.

79. Влияние остаточных напряжений на сопротивление сварных соединений- разрушению» при циклическом* сжатии^ / Е.К. Добыкина, А.Г. Буренко, П.П. Михеев, Ю:Ф. Кудрявцев // Автоматическая сварка. 1992. - № 2'. - G.11-14.

80. Г. Влияние остаточных напряжений на. траекторию^ и скорость распространения трещины при циклическом-нагружении сварных соединений / Г.П. Карзов' В.А. Кархин, В.П. Леонов, Б.З. Марголин // Автоматическая сварка. 1986. - № 3. - С.5-10, 14.

81. Карпенко A.C., Чертов И.М., Бабенко А!е. / .Остаточные деформации цилиндрической обечайки при сварке продольных швов // Автоматическая сварка. 1985. - № 8. - С. 49-52.

82. Вотинов В.А., Толмачевский А.Н. Повышение долговечности кольцевых деталей машин и аппаратов пластическим деформированием. / Научно-техническая конференция: Тез. докл. Курган, 1989. - С.17-18.

83. Галяш A.A., Васильченко-К.И., Чернецов Г.П. Определение частоты нагружения при низкочастотной виброобработке сварных конструкций. // Сварочное производство. 1992. - №8 - С. 35 - 36.

84. Игнатьева B.C., Кулахметьев P.P., Ларионова B.B. Влияние остаточных напряжений на развитие усталостной трещины в области сварного стыкового шва//Автоматическая сварка. 1985. - № 1. - С. 1-4.

85. Клыков H.A. О влиянии остаточных напряжений на усталостную прочность сварных конструкций // Автоматическая сварка. -1962. № 10. - С. 22-31.

86. Кудрявцев Ю.Ф. Влияние остаточных напряжений на долговечность сварных соединений // Автоматическая сварка. 1990. - № 1. -С. 5-8.

87. Абрамов О.В. Кристаллизация-металла в ультрозвуковом поле. — М.: Металлургия, 1972. 256 с.

88. Погодина Алексеева K.M., Кремлев Е.М. Влияние ультразвука на снятие остаточных напряжений в стали XBF при отпуске // Металловедение и термическая обработка металлов. - 1966. - № 9. - С. 7-9.

89. Погодина Алексеева K.M. Влияние ультразвуковых колебаний на диффузионные процессы в твердых металлах и сплавах. -М. 1962.

90. Сагалевич В.М., Янченко Ю.А. Установка для обкатки сварных швов и околошовной зоны с наложением ультразвуковых колебаний. М.: НИИинформтяжмаш: Технология, организация и механизация^ сварочного производства. Серия 10-75-7.1975. С 21-24. С

91. Снижение остаточных сварочных напряжений ультразвуковой обработкой / И.Г. Полоцкий, А.Я. Недосека, Г.И. Прокопенко и др. // Автоматическая сварка. 1974. - № 4. - С.74-75.

92. Износостойкие материалы для деталей горных машин и технологическихе методы повышения срока их службы. Труды института. Выпуск II / Под ред. Гутерман В.М. и Гарбера М.Е. М: Изд-во «Недра», 1966. - 147 с.

93. Статников Е.Ш., Труфяков В.Е., Михеев П.П., Кудрявцев Ю.Ф.Сиецификация по упрочнению границы сварного шва при помощи ультразвуковой ударной обработки. IIW/IIS, Doc/ XIII-1667-97.

94. Janosch J J:, Koneczny Н., Debiez S., Statnikov E.S., Troufyakov V.J., Mikee P.P. Повышение усталостной прочности в сварных соединениях (из высокопрочной стали и алюминиевых сплавов) при помощи ультразвуковой ударной обработки: IIW, Doc.XIII-1594-95.

95. Prask H.J., Gnaupel-Herold Т., Eisher J.W., Cheng X. Изменение остаточных напряжений при помощи ультразвуковой1 ударной; обработки. Proceeding, Society for Experimental Mechanics, Portland!, 20011

96. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник: / B.B: Клюев, Ф.Р;, Соснин, В.Н. Филинов и др. Под ред. В.В. Клюева. — М.: Машиностроение, 1995.- 488 с.

97. Сагалевич В.М., Завалишин H.H., Нашивочкин В.В. Устранениеfдеформаций сварных балочных конструкций« вибрацией. // Сварочное производство. 1971. - №9.- С. 1 - 3.

98. Повышение качества кольцевых швов корпусов .сосудов и аппаратов модернизацией сварочного стенда / P.F. Абдеев, Р.Г.Ризванов, A.M.

99. Файрушин, А.Р. Абдюков / Молодые ученые новому тысячелетию: Сборникстатей республиканской- научно-практической конференции молодых ученых. — Уфа.: Изд-во УТИС, 2000. С. 132-136.

100. Применение низкочастотной вибрационной обработки для стабилизации размеров сварных и литых изделий машиностроения? / A.A. Галяш, М.Ю. Козин, Н.П. Коломеец и др. // Тяжёлое машиностроение. 1992. - №8.-С. 30-32.

101. Файрушин A.M. Совершенствование технологического процесса изготовления корпусов- аппаратов с применением вибрационной обработки. Дис. Кандидата технических наук. Уфа 2003. 120 с.

102. Полнов В.Г., Могильиер М.Н. Определение режимов вибрационной обработки сварных конструкций с целью снижения остаточных напряжений. //

103. Сварочное производство. 1984. - № 2. - С. 32-34.

104. Сутырин F.B; Исследование механизма воздействия низкочастотной вибрации« на кристаллизацию сварочной ванны // Автоматическая:сварка. 1975. - № 5. -С. 7-10'i,

105. Карпов A.JI; Совершенствование; технологии; изготовления» конструктивных элементов: аппаратов из стали 09Г2С с применением локальной виброобработки. Дис. Кандидата технических наук .- Уфа 2007. 116 с.

106. Колесников Я.А. Совершенствование технологии изготовления сварного оборудования- нефтеперерабатывающей* промышленности, из жаропрочных, сталей типа1 15Х5М Дис. Кандидата технических наук. Уфа 2006. 110 с.

107. Шпеер Ф.З., Панов В .И. Вибрационная обработка сварных крупногабаритных конструкций? с целью уменьшения деформации и склонности к образованию трещин. // Сварочное производство-. 1983. - № 5. -С. 13-15.

108. Zhu ZQ, Chen LG, Rao DL. Relieving welding; residuals stresses by applying vibratory weld conditioning;.Mater Sci Forum 2005; 490-491:475-80.

109. Pat. 6026687 USA, 1С7 G 01 IT 9/00. Stress testing and relieving method and apparatus. / Brent Felix Juri. -Publ. 22.02.2000.

110. Горшков Л.К. Основы теории механических колебаний вразведочном бурении СПб.: СПГГИ, 1998.- 109 с.

111. ГОСТ 6996-66. Сварные соединения. Методы определения механических свойств.

112. ГОСТ 9454-78 Металлы. Методы испытаний на ударный изгиб при пониженной, комнатной и повышенных температурах.

Информация о работе

Хафизова, Олеся Фралитовна
кандидата технических наук
Санкт-Петербург, 2011
ВАК 25.00.19

Диссертация

Повышение надежности нефтегазопроводов на основе применения вибрационной обработки сварных соединений в процессе ремонта трубопроводов - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы