Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Развитие механических методов оценки работоспособности основного металла и сварных соединений длительно эксплуатируемых газопроводов

ВАК РФ 25.00.19, Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ

Автореферат диссертации по теме "Развитие механических методов оценки работоспособности основного металла и сварных соединений длительно эксплуатируемых газопроводов"

На правах рукописи

УДК 622.691.4

АЛИЕВ ТИМУР ТОМАСОВИЧ

РАЗВИТИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА И СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ДЛИТЕЛЬНО ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ГАЗОПРОВОДОВ

Специальность 25.00.19 - Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ухта-2005

Работа выполнена в Ухтинском государственном техническом университете

и ООО "Севергазпром"

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Иван Николаевич Андронов

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Зафар Хангусейн-оглы Ягубов

кандидат технических наук, доцент Андрей Иванович Гальянов

Ведущая организация: ОАО «Северные магистральные

нефтепроводы»

Защита состоится 28 октября 2005 г. в 12°° часов на заседании диссертационного совета КР212.291.29 в Ухтинском государственном техническом университете по адресу: 169300, Ухта, ул. Первомайская, 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ухтинского государственного технического университета.

Автореферат разослан 23 сентября 2005 г. Ученый секретарь диссертационного

совета, к.ф,- м.н., доцент __73> Н.П. Богданов

г^тГ^ н.П. I

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Магистральные, промысловые и другие газопроводы являются стратегически важной составляющей экономики России и играют уни-

Газопроводы находятся под воздействием сложных климатических, природных, экологических, техногенных, механических и других воздействий. В связи с этим надежное стабильное функционирование газопроводов приобретает большую актуальность из-за многочисленных отказов и аварий в газотранспортной отрасли. Проблематике прочности, надежности и работоспособности труб газотранспортных систем посвящены тысячи публикаций, в том числе сотни монографий, однако и по сей день остаются недостаточно разработанными механические методы оценки работоспособности длительно эксплуатируемых газопроводов.

Цель работы. Развитие механических методов оценки работоспособности основного металла и сварных соединений длительно эксплуатируемых газопроводов. Для достижения поставленной цели необходимо установить:

1. Влияние изменения механических свойств основного металла (ОМ) газопровода (ГП) при длительной эксплуатации на его работоспособность.

2. Влияние процесса ползучести на долговечность ОМ действующих газопроводов.

3. Влияние макро-геометрии сварных соединений на напряженно-деформированное состояние (НДС) и работоспособность газопровода.

4. Влияние пространственной геометрии упругой линии трубопровода на НДС и работоспособность ОМ магистральных газопроводов (МГ) и трубопроводной обвязки (ТО) компрессорных станций (КС).

Научная новизна.

1. Введен энерго-механический параметр работоспособности сталей, численно равный произведению условного предела прочности на величину полного условного удлинения. Это позволяет в качестве энерго-механического параметра ресурса трубных сталей использовать относительную величину а'в5'/ств5, где, ов, а'в и 5, 8' - соответствующие математические ожидания пределов про > уд-

кальную роль в системе жизнеобеспечения и безопасности Российской Федерации.

линения при разрыве исходного и бывшего в эксплуатации металлов.

2. Регрессионным анализом установлено, что основные механические характеристики трубных сталей изменяются в процессе эксплуатации. Показано, что сплав Х70 имеет отличие по всем стандартным механическим свойствам для основного металла и очага разрушения для магистрального газопровода.

3. Показано, что остаточные напряжения не оказывают существенного влияния на величины стандартных механических характеристик. Это, в частности, означает, что, например, на механические свойства образцов, вырезанных из фрагментов труб в поперечном направлении, не сказываются остаточные напряжения, возникающие при распрямлении образцов.

4. Установлено, что основной металл труб МГ и обвязок КС в процессе эксплуатации подвергается процессу ползучести, скорость которой не велика и не превышает 2-10"|6с~|.

5. Разработана физико-механическая вероятностная модель, позволяющая оценивать на основе данных лабораторных исследований среднюю интенсивность отказов основного металла МГ, которая оказалась приблизительно равной 2,8-10"2 (тыс. км • год)"1, чему отвечает одна авария на 1000 км в течение 36 лет.

6. Показано, что влияние макро-геометрических несовершенств сварного шва, характеризуемых параметрами осевого смещения - 8 и углового смещения - у, на величину эквивалентных напряжений весьма незначительно и не превышает

2%. Поэтому основное внимание при расчетах трубопроводов на прочность следует уделить проблеме ослабляющего влияния локальных дефектов сварного шва и неоднородности свойств материала в зоне сварки.

7. Разработан алгоритм расчета статических изгибных напряжений в трубопроводах, позволяющий по координатам упругой оси газопровода моделировать НДС в трубопроводе.

Основные защищаемые положения:

1. Практическое использование относительной величины ст'в8'/ав8 в качестве энерго-механического параметра работоспособности трубных сталей.

2. Оригинальная математическая модель, позволяющая учитывать влияния из-

гибных напряжений на величину коэффициента запаса прочности. Показано, что из-гибные напряжения, которые связаны с отклонением положения упругой оси газопровода от проектного положения, могут существенно дестабилизировать работу газопровода за счет снижения коэффициента запаса прочности и приводить к снижению ресурса конструкции.

3. Критериальные принципы, позволяющие разработать систему мониторинга технического состояния трубопроводов технологической обвязки и их опор с целью обеспечения надежной и безопасной их эксплуатации.

4. Способ определения средней интенсивности отказов газопровода по лабораторным исследованиям образцов из трубной стали на ползучесть и долговечность.

Практическая значимость работы. Спроектирована, сконструирована и запатентована установка для испытания образцов материалов на ползучесть и длительную прочность, позволяющая определять скорость ползучести и долговечности образцов металла в лабораторных условиях.

Предложена методика оценки ресурса работоспособности основного металла труб МГ и технологических обвязок КС. Методика основана на моделировании процесса ползучести и разрушения материала в лабораторных условиях при одноосном напряженном состоянии. В теоретическом плане метод основан на кинетических представлениях о реализации деформации ползучести и на гипотезе существования единой универсальной зависимости между интенсивностью напряжений и интенсивностью скорости деформации стационарной ползучести. Данная методика реализована в серии экспериментов на ползучесть и долговечность, выполненных на образцах из основного металла магистрального газопровода предприятия ООО «Севергаз-пром».

Работа выполнена на кафедре сопротивления материалов и деталей машин (СМ и ДМ) Ухтинского государственного технического университета (УГТУ) совместно с ООО "Севергазпром" под руководством д.т.н., профессора Андронова И.Н., при тесном консультативном участии д.т.н., профессора Гаврюшина С.С. и к.ф.-м.н., доцента Богданова Н.П., которым автор выражает личную благодарность за большую научно-организационную помощь, оказанную в ходе выполнения диссертационной работы. Кроме того, за помощь в обсуждении и рассмотрении диссертацион-

ной работы автор выражает глубокую признательность к.т.н., доцентам Волковой И.И., Федотову Н.С., Власову В.П. и ст. преп. Вербаховской Р.А, а также отделу прочности и надёжности магистральных газопроводов филиала ООО «ВПИИГАЗ» - «Севернипигаз» в лице его руководителя к.т.н. Теплинского Ю.А.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на научно-технической конференции 15-17 апреля 2003г. в г. Ухта (УГТУ), на III Международной конференции "Фазовые превращения и прочность кристаллов" 20-24 сентября 2004г. в г. Черноголовка, на ХЫН Международной конференции "Актуальные проблемы прочности" 27 сентября - 1 октября 2004г. в г. Витебск, на международном семинаре «Физико-математическое моделирование систем» 5-6 октября 2004г. в г. Воронеж.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и четырех приложений. Основной текст содержит 154 страницы, 43 рисунка и 7 таблиц, приложения - 94 страницы текста, 144 рисунка и 15 таблиц. По теме диссертации опубликовано 13 работ.

Основное содержание работы Во введении обоснована актуальность выбранной темы, показана научная новизна, практическая ценность и апробация полученных результатов.

В первой главе диссертации дан краткий ретроспективный анализ прочностных аспектов, влияющих на работоспособность основного металла и сварных соединений длительно эксплуатируемых газопроводов. В обзоре использованы как оригинальные материалы, выполненные при непосредственном участии автора настоящей работы, так и публикации других авторов. Сформулированы цели исследования.

Во второй главе описана экспериментальная методика механических испытаний трубных сталей. Наряду со стандартными испытаниями на разрыв согласно ГОСТ 1497-84 в главе предложена оригинальная методика испытания образцов на ползучесть и долговечность, разработанная автором с участием кафедры СМ и ДМ УГТУ и отдела прочности и надежности магистрального газопровода института «Севернипигаз» г. Ухта. В методике заложены кинетические представления о реализации деформации ползучести, а также ряд оригинальных идей, разработанных совместно с кафедрой СМ и ДМ УГТУ. При непосредственном участии автора спроек-

тирована и изготовлена специальная установка, позволяющая проводить испытания на ползучесть и долговечность образцов, изготовленных из трубной стали и разработан способ определения интенсивности скорости стационарной ползучести трубы по опытам на ползучесть в условиях одноосного растяжения в лабораторных условиях.

Предположим, напряженное состояние функционирующего газопровода задается интенсивностью о., тогда, измеряя скорости установившейся ползучести ¿! и

ё 2 в лабораторных условиях при соответствующих контрольных интенсивностях напряжений о! и о -, можно определить требуемую интенсивность скорости ползучести следующим образом:

Ро!-и„ Ко!

1 ю кт ' 4 '

где с = е • е °,аК = . Аналогично для интенсивностей напряжений о2 и находим соответствующие интенсивности деформаций £■ и ¿р

Ко?

¿?=се (2)

Ко.

¿¡=се (3)

Исключая из соотношений (1+3) параметры Кис получаем:

ГгЛ

¿. =4? 1 1

2

о- — О.

1 1

2 1

О. — О.

. 1 1.

(4)

_1 • 1 в.

V 1 у>

Выражение (4) позволяет по экспериментальным значениям интенсивностей напряжений о! и о? и интенсивностей скоростей деформаций ¿! и е- оценить интенсивность скорости деформации основного металла МГ при средней эксплуатационной температуре Т, близкой к температуре испытаний в лабораторных условиях, которая в наших опытах составляла Т я 290 К.

Разработан метод определения остаточной долговечности в опытах при ступенчатом нагружении. Сущность метода заключена в следующем. Образец нагру-

жают в лабораторных условиях согласно схеме, приведенной на рис. 1, выдерживая при постоянном уровне действующих напряжений - о] в течение времени - ь, затем продолжают опыты при увеличенных напряжениях до тех пор, пока образец не разрушится.

ст 1

Дсг I

t

Рис. 1 Схема ступенчатого нагружения образцов' Ь - время выдержки образца под напряжением о^;

До^ - величина скачка интенсивности напряжений при догрузке В диссертации показано, что окончательно значение долговечности образцов основного металла т при эксплуатационных уровнях напряжений имеет вид:

п

е: V 1 /

а?-а!

(5)

Указанный подход в определении долговечности является наиболее эффективным для сравнительно быстрого определения долговечности и существенного (в 102103 раз) уменьшения времени испытания.

В третьей главе выполнен цикл оригинальных экспериментальных исследований механических свойств трубных сталей. Установлено, что удельная работа разрушения металла труб однозначно определяется произведением стандартных величин, св б, о чем свидетельствуют зависимости, представленные на рис. 2. На примере стали 17ГС показано, что имеется тенденция в уменьшении параметра <тв • 5 с увеличением срока эксплуатации (рис.3).

МДж

у= 1,0Э46х-9,1621 Я2 = 0,9903

о,6,МПа

Рис.2 Регрессионная зависимость удельной работы разрушения от величины произведения св -8 (сталь 17Г1С)

200

150

100 -

50

«В5. МДж/м' у =-10,442х +392,82

20 21 22 23 24

у - -6,15б2х + 286,66 И2 =0,1914 (ОМ)

1, года

25

26

27

Рис. 3. Регрессионная зависимость величины произведения св • 8 от времени эксплуатации по очагу разрушения и основному металлу (сталь 17Г1С)

Кроме того, получены значимые регрессионные зависимости основных механических характеристик от времени эксплуатации газопровода для сталей Х70. Показано, что величины ав и а02 убывают в процессе длительной эксплуатации газопровода. Показано, что остаточные напряжения в трубных сталях не оказывают существенного влияния на стандартные механические характеристики.

Кроме того, осуществлена серия экспериментальных исследований ползучести и долговечности ОМ МГ и ОМ ТО КС по схеме нагружения, представленной на рис.1.

На рис.4 представлены результаты испытания на ползучесть трубной стали в лабораторных условиях. Показано, что ОМ трубопровода в процессе эксплуатации

подвергается процессу ползучести, скорость которой не велика и не превышает 2-10-16с''.

е,%

1.0Е-05------1- —.--—г-----,

1.ОЕ-О0

Рис. 4. Зависимости деформации ползучести (а) и ее скорости (б) от времени испытания для стали 17Г1С при о =500 МПа (магистральный газопровод)

Разработана вероятностная модель поверхностного разрушения образцов из основного металла газопровода, основанная на следующем предположении, что вероятность разрушения образца пропорциональна площади его поверхности и обратно пропорциональна площади поперечного сечения (учет масштабного фактора), что записано для призматических образцов в виде :

Р 2^±)>=к2Г1 + 1] = к2^ + ^ = 1с.26 = к.к „ (6)

об ъъ и ь) и.5 5; об' ^

где к - некоторый безразмерный коэффициент пропорциональности, коб-

масштабный фактор, учитывающий отношение площади боковой поверхности к площади поперечного сечения образца, равный для исследуемых образцов 26.

В реальном трубопроводе рост магистральных трещин, как правило, наблюда-

ется в осевом направлении, т.е. в направлении перпендикулярном направлению кольцевых напряжений. На рис. 5 приведен элементарный фрагмент трубопровода, на котором локализовано разрушение. Тогда вероятность разрушения участка трубы РТр будет пропорциональна площади боковой поверхности фрагмента длиной и

обратно пропорциональна площади сечения, в котором будет локализовано разрушение трубы (7).

Л

/ / / / / / а ттх.

Ч\\

И

Рис. 5. Вид участка эффективной поверхности разрушения трубы

гтр

--—= к--= к • к

1Ктб 6

тр

(7)

где к^- масштабный фактор равный 638 для магистральной трубы

1220x12мм и 283 - для трубной обвязки КС 720x16мм. Отношение вероятности разрушения трубы к вероятности разрушения образца запишется в следующем виде:

^ ртр _ ктр Робр коб

(8)

Это отношение будет приблизительно равно 26 для труб МГ и 11 для трубной обвязки. Таким образом, при равных эквивалентных напряжениях вероятность разрушения трубы МГ примерно в 26 раз, а вероятность разрушения трубной обвязки в 11 раз выше вероятности разрушения образца.

На рис. 6 схематически представим газопровод как совокупность N независимых труб с собственной вероятностью разрушения Р^ = Р в течение контрольного

интервала времени равного одному году эксплуатации.

( - (( - ТГ~"\ > (( - ~п

12 N-1 N

Рис 6. Вероятностная схема разрушения линейного трубопровода Тогда общая вероятность разрушения магистрали в течение контрольного интервала времени, состоящей из одного элемента будет Р0 = Р; из двух элементов Р0 = Р + р(1 - Р) так как к вероятности разрушения одной трубы добавится условная вероятность разрушения другой трубы, но при условии ее не разрушения в первом акте событий. Аналогичная схема рассуждения для трех труб дает вероятность

Р0 =Р + Р(1-Р)+Р(1-Р)\адля N труб Р0 =Р + Р(1-Р)+Р(1-Р)2+-- Р(1 -Р)ЫЧ.

Находя сумму геометрической прогрессии для последнего выражения, получаем итоговое выражение для вероятности разрушения магистрали из N элементов:

р =р о

= l-(l-P)N (9)

Р

При доверительном интервале 0,98, получаем:

1 - (1 - P)N = 0,98 => (1 - P)N = 0,2 => N = log, _0,02 = (10)

v > v ; 61-P lg(l-P)

где N - базовое число труб в магистрали, при котором с вероятностью 0,98 реализуется разрушение.

Соответствующая длина трубопровода, выраженная в тысячах километров, будет:

L, тыс км = 1N • 10"6 = 1 • . ю-6. (11)

lg(l-P)

Тогда (интенсивность отказов) частота отказов в год на одну тысячу километров найдется согласно следующей зависимости:

, 4-, 1 ю6 lO'lgfl-P)

п, (тыс.км • год) = —=-=-—--. (12)

л L IN 1 • lg0,02 '

По опытным результатам и на основе изложенной выше методологии расчетов найдено по долговечностям образцов в лабораторных условиях оценочное значение интенсивности отказа ОМ и ТО КС в эксплуатационных условиях, обусловленное разрушением металла в процессе ползучести. Средняя интенсивность отказов основ-

ного металла МГ и ТО КС приблизительно оказалась равна 2,8 10'2 (тыс. км-год)"1, чему отвечает одна авария на 1000 км в течение 36 лет. Т.е, если бы в действующем газопроводе отсутствовали макродефекты, то количество разрушений могло бы достигать одного на 1000 км в течение 36 лет.

В четвертой главе в рамках линейной теории упругости с помощью метода конечных элементов (МКЭ) выполнен анализ влияния макро-геометрии сварного соединения на прочность газопроводов.

Глава выполнена под непосредственным руководством профессора МГТУ им. Н.Э. Баумана Гаврюшина Сергея Сергеевича. Показано, что основное внимание при расчетах трубопроводов на прочность следует уделять проблеме ослабляющего влияния локальных дефектов сварного шва и неоднородности свойств материала в зоне сварки.

На рис. 7 показана характерная геометрия сварного стыка двух труб при наличии осевого смещения - 8 и углового смещения - у.

Рис.7. Характерная геометрия стыка при наличии осевого и углового смещений При численном моделировании предполагается, что для стыкового сварного соединения, выполненного в соответствии с ГОСТ 5264-80, между трубами предварительно существует зазор 2 мм, который при сварке заполняется расплавом. К сварному шву непосредственно примыкает зона сплавления, ширина которой в зависимости от источника нагрева и режима сварки колеблется в пределах 0,1 - 0,4 мм и зона термического влияния. В рамках работы анализируется только геометрический аспект проблемы, поэтому физико-механические характеристики основного металла и сварного шва полагались одинаковыми. Использовалась линейно-упругая модель

материала с модулем упругости Е=2,06х10 МПа и коэффициентом Пуассона ц = 0,3.

Твердотельная параметрическая модель, зависящая от параметров 5 и у, строилась средствами автоматизированного проектирования входящими в состав конечно-элементного комплекса ANS YS. На первом этапе моделировались объемы основного металла в виде двух половинок несоосных труб. На втором этапе формировался объем заполняемый сварным швом. В недеформированном состоянии сечение шва представляло собой трапецию с плавно изменяющейся вдоль окружной координаты формой. Для построения конечно-элементной сетки использовались изопараметри-ческие пространственные конечные элементы SOLID45 и SOLID95. В зонах возможной концентрации напряжений сетка сгущалась. Типовая конечно-элементная аппроксимация сварного соединения представлена на рис.8.

Рис 8. Типовая конечно-элементная аппроксимация сварного соединения Рассматривалось нагружение трубопровода внутренним давлением интенсивностью 5,0 МПа. В качестве граничных условий использовались следующие условия: для узлов, расположенных в плоскости симметрии, выполнялись условия симметрии. В узлах, принадлежащих торцевым сечениям труб с противоположной стороны от сварного шва, вводились ограничения на перемещения в осевом направлении. Для наглядного представления результатов, полученные данные были обработаны с помощью математического пакета Ма1МаЬ и представлены в виде трехмерно-

го графика, на котором в зависимости от величины параметров 8 и у, отложенных по горизонтальным осям, представлена поверхность максимальных эквивалентных напряжений (рис.9).

г.<*еэ

о о

8, тт

Рис 9. Зависимость максимального эквивалентного напряжения от параметров несовершенства стыка б и у

С использованием построенной модели в двойном цикле по параметрам 8 и у был просчитан 81 вариант стыкового соединения. При этом параметр 5 изменялся с шагом 1 мм от 0 до 8 мм, параметр у изменялся от 0 до 0,4° с шагом 0,05°. Для каждого варианта анализировалось НДС и подсчитывалось максимальное значение эквивалентного напряжения по энергетической теории прочности.

Рационально ввести характеристику - коэффициент влияния несовершенств, как отношение максимального эквивалентного напряжения для несовершенного стыка к максимальному эквивалентному напряжению для идеального стыка. Где 0ЭКВ- эквивалентные напряжения, рассчитанные по четвертой энергетической теории прочности.

К5у

7та)0 ЭКВ )&/

(14)

Линии равного уровня для коэффициента влияния несовершенств приведены на рис.10.

Equivalent maximum stress level Ines

Рис.10. Линии уровня для коэффициента влияния несовершенств

Численные значения коэффициента для каждой линии уровня указаны в рамках. Приведенные результаты позволяют сделать следующий вывод. Влияние макро-геометрических несовершенств сварного шва, характеризуемых параметрами осевого смещения - 5 и углового смещения - у, на величину эквивалентных напряжений весьма незначительно и не превышает 2%. Поэтому, основное внимание при расчетах трубопроводов на прочность следует уделить проблеме ослабляющего влияния локальных дефектов сварного шва и неоднородности свойств материала в зоне сварки. Сам факт длительной эксплуатации объектов показывает, что сварные швы с недопустимыми дефектами, образовавшимися, но не выявленными в процессе строительно-монтажных работ и не развивающимися при эксплуатации, могут обеспечить необходимую надежность и безопасность конструкции. То есть, в случае обнаружения недопустимых дефектов после многолетней эксплуатации объекта возможен более взвешенный подход при определении необходимости проведения и вида ремонтных работ. В первую очередь, принимаемые решения должны опираться на расчетное обоснование опасности зарегистрированных дефектов. В этом случае возможно расширение существующего браковочного уровня без снижения требуемой надеж-

ности конструкции и, как следствие этого, уменьшение объемов ремонтных работ и сокращение материальных и трудовых затрат эксплуатирующей организации.

В пятой главе разработана оригинальная математическая модель, позволяющая учитывать влияния изгибных напряжений на величину коэффициента запаса прочности. Предложен алгоритм расчета статических изгибных напряжений в трубопроводах. Приведен вариант реализации алгоритма расчета статических изгибных напряжений для анализа НДС и вариации коэффициента запаса прочности на примере ТОГРС.

Осевые Сто и окружные (кольцевые) стк напряжения, возникающие в трубопроводе от давления транспортируемого газа, рассчитываются по формулам:

а (15)

О 411 к '

°к=—, (16)

где Р - внутреннее давления газа в трубопроводе, МПа; О - диаметр трубопровода, м; Ь - толщина стенки трубопровода, м.

Из (15) и (16) следует, что в указанном приближении:

ао=ак/2. (17)

В соответствии с курсом сопротивления материалов дифференциальное уравнение упругой линии стержня (для случая малых перемещений) имеет вид:

М (г)

У* = ^> (18)

Е1 (г)

где у - отклонение трубопровода от ненапряженного состояния (прогиб); у* -вторая производная формы упругой линии; Мх(г) - изгибающий момент в вертикальной плоскости; ъ - продольная координата; Е - модуль Юнга; ^ (г) - осевой момент инерции трубы.

Возникновение дополнительного изгибающего момента - Мх(г) вызывает добавочные нормальные напряжения - а , максимальная величина которых определяется по формуле:

м

а =-8-. (19)

Тогда осевые значения напряжений определятся по формуле (20):

а =а +а . (20)

г о и у '

Алгоритм расчета выглядит следующим образом: по формулам (15 -ь20) определяют значения нормальных напряжений а^ и а^, затем находят эквивалентное напряжение по о , используя следующую зависимость: экв

а =1/о2 + а2-а о . (21)

экв у к г к г у '

Далее строятся эпюры аэкв вдоль осей труб. По указанным эпюрам находятся опасные участки трубопровода. В соответствии со СНиП 2.05.06 - 85 «Магистральные трубопроводы» считается, что прочность обеспечена, если выполнено следующее условие:

п =-^->1,3, (22)

° <т

экв

где по - коэффициент запаса прочности по напряжениям; от - предел текучести для данного материала сталей.

Сечение считается наиболее опасным, если п^ принимает минимальное значение.

В том случае, если упругая ось трубопровода принимает строго горизонтальное положения, изгибные напряжения в формуле (20) отсутствуют, и тогда коэффициент запаса прочности для трубопровода согласно (22) будет равен:

п°=—(23) ° °экв ^к

В формуле (23) учтено, что согласно (17) и (21):

°экв/ак =>/з/2. (24)

Однако соотношение (24) справедливо не всегда и согласно формулам (19,20,21) существенно зависит от отношения сти/°к следующим образом :

^!L^l-oz/aK+(az/aK)! = л/з/4 + (си/ак)2 . (25)

Из (22,23,24,25) находим величину коэффициента запаса прочности для газопровода с учетом действия изгибных напряжений:

„и=_^ =- °т (26)

° °экв оКЛ/з/4+(аи/стк)2

Из формул (23) и (26) получаем величину отношения п"/п° :

„и ,

Í5.=_!__(27)

ng Vl + (4/3)(a„/oK)2 '

Из соотношения (27) видно, что появление как положительных (растягивающих), так и отрицательных (сжимающих) изгибных напряжений приводит к понижению коэффициента запаса прочности. Сказанное графически иллюстрируется на рис. 11.

Рис. 11. Теоретическая зависимость величины отношения коэффициента запаса прочности при действии изгибных напряжений к коэффициенту запаса прочности без изгибных напряжений от величины отношения °и/<*к

Из рис. 11 видно, что при аи = 0,5ок коэффициент запаса прочности падает примерно на 13%, при аи =ак - примерно на 35% процентов, а при аи =1,5сгк коэффициент запаса прочности уменьшается точно в 2 раза. Сказанное свидетельствует о том, что изгибные напряжения, которые связаны с отклонением положения упругой оси газопровода от проектного положения, могут существенно дестабилизировать работу газопровода за счет снижения коэффициента запаса прочности и приводить к снижению ресурса конструкции.

Общие выводы

1. Установлено, что для оценки остаточного ресурса действующих трубопроводов можно использовать энерго-механический параметр численный равный произведению ов • 5, т.е. можно считать, что чем больше величина указанного произведения, тем выше ресурс материала. Для оценки остаточного ресурса, выраженной в процентах по отношению к ресурсу исходного металла, можно использовать относительную величину (ав 5'/ов -5) 100%, где ов -8 и а'в -5'- математическое ожидание стандартных характеристик исходного и бывшего в эксплуатации металлов.

2. Регрессионный анализ основных механических характеристик трубных сталей в объеме 248 образцов показал, что основные механические характеристики трубных сталей, как правило, изменяются в процессе эксплуатации. Полученные результаты в некоторых случаях позволяют давать количественную оценку ресурса работоспособности, выраженную в годах для основного металла МГ по сталям Х70. Установлено, что сплав Х70 имеет отличие по всем стандартным механическим свойствам для ОМ и ОР. Тщательный статистический анализ механических свойств сплава Х70 дает возможность получить простые значимые выражения множественной регрессии, позволяющие прогнозировать изменение основных механических свойства ОМ в процессе эксплуатации МГ. Есть основания предполагать, что по мере расширения информационной базы данных аналогичные регрессионные модели могут быть получены и для других групп сталей.

3. Исследовано влияние остаточных напряжений на стандартные механические характеристики трубных сталей. Показано, что остаточные напряжения не оказывают существенного влияния на величины стандартных механических характеристик. Это, в частности, означает, что, например, на механические свойства образцов, вырезанных из фрагментов труб в поперечном направлении не сказываются остаточные напряжения, возникающие при распрямлении образцов.

4. Разработан метод, позволяющий сократить на несколько порядков, по сравнению с традиционным, время испытания на ползучесть образцов ОМ. Показано, что основной металл труб МГ и обвязок КС в процессе эксплуатации подвергается процессу ползучести, скорость которой невелика и не превышает 2-Ю",6с"'. Разработана физико-механическая вероятностная модель, позволяющая оценивать среднюю ин-

тенсивность отказов основного металла газопроводов, которая приблизительно равна 2,8 10"2 (тыс. км-год)'1. Таким образом, аддитивный вклад процесса ползучести в процесс разрушения основного металла трубопровода можно не учитывать. Однако, принимая во внимание сильную зависимость интенсивности ползучести от действующих напряжений следует считать целесообразным учет процесса ползучести в очагах концентрации напряжений.

5. Показано, что влияние макро-геометрических несовершенств сварного шва, характеризуемых параметрами осевого смещения - 8 и углового смещения - у, на величину эквивалентных напряжений а™х весьма незначительно и не превышает

2%. Поэтому, основное внимание при расчетах трубопроводов на прочность следует уделить проблеме ослабляющего влияния локальных дефектов сварного шва и неоднородности свойств материала в зоне сварки. Сам факт длительной эксплуатации объектов показывает, что сварные швы с недопустимыми дефектами, образовавшимися, но не выявленными в процессе строительно-монтажных работ и не развивающимися при эксплуатации, могут обеспечить необходимую надежность и безопасность конструкции.

6. Разработана оригинальная математическая модель, позволяющая учитывать влияния изгибных напряжений на величину коэффициента запаса прочности. Показано, что изгибные напряжения, которые связаны с отклонением положения упругой оси газопровода от проектного положения, могут существенно дестабилизировать работу газопровода за счет снижения коэффициента запаса прочности и приводить к снижению ресурса конструкции, что свидетельствует о важности выполнения систематических исследований отклонения упругой оси газопровода от проектного положения.

7. Предложен алгоритм расчета статических изгибных напряжений в трубопроводах, позволяющий по координатам упругой оси газопровода моделировать НДС в трубопроводе. Приведен вариант реализации алгоритма расчета статических изгибных напряжений для анализа НДС и вариации коэффициента запаса прочности на примере ТО ГРС. Разработаны критериальные принципы, позволяющие продолжить систему мониторинга технического состояния трубопроводов технологической обвязки и их опор с целью обеспечения надежной и безопасной их эксплуатации.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах.

1. Вариант оценки остаточного ресурса прочности металлов / Т.Т. Алиев, И.Н.Андронов, Н.П. Богданов и др. // Материалы международного семинара «Физико-математическое моделирование систем», Воронеж, 5-6 октября 2004 г. - С. 223-227.

2. Влияние остаточных напряжений на основные механические характеристики сталей СтЗ / И.Н. Андронов, P.A. Вербаховская, Т.Т. Алиев // Материалы XLIII Международной конференции "Актуальные проблемы прочности", Витебск, 27 сентября - 1 октября 2004 г. Ч. 2. - С.141-144.

3. Изменение твердости сталей при нагружении / И.Н. Андронов, P.A. Вербаховская, Н.П. Богданов и др. // Материалы XLIII Международной конференции "Актуальные проблемы прочности", Витебск, 27 сентября - 1 октября 2004 г. Ч. 2. -С.144-147.

4. Компьютерная диагностика опасных участков трубопроводов газораспределительных станций геодезическим методом / Т.Т. Алиев, И.Н. Андронов, Н.П. Богданов, Н.С. Федотов // Материалы международного семинара «Физико-математическое моделирование систем», Воронеж, 5-6 октября 2004 г. - С. 217-222.

5. О некоторых результатах экспериментальных исследований сварных швов МГ / И.Н. Бирилло, Ю.А. Теплинский, Р.В. Агиней и др. // НТС "Диагностика оборудования и трубопроводов". - М.: ИРЦ Газпром, 2003. - № 2. - С. 40-45.

6. Патент РФ 2238535 МПК 7G 01 N 3/00. Способ определения повреждаемости нагруженного материала и ресурса его работоспособности / A.C. Кузьбожев, Ю.А. Теплинский, Р.В. Агиней и др.

7. Патент РФ 2257562 МПК 7G01N3/08, приоритет изобретения от 1 июля 2003г. Нагружающий механизм установки для испытания образцов материалов на ползучесть и длительную прочность / И.Н. Андронов, В.Н. Воронин, Ю.А. Теплинский и др.

8. Расчетное обоснование допустимого смещения кромок сварных соединений трубопроводов / В.Н. Воронин, Т.Т. Алиев, A.M. Шаньгин и др. // Транспорт и подземное хранение газа. - М.: ИРЦ Газпром, 2004. - № 1. - С. 22-30.

9. Результаты стендовых испытаний кольцевых сварных швов с дефектами. В.Н. Воронин, Т.Т. Алиев, Ю.А. Теплинский, И.Н. Бирилло // Диагностика и обору-

дование трубопроводов. - М.: ИРЦ Газпром, 2004. - № 2. - С. 20-23.

10. Результаты экспертной оценки конструктивной прочности надземных технологических трубопроводов компрессорных станций ООО «Севергазпром»/ В.Н.Воронин, Т.Т. Алиев, А.И. Пронин и др. // Транспорт и подземное хранение газа. - М.: ИРЦ Газпром, 2004. - № 2. - С. 17-23.

11. Стендовые испытания прочности кольцевых сварных швов с дефектами / И.Н. Бирилло, Ю.А. Теплинский, С.А. Шкулов и др. // НТС "Транспорт и подземное хранение газа". - М.: ИРЦ Газпром". - 2003. - №2. - С. 26-30.

12. Экспериментальная оценка прочности сварных соединений компрессорных станций / И.Н. Бирилло, Ю.А. Теплинский, И.Н. Андронов, Т.Т. Алиев //Сборник научных трудов: Материалы научно-технической конференции, Ухта, 15-17 апреля 2003 г. - Ухта: УГТУ, 2004. - С. 139-141.

13. Энергомеханический критерий оценки остаточного ресурса прочности металлов / Т.Т. Алиев, И.Н.Андронов, Н.П. Богданов и др. //Тезисы III Международной конференции "Фазовые превращения и прочность кристаллов", Черноголовка, 20-24 сентября 2004 г. - С. 85.

m

Подписано в печать 20.09.2005 г. Формат А5 Уч. изд. л. 1,6. Тираж 100 экз. Заказ №11588 Отпечатано в отделе механизации и выпуска НТД Севернипигаза Лицензия KP №0043 от 9 июня 1998г. 169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Севастопольская, 1а

П А

РНБ Русский фонд

2007-4 6645

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Алиев, Тимур Томасович

ОГЛАВЛЕНИЕ

Перечень основных обозначений и сокращении

Введение

Глава I ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

§ 1.1. Общие сведения о прочностном состоянии газопроводов

§ 1.2. Ползучесть и долговечность газопровода

§ 1.3. Краткий ретроспективный анализ прочностных особенностей сварных соединений

§ 1.4. Учет изменения напряженного состояния связанного с отклонением положения газопровода от расчетного положения

Краткие выводы по главе I

Глава II ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ТРУБНЫХ СТАЛЕЙ

§ 2.1. Методика испытаний образцов трубных сталей на разрывной установке MP

§ 2.2. Описание установки для испытания образцов металла на ползучесть и долговечность

§ 2.3. Методика проведение испытаний на ползучесть и долговечность

§ 2.4. Теоретическое обоснование методики испытания на ползучесть при растяжении

Выводы по главе II

ГЛАВА III РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ТРУБНЫХ СТАЛЕЙ

§ 3.1. Результаты испытания образцов из труб конденсатопровода на статическое растяжение

§ 3.2. Регрессионный анализ основных механических характеристик трубных сталей

§ 3.3. Учет влияния остаточных напряжений на основные механические характеристики трубных сталей

§ 3.4. Ползучесть и долговечность в трубных сталях. Результаты испытаний на ползучесть и долговечность

§ 3.4.1. Ползучесть и долговечность образцов трубных сталей вырезанных из магистрального газопровода

§ 3.4.2. Ползучесть и долговечность образцов трубных сталей вырезанных из трубных обвязок КС

§ 3.4.3. Вероятностная модель пересчета долговечности ОМ образцов в интенсивность отказов трубопровода

Выводы по главе III

Глава IV Анализ влияния макро геометрии сварного соединения на прочность газопроводов

§ 4.1. Методы математического моделирования

§ 4.2. Конкретное применение МКЭ к анализу влияния макро геометрии сварного соединения на прочность магистральных трубопроводов

§ 4.3. Экспериментальная оценка прочности сварных соединений трубопроводов КС

Выводы по главе IV

ГЛАВА V Диагностика опасных участков газопровода по положению упругой оси

§ 5.1. Влияния изгибных напряжений на величину коэффициента запаса прочности

§ 5.2. Алгоритм расчета статических изгибных напряжений в трубопроводах

§ 5.3. Вариант реализации алгоритма расчета статических изгибных напряжений для анализа НДС и вариации коэффициента запаса прочности на примере ТО ГРС

Выводы по главе V

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Развитие механических методов оценки работоспособности основного металла и сварных соединений длительно эксплуатируемых газопроводов"

Магистральные, промысловые и другие газопроводы являются стратегически важной составляющей экономики России и играют уникальную роль в системе жизнеобеспечения и безопасности Российской федерации. Реальный газопровод находится под воздействием сложных климатических, природных экологических, техногенных, механических и других воздействий.

Известно множество возможных воздействий на газопровод, которые могут привести к разрушению трубопроводов:

- Заводские дефекты труб.

- Дефекты сварных соединений труб.

- Механические повреждения труб в процессе транспортировки, строительства и эксплуатации.

- Перенапряжения труб, вызванные нарушениями требований проекта или ошибками проектных решений.

- Коррозионное повреждение труб.

- Длительные эксплуатационные нагрузки (давление, температура, вибрация).

- Нарушения правил эксплуатации.

- Нарушение норм и правил производства работ при строительстве и ремонте.

- Ударные волны при взрыве газа.

- Термическое воздействие при возгорании газа.

- Разрушение природных ландшафтов.

- Внешние физические (силовые) воздействия на трубопроводы

- Коррозионное растрескивание под напряжением

Наряду с перечисленными причинами частичной или полной потерей работоспособности трубопровода недостаточно изученными остаются следующие научно технические направления.

-Влияние изменения механических свойств основного металла газопровода в процессе длительной эксплуатации трубопровода на его работоспособность.

-Влияние процесса ползучести на долговечность ОМ действующих газопроводов.

-Влияние макрогеометрии сварных соединений на НДС и работоспособность ГП.

-Влияние пространственной геометрии упругой линии трубопровода на НДС и работоспособность ОМ МГ и ТО КС.

В связи с вышесказанным и была поставлена задача дальнейшего развития механических методов оценки работоспособности основного металла и сварных соединений длительно эксплуатируемых газопроводов Указанная задача решалась в следующей последовательности. В первой главе настоящего исследования дан краткий ретроспективный анализ прочностных аспектов, влияющих на работоспособность основного металла и сварных соединений длительно эксплуатируемых газопроводов. В обзоре использованы как оригинальные материалы, выполненные при непосредственном участии автора настоящей работы [21,28,29,30], так и публикации других авторов [1, 2, 7, 15, 17, 19, 20, 30, 31, 32, 39,41,42,44, 45,46, 51, 52, 54, 57, 58, 59, 62, 66, 70, 74, 76, 77, 80, 81, 82, 85, 86, 88, 90, , 91, 92, 93, 96, 97, 98, 102,103,104]. Сформулированы конкретные цели настоящего исследования.

Во второй главе предложена методика механических испытаний трубных сталей. Наряду со стандартными испытаниями на разрыв согласно ГОСТ 1497-84 в главе описана оригинальная методика испытания образцов на ползучесть и долговечность, разработанная автором с участием кафедры сопротивления материалов и деталей машин Ухтинского государственного технического университета и отдела прочности и надежности магистрального газопровода института «СеверНИПИгаз» г. Ухта. В методике заложены кинетические представления о реализации деформации ползучести [63,82], а так же ряд оригинальных идей, изложенных в работах ухтинских исследователей [5,7,8,9]. При непосредственном участии автора спроектирована и изготовлена специальная установка [10], позволяющая проводить испытания на ползучесть и долговечность образцов, изготовленных из трубной стали.

В третьей главе выполнен цикл оригинальных экспериментальных исследований механических свойств трубных сталей. Установлено, что удельная работа разрушения металла труб конденсатопровода однозначно определяется произведением стандартных величин ав5 [3,27].

Получены значимые регрессионные зависимости основных механических характеристик от времени эксплуатации газопровода для сталей Х70 [12].

Показано, что остаточные напряжения в трубных сталях не оказывают существенного влияния на стандартные механические характеристики [13].

Осуществлена серия экспериментальных исследований ползучести и долговечности ОМ МГ и ОМ ТО КС. Показано, что ОМ трубопровода в процессе эксплуатации подвергается ползучести, скорость которой не превышает 2-10"16 с"1. По опытным результатам долговечности найдено оценочное значение интенсивности отказа ОМ в эксплуатационных условиях, обусловленное разрушением металла в процессе ползучести.

В четвертой главе в рамках линейной теории упругости с помощью метода конечных элементов (МКЭ) выполнен анализ влияния макро геометрии сварного соединения на прочность газопроводов. Настоящая расчетно-теоретическая глава выполнена под непосредственным руководством профессора МГТУ им. Н.Э. Баумана Гаврюшина Сергея Сергеевича; в ней использованы идеологии и методы, изложенные в [20,42,88,91,65,95,43,50,56,71,76], кроме того, использован оригинальный экспериментальный материал, выполненный с непосредственным участием автора [21,22,23]. Показано, что основное внимание при расчетах трубопроводов на прочность следует уделять проблеме ослабляющего влияния локальных дефектов сварного шва и неоднородности свойств материала в зоне сварки.

Совместно с авторским коллективом Ухтинского государственного технического университета разработана оригинальная математическая модель, позволяющая учитывать влияния изгибных напряжений на величину коэффициента запаса прочности [4].

Предложен алгоритм расчета статических изгибных напряжений в трубопроводах.

Приведен вариант реализации алгоритма расчета статических изгибных напряжений для анализа НДС и вариации коэффициента запаса прочности на примере ТО ГРС [1,14].

ГЛЛВЛI ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

В настоящей главе дан краткий ретроспективный анализ прочностных аспектов влияющих на работоспособность основного металла и сварных соединений длительно эксплуатируемых газопроводов. В обзоре использованы как оригинальные материалы, выполненные при непосредственном участии авторского коллектива УГТУ [21,28,29,30], так и публикации других авторов [1, 2, 7, 15, 17, 19, 20, 30, 31, 32, 39, 41, 42, 44, 45, 46, 51, 52, 54, 57, 58, 59, 62, 66, 70, 74, 76, 77, 80, 81, 82, 85, 86, 88, 90,, 91, 92, 93, 96, 97, 98, 102,103,104]. Сформулированы конкретные цели настоящего исследования.

Заключение Диссертация по теме "Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ", Алиев, Тимур Томасович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Подводя итог вышесказанному можно сделать следующие выводы. В качестве энерго-механического параметра для оценки остаточного ресурса прочности действующих трубопроводов можно принимать численный параметр, количественно равный произведению ав-8, т.е. можно считать, что чем больше величина указанного произведения, тем выше ресурс материала. Это позволяет в качестве энерго-механического параметра ресурса трубных сталей использовать относительную величину (eg-5'/ав-8)-100%, где ов-5 и о'в-5' математическое ожидание стандартных характеристик исходного и бывшего в эксплуатации металлов, что позволяет давать количественную оценку остаточного ресурса прочности, выраженную в долях (в процентах) по отношению к ресурсу исходного металла.

Выполнен регрессионный анализ основных механических характеристик трубных сталей в объеме 248 образцов. Показано, что основные механические характеристики трубных сталей, как правило, изменяются в процессе эксплуатации. Полученные результаты, в некоторых случаях позволяют давать количественную оценку ресурса работоспособности, выраженную в годах для основного металла МГ по сталям Х70. Установлено, что сплав Х70 имеет отличие по всем стандартным механическим свойствам для ОМ и ОР. Тщательный статистический анализ механических свойств сплава Х70 дает возможность получить простые значимые выражения множественной регрессии, позволяющие прогнозировать изменение основных механических свойства ОМ в процессе эксплуатации МГ.

Есть основания предполагать, что по мере расширения информационной базы данных аналогичные регрессионные модели могут быть получены и для других групп сталей.

Исследовано влияние остаточных напряжений на стандартные механические характеристики трубных сталей. Показано, что остаточные напряжения не оказывают существенного влияния на величины стандартных механических характеристик. Это в частности означает, что, например, на механические свойства образцов, вырезанных и фрагментов труб в поперечном направлении, не сказываются остаточные напряжения, возникающие при распрямлении образцов.

Разработан метод, позволяющий сократить на несколько порядков, по сравнению с традиционным, время испытания на ползучесть образцов ОМ.

Показано, что основной металл труб МГ и обвязок КС в процессе эксплуатации подвергается процессу ползучести, скорость которой не велика и не превышает 2-10"1бс"1.

Разработана физико-механическая вероятностная модель, позволяющая оценивать по данным лабораторных исследований среднюю интенсивность отказов основного металла МГ, которая приблизительно равна 2,8 10" (тыс. км год)" , чему отвечает одна авария на 1000 км в течение 36 лет, что несколько выше ресурса. Аналогичные параметры имеет и основной металл трубных обвязок. Из сказанного следует, что аддитивный вклад процесса ползучести в процесс разрушения основного металла трубопровода можно не учитывать. Однако, принимая во внимание сильную зависимость интенсивности ползучести от действующих напряжений, следует считать целесообразным учет процесса ползучести в очагах концентрации напряжений.

Показано, что влияние макро геометрических несовершенств сварного шва, характеризуемых параметрами осевого смещения - 5 и углового смещения — у на величину эквивалентных напряжен и йа™^, весьма незначительно и не превышает 2%. Поэтому, основное внимание при расчетах трубопроводов на прочность следует уделить проблеме ослабляющего влияния локальных дефектов сварного шва и неоднородности свойств материала в зоне сварки. И сам факт длительной эксплуатации объектов показывают, что сварные швы с недопустимыми дефектами, образовавшимися, но не выявленными в процессе строительно-монтажных работ и не развивающимися при эксплуатации, могут обеспечить необходимую надежность и долговечность конструкции.

Разработана оригинальная математическая модель, позволяющая учитывать влияния изгибных напряжений на величину коэффициента запаса прочности. Показано, что изгибные напряжения, которые связаны с отклонением положения упругой оси газопровода от проектного положения, могут существенно дестабилизировать работу газопровода за счет снижения коэффициента запаса прочности и приводить к снижению ресурса конструкции. Что свидетельствует о важности выполнения систематических исследований отклонения упругой оси газопровода от проектного положения.

Предложен алгоритм расчета статических изгибных напряжений в трубопроводах, позволяющий по координатам упругой оси газопровода моделировать НДС в трубопроводе.

Приведен вариант реализации алгоритма расчета статических изгибных напряжений для анализа НДС и вариации коэффициента запаса прочности на примере ТО ГРС-1. Разработаны критериальные принципы позволяющие продолжить систему мониторинга технического состояния трубопроводов технологической обвязки и опор турбоагрегатов с целью обеспечения надежной и безопасной их эксплуатации.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Алиев, Тимур Томасович, Б.м.

1. Александров. А.В. Надежность систем дальнего газоснабжения. М. Недра. 1976.318с.

2. Алексашин С.П. и др. Методы определения остаточного ресурса и обеспечения надежности нефтегазопроводов. Информационно-аналитический сборник ООО "ИРЦ" Газпром. М. 2003.

3. Алиев Т.Т., Андронов И.Н., Богданов Н.П., Волкова И.И. Теплинский Ю.А. Вариант оценки остаточного ресурса прочности металлов. Материалы международного семинара. Физико-математическое моделирование систем. Воронеж. 5-6 октября 2004. С. 223-227.

4. Андронов И.Н., Алейников С.Г., Богданов Н.П., Майорова Э.Г., Теплинский Ю.А. Экспериментальные методы оценки скорости ползучести и долговечности металлоконструкций при сложном напряженном состоянии. Материаловедение. 2003 № 8. С. 17-20.

5. Андронов И.Н, Алейников С.Г., Богданов Н.П., Майорова Э.Г., Теплинский Ю.А. Деградация механических свойств трубных сталей в процессе длительной эксплуатации газопровода. Материаловедение. 2003 №6. С. 41-43.

6. Андронов И.Н, Алейников С.Г., Майорова Э.Г., Теплинский Ю.А. Универсальная кривая для стационарной ползучести инициируемой термоактивируемым путем. Тезисы Всероссийской конференции "Дефекты и прочность кристаллов" 4-7 июня 2002 Черноголовка С. 152.

7. Андронов И.Н., Алиев Т.Т., Теплинский Ю.А. и др. Патент РФ № 2257562 МПК 7G01N3/08, приоритет изобретения от 11 июля 2003. Нагружающий механизм установки для испытания образцов материалов на ползучесть и длительную прочность.

8. Андронов И.Н., Алейников С.Г., Богданов Н.П., Майорова Э.Г., Теплинский Ю.А. Деградация механических свойств трубных сталей в процессе длительной эксплуатации газопровода. Материаловедение. 2003. № 6. С. 41-43

9. Андронов И.Н., Вербаховская Р.А., Алиев Т.Т. Влияние остаточных напряжений на основные механические характеристики сталей СтЗ. Материалы XLIII Международной конференции.27 сентября 1 октября 2004. Витебск. Ч. 2. С.141-144.

10. Андронов И.Н., Богданов Н.П., Федотов Н.С. Математическая модель газораспределительных станций. Сборник научных трудов Материалы научно-технической конференции. 15-16 апреля 2002.Ухта. УГТУ. 2003. С. 411-415.

11. Бабин А.А., Быков Л.И., Волохов В.Я. Типовые расчеты по сооружению трубопроводов.-М.: Недра, 1997. -176с.

12. Белов Л.В. Осесимметричное, упругопластическое НДС оболочек вращения с учетом повреждаемости материала при ползучести. А.Р. к.т.н.,01.02.04 Киев 1989.

13. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М; "Наука", 1976. 607 с.

14. Бирилло И.Н., Теплинский Ю.А., Шкулов С.А., Воронин В.Н., Алиев Т.Т. Стендовые испытания прочности кольцевых сварных швов с дефектами/ НТС "Транспорт и подземное хранение газа". М.: ООО "ИРЦ Газпром". — 2003.-№2.-С. 26-30.

15. Бирилло И.Н., Теплинский Ю.А., Агиней Р.В., Воронин В.Н., Алиев Т.Т., Пронин А.И. О некоторых результатах экспериментальных исследований сварных швов МГ / НТС "Диагностика оборудования и трубопроводов". -М.: ООО "ИРЦ Газпром".-2003.- № 2. С. 40-45.

16. Бирилло И.Н., Теплинский Ю.А., Андронов И.Н., Алиев Т.Т. Экспериментальная оценка прочности сварных соединений компрессорных станций. Сборник научных трудов. Материалы научно-технической конференции 15-17- апреля 2003. Ухта. УГТУ. 2004. С. 139-141.

17. Волкова И.И. Развитие методов исследования буровых процессов на основе обработки промысловой информации (на примере Тимано-Печорской провинции) // Дисс. кандидата технических наук. Ухта. 2000. -209с.

18. Установка для испытания образцов материалов при сложном напряженном состоянии: А. С. №1809356 СССР: G 01 N 3 / 08 / Власов В. П., Андронов И. Н., Какулия Ю. Б.: 4908828 / 28. Заявл. 07.02.91: Опубл. 15.04.93. Бюл. №14: черт.

19. ВРД 39-1.10-043-2001. Положение о порядке продления ресурса магистральных газопроводов ОАО «Газпром». М.: ИРЦ Газпром, 2001.

20. Воронин В.Н., Аленников С.Г., Андронов И.Н., Волкова И.И., Теплинский Ю.А., Бирилло И.Н. Оценка остаточного ресурса работоспособности трубных сталей Х70 с помощью статистического регрессионного анализа стандартных механических характеристик. Труды VI

21. Международного Симпозиума "Современные проблемы прочности" имени В.Л. Лихачева. 20 24 октября 2003 г. Великий Новгород. Т.2. С. 158 - 165.

22. Воронин В.Н., Алиев Т.Т., Теплинский Ю.А., Бирилло И.Н. Результаты стендовых испытаний кольцевых сварных швов с дефектами. Научно технический сборник №2. Диагностика и оборудование трубопроводов . 2004. С. 20-23.

23. ВСН 006 89. Строительство магистральных промысловых трубопроводов. Сварка. М., 1990.

24. ВСН 012-88 ч.1. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Контроль и качество приемки работ. М., 1989.

25. Газовая промышленность. Диагностика оборудования и трубопроводов: Науч. -техн.сб. № 1. М.: ИРЦ "Газпром": ДАО "Оргэнергогаз", 1999. -31с

26. Говядинов С. А. Совершенствование структур и физико-механических свойств пружинных сплавов на основе критериев предельного состояния. А.Р. к.т.н.,05.16.01. Нижегородский государственный технический университет. Нижний Новгород 2004 г.

27. Гусейнзаде М.А., Калинина Э.В., Добкина М.Б. Методы математической статистики в нефтяной и газовой промышленности. М.: Недра, 1979. -340с.

28. Демченко В.Г., Повысить надежность ответственных узлов магистральных трубопроводов// Строительство трубопроводов, 1984, № 8.

29. Данные из реферативного журнала "Сварка" 04.04-63.247. Алешин Н.П., Макаров Э.Л.

30. Заец А.Ф. Разработка методов оценки работоспособности трубопроводов КС при наличии дефектов. А.Р. к.т.н. 05.15.13. ВНИИГАЗ. М. 1998. (Рук. Харионовский)

31. Зайцев С.П., Самойлов Б.В., Халлыев Н.Х. Современные методы расчета технологических параметров ремонта магистральных трубопроводов в сложных условиях. Обз. Информ. ВНИИПК техноргнефтегазстрой, Вып.11, 1978,34с

32. Зарилов P.M., Корбков Г.Е., Чичелов В.А. Исследование напряженно-деформированного состояния газопроводов на пересеченных обводненных участках и выбор вариантов их балластировки. ООО "ИРЦ Газпром" Москва. 2002.

33. 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. 216с.

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

35. Иванцов О.М. Оценка надежности и безопасности газопроводных магистралей. Газовая промышленность №. 11. 2000. С.48-50

36. Инструкция по проведению диагностического обследования (паспортизации) надземных трубопроводов обвязок нагнетателей ГПА/Утв членом правления ОАО "Газпром". Б.В. Будзуляком 6.03. 2000 г. М., 2000-57с.

37. Инструкция по проведению диагностического обследования (паспортизации) надземных трубопроводов обвязок АВО газа/ Утв членом правления ОАО "Газпром". Б.В. Будзуляком 6.03. 2000 г. -М., 2000-51с

38. Иванцов О.М. Оценка надежности и безопасности газопроводных магистралей. Газовая промышленность №. 11. 2000. С.48-50.

39. Ионин Д.А. Современные методы диагностики магистральных газопроводов / Д. А. Ионин, Е. И. Яковлев. Л.: Недра, 1987. - 231 с.

40. Капитальный ремонт магистральных трубопроводов/ Березин B.JL, Расщепкин К.Е., Телегин Л.Г. и др. -М: Недра, 1978, -346с.

41. Каплун А.Б., Морозов Е.М., Олферьева М.А. ANSYS в руках инженера: практическое руководство М.: Едиториал УРСС, 2003.-272 с.

42. Картеев П.С. Определение НДС трубопроводов ТО КС, расположенных в условиях крайнего севера. А.Р. к.т.н. 05.15.13. Башкортостан. 1997.

43. Киченко С.Б. Метод оценки степени опасности локальных дефектов на поверхности трубопроводов. Безопасность труда в промышленности. № 6. 2001. С. 9-11.

44. Киченко С.Б. Оценка работоспособности трубопроводов с локальными поверхностными дефектами. Безопасность труда в промышленности. 2002. № 4. С. 32-34.

45. Компьютерное проектирование и подготовка производства сварных конструкций. Под редакцией С.А. Куркина и В.М. Хомова. Москва. Изд. МГТУ им Баумана. 2002. 463.

46. Королев М.И. Разработка методов расчета сроков безопасной эксплуатации магистральных Г.П., подверженных стресс коррозии. А.Р. к.т.н. 05.15.13 ВНИИГАЗ, МОСКВА 1999.

47. Куликов Ю.А., Лоскутов Ю.В. Механика трубопроводов из армированных пластиков: Монография. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2004.-156с

48. Курочкин В.В., Малюгин Н.А., Степанов О.А., Мороз А.А. Эксплуатационная долговечность нефтепроводов. М:, Недра 2001 С. 232

49. Кутузова Т.Т. Оценка прочности нефтегазопроводов в сложных инженерно-геологических условиях. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. по специальности 05.15.13. Тюмень, 1999.

50. Лахтин Ю.М., Леонтьев В.П. Материаловедение. М; "Машиностроение", 1990. 528 с.

51. Левин А.И. Трещиностойкость магистральных газопроводов с учетом эксплуатационных условий Севера. А.Р. к.т.н. 01.02.06

52. Литвин И.Е., Аликин В.Н. .Оценка показателей надежности магистральных трубопроводов. М: Недра. 2003. 167 с. Надо выписать в Ухту.

53. Лихачев В. А., Малинин В. Г. Структурно аналитическая теория прочности. Изд. Санкт-Петербург. 1993, 471 с.

54. Лозовский В.Н., Шелехов Г.С., Розов В.Н., Зарицкий С.П. Результаты исследований и рекомендации по повышению надежности и эффективности контроля трубопроводов. Сб. докл. Первая Международная конференция «Энергодиагностика». -М.: 1995. Т.2, с. 18-23.

55. Малинин Н. Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. Под редакцией С. Д. Пономарева. Изд. Машиностроение. 1968.400 с.

56. Медведев В.Н., Тухбатуллин Ф.Г., Демченко В.Г. Контроль сварных соединений на объектах ОАО "Газпром". Научно технический сборник №2. Диагностика и оборудование трубопроводов . 2004. С. 3-19.

57. Медведик О.В. Кычма А.О., Дзюбик А.Р., Слободян Б.В. Оценка напряженного состояния потенциально опасных участков магистральных трубопроводов. Двенадцатая международная деловая встреча «Диагностика-2002».- М., ИРЦ Газпром, 2002, том 3, часть 1, с. 58-61

58. Налбапдов В.Л., Волкова И.И. Надежность бурового и нефтепромыслового оборудования (основы теории и статистические методы расчета показателей): Учебное пособие. Ухта: УИИ, 1997. - 52с.

59. Никитина Е. А. Разработка методов расчета обеспечения эксплуатационной прочности элементов магистральных трубопроводов. А.Р. к.т.н. 01.02.06. М; ин-т Машиноведения им. Благонравого АН ССР 1989

60. Новожилов В.В., Черных К.Ф., Михайловский Е.И. Линейная теория тонких оболочек. Л.: Политехника, 1991. 655с.

61. Остсемин А.А., Дильман В.Л. Расчет толщины стенок труб магистрального газопровода. Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2002. №4. С. 15-18.

62. Отчет о НИР № 06-1640, ООО «Севергазпром» 2002 г. «Методика оценки остаточной долговечности конструкций газо-промышленного комплекса, функционирующих в условиях квазистатических нагрузок при сложнонапряженном состоянии».

63. Пашков Ю.И. Трещиностойкость сварных труб, для газопроводов. А.Р. д.т.н., 05.15.13. М:, ВНИИЗАЗ. 1986.

64. Перун И.В. Магистральные трубопроводы в горных условиях. М.: Недра. 1987.-157 с

65. Положение о технической диагностике линейной части магистральных газопроводов.-М.: ВНИИГАЗ, 1996.

66. Попов Н.Н. Напряженно-деформированное состояние и надежность стохастически неоднородных элементов конструкций при ползучести. А.Р. 01.02.04 к.ф.-м.н., Куйбышев 1988

67. Пуртов А.Б. Исследование прочности магистральных трубопроводов с дефектами геометрической формы оболочки. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. по специальности 05.15.13.

68. Розгошок В.В., Шлапак Л.С., Оли иных А.П. Определение напряженно-деформированного состояния трубопроводов при капитальном ремонте/ Восьмая международная деловая встреча « Диагностика-98».- М., ИРЦ Газпром, 1998, том 2, с. 175-179.

69. Ремизов В.В. и др. Повышение надежности эксплуатации трубопроводов технологической обвязки компрессорных станций месторождения Медвежье. ИРЦ. Газпром, 1997. 36 с.

70. Романюк А.Д. Динамическая трещиностойкость сталей трубопроводов на стадиях старта, распространения и остановки трещины. А.Р. к.т.н. 01.02.06 киев 1992.

71. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.И. Кинетическая природа прочности твердых тел. М.: Наука, 1974, 560 с.

72. Саликов В.А. Определение напряженно-деформированного состояния прочности соединений с продольными угловыми швами ля расчета на усталость. А.Р. к.т.н. 05.03.06

73. Салтаганов В., Щегорцев В. Рвется там, где тонко. Трубопроводы сквозь призму национальной безопасности России. Нефть. Росии. 2003. № 1. С. 105 -107.

74. Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы. М.: Наука, 1989.-432 с

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

76. Себер Дж. Линейный регрессионный анализ. — М.: Мир, 1980. -456с.

77. СНиП III -42-80*, Магистральные трубопроводы. М., 1997.

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

79. Сорокин А.А., Шурайц А.Л., Зубаилов Г.И., Ослопов Ю.А Опыт технического диагностирования подземных газопроводов. Опыт технического диагностирования подземных газопроводов. Безопасность труда в промышленности. 2003. № 5. С. 10-12.

80. Сухарев М.Г., Карасевич A.M. Технологический расчет и обеспечение надежности газо и нефтепроводов. М. РГУ им. Губкина 2000.

81. Терентьев А.Н. Определение сроков безаварийной эксплуатации обвязочных трубопроводов оборудования АГНКС, ГРС, КС. Двадцатый юбилейный тематический семинар. " Диагностика оборудования и трубопроводов КС", Светлогорск. Август 2001. Ч.2. С. 22-25.

82. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М:, "Наука", 1986. 512 с.

83. Харионовский В.В. и д.р. Методика оценки остаточного ресурса элементов трубопроводной обвязки компрессорных станций. Основные положения. М. ООО "ВНИИГАЗ", 2001. 52 с.

84. Чубуркин В.Ф. Разработка научных основ нормирования требований к качеству, элементов сварных нефтегазопроводов. А.Р.,. д.т.н. 05.03.0605.02.11, МГТУ.1996

85. Шилин A.M. Напряженное состояние газопровода на участках с неустойчивыми грунтами. Автореферат диссератции на соискание ученой степени к.т.н. по специальностям 05.15.1. ООО "ВНИИГАЗ", Москва 2000. (Под руководством Харионовского В.В.)

86. Шлапак JI.C., Олийных А.П., Розгонюк В.В. Оптимизация напряженно-деформированного состояния трубопроводов при капитальном ремонте. Двенадцатая международная деловая встреча « Диагностика-2002».- М., ИРЦ Газпром, 2002, том 3, часть 1, с. 48-51.

87. Яковлев Е.И., КуликовВ.Д., Шибнев А.В., Поляков В.А., Ковалевич Н.С., Шарабудинов Ю.К. Моделирование задач эксплуатации систем трубопроводного транспорта.-М.: ВНИИОНЭНГ, 1992, 360с.

88. Griffith A.A. The phenomenon of rupture and flow in solids, Philosophical Transaction of the Royal Society, London, series A, vol. 221, 1920, p. 163.

89. Irvin G.R. Fracture.- in: Handbuch der Physik, Bd. 6. Berlin: Spinger Vert., 1958.

90. Orovan E.O. Fundamentals of brittle behavior of metals. In: Fatique and Fracture of Metals. Ed. WM. Murraay. - London: Wiley, 1950.

91. Duffy A.R., Maxey W.A. Studies of Hudrostatic Test Levels and Defect behavior. Symposium on Line Pipe Research. Dallas, Tehas, November 17-18, 1965.