автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Оценка остаточного ресурса безопасной эксплуатации нефтегазового оборудования и трубопроводов с твердыми прослойками

УДК 624 014 25

На правах рукописи

Шайхулов Салават Фазирович

ОЦЕНКА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ НЕФТЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ С ТВЕРДЫМИ ПРОСЛОЙКАМИ

Специальности 05.26.03 - Пожарная и промышленная безопасность

(нефтегазовый комплекс), 25 00.19 - Строительство и эксплуатация

нефтегазопроводов, баз и хранилищ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

иоз15921В

Уфа 2007

003159218

Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУП «ИПТЭР»), г Уфа

Научный руководитель

■ доктор технических наук Сущев Сергей Петрович

Научный консультант

■ кандидат технических наук Худякова Лариса Петровна

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Азметов Хасан Ахмегзиевич

доктор технических наук Вахитов Азат Галянурович

Ведущее предприятие

Опытный завод МГТУ им Н.Э. Баумана

Защита диссертации состоится 18 октября 2007 г. в II30 часов на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» по адресу 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «Институт проблем транспорта энергоресурсов»

Автореферат разослан 17 сентября 2007 г.

Ученый секретарь л

диссертационного совета

кандидат технических наук —-- Л.П Худякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы

Многообразие технологических процессов и их интенсификация за счет использования высоких давлений и температур, новых физических процессов, повышение агрессивности рабочих сред значительно усложняют условия работы нефтегазового оборудования и трубопроводов. Расширяется номенклатура применяемых материалов, обновляются виды неразъемных соединений, изменяется строение зоны термического влияния сварных соединений и возникают новые задачи в совершенствовании технологии выполнения сварочных работ Появляются новые факторы, ранее не учтенные при проектировании, изготовлении и эксплуатации нефтегазового оборудования (сосудов, аппаратов и трубопроводов)

В дальнейшем будут совершенствоваться процессы разработки и производства сварных конструкций, направленные на реализацию преимуществ применения прогрессивных конструкционных материалов, и будет создаваться сварное оборудование, обладающее максимальной надежностью во все более усложняющихся условиях эксплуатации, высокой технологичностью, минимальной материалоемкостью, уменьшенной массой наплавленного металла

Постоянный рост использования высокопрочных, жаропрочных и коррозионностойких сталей, сплавов с различными физико-механическими свойствами, биметаллов превратили механическую неоднородность в широко распространенное явление Так, применение термоупрочненных и принимающих на воздухе закалку сталей для изготовления нефтегазового оборудования неизбежно порождает в сварных соединениях мягкие и твердые прослойки

Механическая неоднородность, заключающаяся в различии свойств характерных зон сварного соединения, является, с одной стороны, следствием неоднородности температурных полей при сварке, с другой, - применения технологии сварки с отличающимися по свойствам сварочными материалами из-за необходимости обеспечения технологической прочности Все это

приводит к возникновению сложного напряженного состояния В сварных соединениях имеется существенная концентрация напряжения, которая, в конечном счете, существенно влияет на характеристики безопасности нефтегазового оборудования и трубопроводов В связи с этим необходимо устанавливать характеристики безопасности оборудования и трубопроводов с учетом влияния фактора их механохимической неоднородности Учет этого фактора и сознательное регулирование механохимической неоднородностью позволяет по-новому подойти к оптимизации конструкций и технологии их изготовления, а также реально оценивать их характеристики работоспособности и безопасности Все это констатирует о несомненной актуальности решаемой проблемы

Цель работы - обеспечение безопасности эксплуатации нефтегазового оборудования и трубопроводов с твердыми прослойками с установлением их остаточного ресурса

Основные задачи исследования:

• анализ проблем механической неоднородности нефтегазового оборудования и трубопроводов, обусловленной наличием в них твердых и мягких прослоек,

• оценка характеристик конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов с ликвационными (твердыми) прослойками,

• исследование напряженного и предельного состояний твердых прослоек в условиях плоской деформации,

• анализ особенностей напряженного и предельного состояний твердых прослоек в условиях плоской деформации,

• оценка характеристик безопасной эксплуатации нефтегазового оборудования и трубопроводов

Научная новизна

1 На базе основных положений механики пластически неоднородных тел выполнен анализ напряженного и предельного состояний базовых конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов в

условиях плоской и осесимметричной деформаций, на основании которого получена адекватная оценка условий перехода в пластическое состояние твердого металла при пониженных нагрузках

2 Выявлены и описаны специфические закономерности распределения основных компонентов тензора напряжений в объеме твердых прослоек с учетом особенностей реализации контактных эффектов, способствующих снижению шарового тензора напряжений в твердом металле

Показано, что величина и характер распределения контактных касательных напряжений существенно зависят от степени механической неоднородности и относительной толщины твердых прослоек

3 Произведена адекватная оценка контактных эффектов разупрочнения твердых прослоек, деформированных в составе базовых конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов Установлено, что существующие методы в несколько раз завышают величину контактных эффектов разупрочнения твердых прослоек в сравнении с полученными оценками в настоящей работе

4 Впервые решена задача о напряженном и предельном состояниях твердой кольцевой прослойки в составе конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов

С учетом ранее установленных новых закономерностей распределения контактных касательных напряжений в плоских твердых прослойках получены формулы, адекватно описывающие топографию компонент тензора напряжений в объеме твердых кольцевых и дискообразных прослоек

5 Базируясь на положениях теории тонких оболочек вращения, впервые показано, что с уменьшением толщины твердых прослоек в конструктивных элементах происходят снижение краевых моментов и поперечных сил и соответствующий рост их несущей способности

6 Разработаны методы определения остаточного ресурса безопасной эксплуатации нефтегазового оборудования и трубопроводов с твердыми прослойками

Практическая ценность

1 Разработаны методы определения остаточного ресурса, позволяющие научно обоснованно устанавливать безопасные сроки эксплуатации нефтегазового оборудования и трубопроводов с твердыми прослойками

2 Базируясь на установленных условиях перехода твердых прослоек в полное пластическое состояние, даны рекомендации по ограничению относительной толщины твердых прослоек технологическими способами

3 Разработан стандарт предприятия по технологическому регулированию параметров геометрии и свойств твердых прослоек в конструктивных элементах оборудования и трубопроводов

На защиту выносятся:

- методы определения напряженного и предельного состояний конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов с твердыми прослойками различных конфигураций,

- расчетная оценка коэффициентов снижения несущей способности конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов с твердыми прослойками,

- методы расчета остаточного ресурса безопасной эксплуатации нефтегазового оборудования и трубопроводов с твердыми прослойками в их конструктивных элементах

Методы решения поставленных задач

Большинство поставленных задач по оценке напряженного состояния твердых прослоек решены на основе теории пластичности кусочно-неоднородных тел Экспериментальные исследования проведены методом муаровых полос

Несущая способность конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов с твердыми прослойками определялась с использованием методов механики твердого деформационного тела и разрушения

Оценка остаточного ресурса конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов базируется на современных достижениях механохимии металлов и малоцикловой усталости металлов

Достоверность результатов

Теоретические исследования напряженного и предельного состояний твердых прослоек выполнены на базе апробированных подходов теории пластичности и механики разрушения В частных случаях из полученных аналитических зависимостей вытекают формулы, полученные ранее другими известными учеными

Некоторые (частные) результаты исследований качественно и количественно совпадают с экспериментальными данными других авторов, полученными методом муаровых полос и натурными испытаниями конструктивных элементов с твердыми прослойками

Апробация работы

Основные результаты исследований, представленных в работе, докладывались на

- научно-практическом семинаре «Работоспособность и технологичность нефтепромыслового оборудования и трубопроводов» (апрель 2006 г, г Салават),

- научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» в рамках VII Конгресса нефтегазопромышленников России и XV юбилейной международной специализированной выставки «Газ Нефть Технологии -2007» (22 мая 2007 г, г Уфа),

- научно-практическом семинаре «Диагностика и ресурс нефтегазо-химического оборудования», посвященном 450-летию добровольного вхождения Башкирии в состав России (июнь 2007 г , г Уфа)

Публикации.

Основные положения работы опубликованы в 13 научных трудах

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций Она изложена на 156 страницах машинописного текста, содержит 4 таблицы, 61 рисунок Библиографический список использованной литературы включает 125 наименований

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель, основные задачи, научная новизна и практическая ценность результатов исследований

В первой главе освещены основные проблемы обеспечения безопасности эксплуатации нефтегазового оборудования и трубопроводов с механической неоднородностью, и в частности с твердыми прослойками, находящимися в сварных конструктивных элементах Выявлены негативные и позитивные проявления твердых прослоек в конструктивных элементах нефтегазового оборудования и трубопроводов Показано, что в ряде случаев сознательное регулирование параметрами твердых прослоек приводит к заметному повышению характеристик безопасности эксплуатации нефтегазового оборудования и трубопроводов

Особенностью твердой прослойки является реализация в ней при деформации более мягкого напряженного состояния, чем при осевом растяжении гладкого образца В результате этого пластические деформации в твердой прослойке реализуются при напряжениях, меньших величины их предела текучести, что способствует повышению деформационной способности конструктивных элементов и снижает вероятность их хрупкого разрушения

Имеющиеся теоретические решения по оценке напряженного состояния базируются на весьма жестких (необоснованных) исходных допущениях и условиях, приводящих к неадекватным результатам

Вторая глава посвящена оценке предельного состояния и несущей способности конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов с ликвационными и диффузионными (твердыми) прослойками

Показано, что повышенная твердость в ликвационных прослойках обусловлена наличием в них кристаллических фаз М„о, S,02, А,03 и др Проведенные в УГНТУ (М А Худяков и др ) исследования показали, что в ликвационных прослойках твердость может быть в 1,50 1,65 раза выше, чем твердость основного металла Другими словами, коэффициент механической неоднородности Ка = 1,5 1,65 При этом для твердых участков (прослоек) ет(ет = ST /S, где ST и S - толщины ликвационной прослойки и стенки цилиндра) достигает 33 % (ет = 0,33) Очевидно, что твердые ликвационные прослойки должны иметь пониженные пластические характеристики, в частности, относительное удлинение 8T(s* < S04, где 5°"- относительное удлинение основного металла) В связи с этим в качестве расчетной схемы для оценки несущей способности цилиндрических элементов с ликвационными прослойками можно принять композитный (трехслойный) образец, растягивающийся напряжением а, (рисунок 1) Как известно, в цилиндрическом элементе а, = Р R/5, где Р - радиус цилиндра (трубы)

М - мягкий металл, Т - твердый металл

Рисунок 1 - Расчетная схема для определения предельного

давления цилиндрического элемента с ликвационной прослойкой

С использованием известного закона аддитивности получена следующая формула для расчета коэффициента несущей способности <рс, представляющего собой отношение предельных окружных напряжений цилиндра с ликвационной прослойкой (ст1пр) к таковым без нее ст"-

ч>.=^=- = 5Г0-в1)+К. 6Т, (1)

<т„

где аеч =<т"/ст",о" - напряжение в мягком (основном) металле, соответствующее деформации е = 6Т, где бт - относительное удлинение ликвационной прослойки Здесь полагалось, что несущая способность композитного цилиндра имитируется деформационной способностью металла ликвационной прослойки (зт)

В работе представлены более точные формулы для расчета (рс, полученные на основе анализа неустойчивости пластических деформаций композитного цилиндра из деформационно-упрочненных металлов по степенной зависимости

В зависимости от отношения относительных удлинений основного (мягкого) металла (стм) и ликвационной прослойки (б1) и параметра 9Т величина Ф0 может изменяться в достаточно широком интервале Очевидно, при определенных значениях 5м, 8Т, Ко и 6Т величина срс=1,0 Приравнивая срс к единице по уравнению (1), можно определять критические параметры механической неоднородности цилиндрических элементов, обеспечивающие равнопрочность цилиндрических элементов с ликвационными прослойками

В реальных случаях, например в трубах, величина 9Г может быть достаточно большой (около 1/3), а пластичность твердых участков -сравнительно малой Поэтому при эксплуатации таких труб в твердых (хрупких) участках возможно образование трещин даже при рабочих нагрузках. Указанный факт может усиливаться при работе трубопроводов в режиме малоциклового нагружения Все это говорит о том, что вопреки существующим мнениям некоторых специалистов, необходимо более

внимательно относиться к оценке ресурса конструктивных элементов с металлургическими ликвационными прослойками В частности, необходимо отметить, что повышенная твердость металла в окрестности ликвационных прослоек может снижать не только статическую и малоцикловую прочности, но и характеристики трещиностойкости. Поэтому возникает необходимость поверочных расчетов конструктивных элементов с ликвационными (твердыми) прослойками с использованием критериев трещиностойкости

а) — труба с ликвационной прослойкой, б) — расчетная схема

Рисунок 4 - Цилиндрический конструктивный элемент (1) с трещиной (3) в ликвационной прослойке (2)

В работе произведена оценка предельного состояния конструктивных элементов с твердыми ликвационными прослойками по критериям трещиностойкости в соответствии с расчетными схемами, представленными на рисунке 4

Оценка срс по критериям трещиностойкости произведена в предположении, что трещина образовалась в ликвационной прослойке, например, в результате малоциклового нагружения или дополнительного водородного и деформационного охрупчивания и старения ее металла

Для расчета фс по критериям трещиностойкости получена следующая формула

где V - протяженность трещины в ликвационной прослойке Очевидно, что при С > 2Я. фс = 1 — /Б

В работе приведены более сложные формулы, полученные с учетом различной чувствительности металла конструктивных элементов к трещинам

Таким образом, выведены аналитические зависимости для расчетного определения несущей способности конструктивных элементов оборудования и трубопроводов с твердыми ликвационными прослойками Показано, что в ряде случаев наличие твердых ликвационных прослоек может снижать несущую способность конструктивных элементов оборудования и трубопроводов вследствие более раннего исчерпания их деформационной способности Получены формулы для расчетов коэффициентов несущей способности конструктивных элементов оборудования и трубопроводов с твердыми ликвационными прослойками по критериям трещиностойкости

В третьей главе произведена оценка напряженного и предельного состояний конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов с продольными твердыми прослойками (при плоской деформации)

Наиболее характерным примером реализации плоской деформации является нагружение внутренним давлением цилиндрического сосуда с продольной твердой прослойкой (рисунок 5)

(2)

Рисунок 5 - Цилиндр (под давлением Р) с продольной твердой прослойкой (а) и его расчетная схема (б) и прямоугольная модель (в)

Имеющееся решение задачи о плоской деформации мягкой прослойки относится к прямоугольной модели (рисунок 5, б) и базируется на следующих исходных условиях и допущениях, упрощающих математический анализ

В частности, допускается, что диаграммы растяжения твердого (Т) и мягкого (М) металлов принимаются схематизированными, соответствующими идеально жесткопластическому материалу а" = а", ст* = а* При этом большинство решений предполагают, что контактные касательные напряжения не зависят от координаты £,(£, = 2х/ф и равны пределу текучести при чистом сдвиге тк = + Км, где Км = ст"/>/з (рисунок 6). Здесь и в дальнейшем ст* и пределы текучести мягкого (М) и твердого (Т) металлов, а о" и а] - их

временные сопротивления соответственно Основным геометрическим параметром, предопределяющим напряженное и предельное состояния твердой прослойки, является ее относительная толщина Хт = Ьт/с1

и (х,у) в) и(х.у)

11 и,у}_ горичонталыше перемещения; У (х,у) - вертикальные перемещения

Рисунок 6 - Картины деформации образцов (а) с твердыми прослойками, е*г = 0,5<б)и хт = 0,1 (в)

Кроме этого, па наш взгляд, достаточно жестким допущением является принятие постоянства касательных напряжений по координате

Недостаточно обоснованным, па наш взгляд, является условие принятия равенства контактных касательных напряжений величине предела текучести мягкого металла при чистом сдвиге: тк= Кк,. Наряду с этим имеющиеся решения относятся лишь к предельному состоянию соединения с твердой прослойкой. Указанные недостатки явились причиной более углубленного исследования напряженного и предельного состояний конструктивных элементов с твердыми прослойками.

Основные особенности напряженного состояния конструктивных элементов с твердыми прослойками определяются эффектом стеснённости Деформации мягкого металла и окрестности поверхностей твердого металла. В результате чего в мягком металле реализуется более жесткое (объемное}

напряженное состояние (с высоким значением среднего напряжения стср или гидростатического давления) В твердой прослойке происходят процессы деформирования, способствующие уменьшению степени жесткости напряженного состояния и величины оср Этот факт приводит к тому, что пластическое деформирование твердой прослойки может происходить при среднеитеграпьных (номинальных) напряжениях, меньших величины предела текучести твердого металла о' Отмеченный феномен четко проявляется на картинах муаровых полос, полученных на образцах с различными значениями относительной толщины твердых прослоек (рисунок 6) Как известно, муаровые полосы представляют собой линии равных перемещений в вертикальном (У(х,у)) и горизонтальном (и (х,у)) направлениях Кривизна муаровых полос предопределяет наличие сдвиговых деформаций и, соответственно, касательных напряжений

Сравнение картин муаровых полос на рисунке 6, б и в, четко показывает, что с уменьшением относительной толщины твердой прослойки увеличивается степень вовлечения твердого металла в пластическую деформацию В относительно развитых твердых прослойках (хт = 0,5) в пластическую деформацию вовлекаются лишь боковые участки (рисунок 6, б) Совершенно другая картина (рисунок 6, в) наблюдается при деформации образцов со сравнительно тонкими твердыми прослойками (хт = 0,1) В этом случае деформация образца практически равномерная и охватывает весь образец, включая и твердую прослойку В связи с этим в работе полагается, что существует некоторая критическая относительная толщина твердой прослойки %1, при которой она полностью переходит в пластическое состояние, хотя при этом среднеинтегральные (номинальные) осевые напряжения меньше предела текучести ст| Таким образом, металл твердой прослойки находится при таких напряженных состояниях, при которых достигается максимальная деформационная способность металла и снижается вероятность хрупких разрушений, в особенности в окрестности линий сплавления твердой

прослойки и основного (мягкого) металла Заметим, что основной металл вблизи контактных плоскостей находится в условиях, когда из-за стеснения деформаций развивается объемное (жесткое) напряженное состояние, повышается сопротивление деформированного и увеличивается вероятность реализации хрупкого разрушения Заметим, что область распространения эффекта стеснения деформаций основного (мягкого) металла в условиях проведенных опытов составляет около 5хт При этом касательные напряжения тху по координате г| изменяются примерно по линейному закону, как это принимается в большинстве опубликованных работ, посвященных решению подобных задач по теории упругости и пластичности, обработке металлов давлением и др

Необходимо обратить внимание на тот факт, что касательные напряжения, как в мягком, так и в твердом металле имеют один и тот же знак, но на контактных плоскостях зависимости Тху(г|) теряют разрыв второго рода В связи с этим терпят разрыв первого ряда поперечные напряжения ах Это легко доказывается дифференциальными уравнениями равновесия, известными в теории пластичности Таким образом, в мягком металле напряжение ах должно иметь знак «плюс», а в твердом - «минус» Этот факт является причиной реализации в твердой прослойке более мягкого напряженного состояния (с меньшим значением стср)

Экспериментальные данные и логические размышления подсказывают, что касательные напряжения т^, по координате должны изменяться по сложным экстремальным кривым Об этом свидетельствуют данные, полученные методом муаровых полос (Р С Зайнуллин, А Г Халимов)

В связи с этим нами предлагается следующая зависимость для определения касательных напряжений тЧ1 в объеме твердых прослоек

К=уЩ Кр V ц/хг (3)

где Кч = а4; 3, Q = Q/Qc> Q и Qc - текущая и предельная нагрузки (давления) на конструктивный элемент, Кр = (к. - l)/K„, \ = 2x/S, q - константа

(Ч«30),х'=11'/8,т1 = 2у/8

С использованием основных уравнений теории пластичности и с учетом формулы (3) получены следующие формулы для определения поперечных (стч) и осевых (оч) напряжений

Л (4)

г + ■]

о,- + (5)

л/зхЧчх+О ^

На рисунке 7 приведены зависимости а..= ах /а';') и а, (о, = а, /а") от координаты построенные по формулам (4) и (5) Здесь же построены (штриховыми линиями) зависимости и с; определенные на основе

метода муаровых полос (Р С Зайнуллин, А Г Халимов) Как видно, отмечается неплохое совпадение теоретических и экспериментальных зависимостей оД^) и а, (5) Среднеинтегральная величина ст)ср тем ниже, чем меньше относительная толщина твердой прослойки %т При ■/' = х]р твердая прослойка полностью переходит в пластическое состояние, несмотря на то, что среднеинтегральные напряжения сг„р меньше предела текучести твердого металла о] Для определения %1 получена следующая формула

(ч х1 + 2к;=кр/к,(1-к„), (6)

где к,=«т;/а;,кн=а:/в?

Зависимость х1 (Квт), построенная на основании формулы (6), показана на рисунке 8 Уменьшение параметра Кш приводит к снижению При этом расчетные значения х1 (к,т) практически совпадают с экспериментальными данными (А Г Халимов)

Таким образом, базируясь на основных закономерностях пластического деформирования разнородных материалов, выполнен анализ напряженного и предельного состояний конструктивных элементов оборудования и трубопроводов в условиях плоской деформации

1,2 1,0 0,8 0,6 0,4

0,2 а)

V л = хт \

х, =0,1 К„ =0,9 к- =? \ < \\

\\ V У

\

\

\

1,8

1,6

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2 б)

0 0,2 ст^ = су /ст"

0,4

0,6

Кр= 1

ч = / X =01 //

К =09 К =20 /У

/X //

0,2 0,4 0,6 по формулам (4) и (5),---

0,8

- эксперимент

Рисунок 7 - Распределение относительных поперечных

|в\ | и осевых ст, напряжений по координате

х:-0,604« 0,2 е

0« 0

--по формуле (6), Д - эксперимент (А Г Халимов)

о

Рисунок 8 - Зависимость критических величин относительной толщины твердых прослоек у^ от параметра К„г

Выявлены и описаны новые закономерности распределения основных компонент тензора напряжений в объеме твердых прослоек конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов с учетом особенностей реализации контактных эффектов разупрочнения твердого металла, в зависимости от степени механической неоднородности и основных геометрических параметров

Установлено, что касательные напряжения на контактных поверхностях твердых прослоек описываются по совершенно иным законам, на базе которых ранее (другими авторами) решен ряд задач по оценке напряженного и предельного состояний твердых прослоек в составе конструктивных элементов Показано, что величина и характер распределения контактных напряжений зависят от степени механической неоднородности и относительной толщины твердых прослоек

Произведена адекватная оценка контактных эффектов разупрочнения твердых прослоек, деформируемых в составе конструктивных элементов

нефтегазового оборудования и трубопроводов

Показано, что существующие методы в несколько раз завышают величину контактных эффектов разупрочнения твердых прослоек в сравнении с полученными оценками в настоящей работе

Четвертая глава посвящена оценке напряженного и предельного состояний твердых прослоек при осесимметричной деформации

Хт ="

а

2г

р=т

2z

Рисунок 9 - Схема цилиндра

с кольцевой твердой прослойкой

В работе впервые выполнен анализ напряженного и предельного состояний конструктивных элементов с кольцевой прослойкой (рисунок 9)

С учетом ранее установленных в главе особенностей распределения контактных касательных напряжений в плоских твердых прослойках, выполнен анализ и получены новые аналитические зависимости, адекватно описывающие компоненты напряжений в объеме осесимметричных и кольцевых твердых прослоек

т„=г„/Кы=КрЛр"' 4' (7)

СГ, = сг / сг" =

л/о" Кр

Г 1 л/3 Хт(ч Хт+0 К

X

=с,/а"=

-д

X (ч X +1)

(8)

(9)

где р = 2г/ё, <; = 2г/с1 (рисунок 9) Остальные обозначения те же, что и в главе 3

Установлены соотношения механических и геометрических параметров твердых прослоек, при которых происходит их полное вовлечение в

пластическое состояние при средних напряжениях, меньших их предела текучести

( т Кр(1 + 0,25 ш.)

где шг =гв/гн (рисунок 9) При т, =0 из формулы (10) вытекает выражение для расчета %1 для дискообразной твердой прослойки В других частных случаях из полученного уравнения вытекают формулы, полученные другими авторами

Базируясь на теории тонких оболочек, впервые показано, что с уменьшением относительной толщины твердых прослоек происходят снижение степени краевых сил, моментов и напряжений и соответствующий рост несущей способности конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов

Анализ полученных решений показывает, что общие закономерности напряженного и предельного состояний кольцевых, дискообразных и плоских твердых прослоек качественно совпадают Отмечаются лишь количественные отличия, соответствующие полученным зависимостям

В пятой главе разработаны методы расчета несущей способности и остаточного ресурса безопасной эксплуатации нефтегазового оборудования и трубопроводов

Показано, что для конструктивных элементов с продольными твердыми прослойками коэффициент несущей способности <рс ~ 1,0 независимо от величины хт Однако уменьшение хт способствует повышению деформационной способности конструктивных элементов вследствие вовлечения в пластическую деформацию металла твердых прослоек Указанный факт относится к случаю, когда твердый металл (прослойка) имеет достаточно высокие показатели технологической и эксплуатационной трещиностойкости В противном случае величина <рс может существенно отличаться от единицы (<рс < 1,0)

Наибольшую опасность в плане несущей способности представляют

кольцевые толстые твердые прослойки В этом случае несущая способность конструктивных элементов определяется деформационной способностью и трещиностойкостью металла твердых прослоек

Установлено, что для сравнительно тонких твердых прослоек с критическими хг =х1 деформационная способность конструктивных элементов практически равна деформационной способности конструктивных элементов без твердых прослоек

В работе приведены формулы для определения несущей способности конструктивных элементов с кольцевыми твердыми прослойками Установлены соотношения механических свойств основного металла и металла твердых прослоек, при которых обеспечивается равнопрочность, т е фс = 1,0

При наличии в твердых прослойках конструктивных элементов сквозных продольных трещин длиной е = 1Г формула для оценки (рс имеет вид

Ф„=сте/сГ=К. (1-^1), (И)

где К, и ст°ч - временное сопротивление металла твердой

прослойки и основного (мягкого) металла, стс - разрушающее окружное напряжение конструктивного элемента с трещиной в кольцевой (г|=8/д) прослойке Как и следовало ожидать, уменьшение приводит к

значительному росту фс и ресурса при пульсирующем (отнулевом) изменении давления, оцениваемого по формуле

где 1р и ыр - время и число циклов до разрушения, V - частота пульсирующего давления (цикл/год), тц - константа (по данным ИМАШ РАН им А А Благонравова, т„ = 12,5), пв - коэффициент запаса прочности по

Наряду с этим в работе предложена методика определения прогнозируемого и остаточного ресурса конструктивных элементов с твердыми прослойками в условиях механохимической и малоцикловой повреждаемости

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1 Механическая неоднородность, обусловленная наличием твердых и мягких прослоек в конструктивных элементах нефтегазового оборудования и трубопроводов, является распространенным феноменом Особенностью твердых прослоек является реализация в них при деформации более мягкого напряженного состояния, чем при осевом растяжении (гладкого) однородного образца из твердого металла В результате этого пластические деформации в твердой прослойке реализуются при напряжениях, меньших величины предела текучести, что способствует повышению деформационной способности конструктивных элементов и снижает вероятность их хрупкого разрушения Имеющиеся решения по оценке указанных контактных эффектов базируются на сравнительно жестких допущениях и условиях, приводящих к неадекватным результатам

2 Типичным примером наличия в конструктивных элементах нефтегазового оборудования и трубопроводов твердых прослоек являются ликвационные полосы (прослойки) в исходном прокате или заготовках

Получены аналитические зависимости для определения коэффициентов несущей способности конструктивных элементов с ликвационными прослойками по критериям потери устойчивости пластических деформаций и трещиностойкости

Показано, что в ряде случаев наличие ликвационных твердых прослоек может значительно снизить несущую способность конструктивных элементов вследствие их более низкой деформационной способности и трещиностойкости

3 На базе основных закономерностей пластического деформирования разнородных материалов автором выполнен анализ напряженного и предельного состояний конструктивных элементов оборудования и трубопроводов в условиях плоской деформации

Выявлены и описаны новые закономерности распределения основных компонент тензора напряжений в объеме твердых прослоек конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов с учетом особенностей реализации контактных эффектов разупрочнения твердого металла в зависимости от степени механической неоднородности и основных геометрических параметров

Установлено, что касательные напряжения на контактных поверхностях твердых прослоек описываются по совершенно иным законам, на базе которых ранее (другими авторами) решен ряд задач по оценке напряженного и предельного состояний твердых прослоек в составе конструктивных элементов

Показано, что величина и характер распределения контактных напряжений зависят от степени механической неоднородности и относительной толщины твердых прослоек

Произведена адекватная оценка контактных эффектов разупрочнения твердых прослоек, деформируемых в составе конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов

Показано, что существующие методы в несколько раз завышают величину контактных эффектов разупрочнения твердых прослоек в сравнении с полученными оценками в настоящей работе

4 С учетом ранее установленных особенностей распределения контактных касательных напряжений в плоских твердых прослойках впервые выполнен анализ и получены новые аналитические зависимости, адекватно описывающие компоненты напряжений в объеме осесимметричных кольцевых и дискообразных твердых прослоек

Установлены соотношения механических и геометрических параметров твердых прослоек, при которых происходит их полное вовлечение в пластическое состояние при средних напряжениях, меньших их предела текучести

Базируясь на теории тонких оболочек, впервые показано, что с уменьшением относительной толщины твердых прослоек происходит снижение степени краевых сил, моментов и напряжений и соответствующий рост несущей способности конструктивных элементов

5 Получены формулы для определения коэффициентов несущей способности конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов с твердыми прослойками

Разработана методика определения прогнозируемого и остаточного ресурса конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов с твердыми прослойками по критериям механохимической и малоцикловой повреждаемости

Список опубликованных научных трудов

1 Шайхулов С Ф Роль твердых прослоек при оценке ресурса конструктивных элементов // Мониторинг и безопасность трубопроводных систем - Уфа,2006 -№ 1 -С 3-4

2 Мухаметшин Р Р, Абдуллин Л Р , Спащенко А Ю, Шайхулов С Ф Определение коэффициентов снижения несущей способности и долговечности элементов промысловых сосудов и трубопроводов // Работоспособность и технологичность нефтепромыслового оборудования и трубопроводов Матер научн -практ семинара - Салават ОАО «Салаватнефтемаш», 2006 - С 6-11

3 СТП 1-06. Технология ремонтно-сварочных работ с применением комбинированных швов / Л Р Абдуллин, Ю Н Антипов, С Ф Шайхулов -Салават ОАО «Салаватнефтемаш», 2006 - 7 с

4 Еникеев Р А и др Методы расчета ресурса элементов оборудования с учетом коррозии, циклических нагрузок и старения металла /РА Еникеев, А Ю Спащенко, С Ф Шайхулов - Уфа МУП «ЦБЭСТС», 2007 - 52 с

5 Шайхулов С Ф Нормирование параметров остаточной работоспособности нефтегазохимического оборудования // Диагностика и ресурс нефтегазохимического оборудования Матер научн -практ семинара, посвященного 450-летию добровольного вхождения Башкирии в состав России -Уфа МУП «ЦБЭСТС», 2007 -С 29-35

6 Абдуллин Л Р, Спащенко А Ю, Шайхулов С Ф Влияние деформационного старения на характеристики безопасности оборудования // Диагностика и ресурс нефтегазохимического оборудования Матер научн -практ семинара, посвященного 450-летию добровольного вхождения Башкирии в состав России - Уфа МУП «ЦБЭСТС», 2007 - С 39-41

7 Антипов Ю Н , Шайхулов С Ф Оценка предельного состояния элементов оборудования (сосуды, аппараты и трубопроводы) // Диагностика и ресурс нефтегазохимического оборудования Матер научн -практ семинара,

посвященного 450-летию добровольного вхождения Башкирии в состав России - Уфа МУП «ЦБЭСТС», 2007 - С 64-69

8 Абдуллин Л Р , Шайхулов С Ф , Спащенко А Ю , Мухаметшин Р Р Оценка и повышение остаточного ресурса конструктивных элементов оборудования с применением накладок // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа Тез докл научн -практ конф 22 мая 2007 г в рамках VII Конгресса нефтегазопромышленников России — Уфа, 2007 — С 325-330

9 СТП 3-07 Повышение безопасности эксплуатации нефтегазового оборудования и трубопроводов регулированием параметров механической неоднородности их конструктивных элементов / Л Р Абдуллин, Ю Н Антипов, С Ф Шайхулов - Салават ОАО «Салаватнефтемаш», 2007 - 16 с

10 Худякова Л П , Спащенко А Ю , Шайхулов С Ф Определение остаточного ресурса оборудования и трубопроводов, подверженных стресс-коррозионному растрескиванию // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» - 2007 - № 3 - С 50-57

11 Антипов Ю Н, Спащенко А Ю, Шайхулов С Ф Определение ресурса нефтепромыслового оборудования в условиях пульсирующего давления коррозионных рабочих сред//Нефтепромысловое дело -2007 -№8 -С 46-48

12 Основы нормирования характеристик безопасности нефтегазового оборудования и трубопроводов с учетом механической неоднородности конструктивных элементов / Л П Худякова, Ю Н Антипов, А А Халимов, С Ф. Шайхулов - Уфа, 2007 - 50 с

13 Шайхулов С Ф Прогнозирование ресурса конструктивных элементов с твердыми прослойками - Уфа РИО РУНМЦ МО РБ, 2007 - 22 с

Фонд содействия развитию научных исследований Подписано к печати 24 августа 2007 г Бумага писчая Заказ №470 Тираж 100 Ротапринт ГУП «ИПТЭР», 450055, г Уфа, проспект Октября, 144/3

Введение.

Глава 1 Основные проблемы механической неоднородности конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов.

1.1 Механическая неоднородность.

1.2 Основные закономерности упрочнения мягких прослоек в конструктивных элементах.

1.3 Роль твердых прослоек при оценке напряженного и предельного состояний конструктивных элементов.

Выводы по главе 1.

Глава 2 Исследование предельного состояния конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов с ликвационными (твердыми) прослойками.

2.1 Механизм образования ликвационных (твердых) прослоек в конструктивных элементах.

2.2 Оценка предельного состояния цилиндрических элементов с ликвационными прослойками.

2.3 Определение предельного состояния элементов оборудования с ликвационными (твердыми) прослойками по критериям трещиностойкости.

Выводы по главе 2.

Глава 3 Исследование напряженного и предельного состояний конструктивных элементов оборудования и трубопроводов с твердыми прослойками в условиях плоской деформации

3.1 Теоретические основы плоской деформации элементов оборудования.

3.2 Оценка напряженного и предельного состояний конструктивных элементов нефтегазового оборудования с твердыми прослойками при плоской деформации.

Выводы по главе 3.

Глава 4 Особенности напряженного и предельного состояний конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов с твердыми осесимметричными прослойками

4.1 Теоретические основы осесимметричной деформации.

4.2 Особенности определения напряженного и предельного состояний твердой прослойки в условиях осесимметричной деформации.

4.3 Особенности расчета напряжений и предельных нагрузок.

4.4 Оценка напряженного состояния кольцевых твердых прослоек методами теории тонких оболочек.

Выводы по главе 4.

Глава 5 Расчетное определение несущей способности и остаточного ресурса безопасной эксплуатации нефтегазового оборудования и трубопроводов с твердыми прослойками

5.1 Несущая способность нефтегазового оборудования и трубопроводов с твердой прослойкой.

5.2 Определение остаточного ресурса безопасной эксплуатации нефтегазового оборудования при цилиндрическом пульсирующем) нагружении и коррозии.

Выводы по главе 5.

Многообразие технологических процессов и их интенсификация за счет использования высоких давлений и температур, новых физических процессов, повышение агрессивности рабочих сред значительно усложняют условия работы нефтегазового оборудования и трубопроводов. Расширяется номенклатура применяемых материалов, обновляются виды неразъемных соединений, изменяется строение зоны термического влияния сварных соединений и возникают новые задачи в совершенствовании технологии выполнения сварочных работ. Появляются новые факторы, ранее не учтенные при проектировании, изготовлении и эксплуатации нефтегазового оборудования (сосудов, аппаратов и трубопроводов).

В дальнейшем будут совершенствоваться процессы разработки и производства сварных конструкций, направленные на реализацию преимуществ применения прогрессивных конструкционных материалов, и будет создаваться сварное оборудование, обладающее максимальной надежностью во все более усложняющихся условиях эксплуатации, высокой технологичностью, минимальной материалоемкостью, уменьшенной массой наплавленного металла.

Постоянный рост использования высокопрочных, жаропрочных и кор-розионностойких сталей, сплавов с различными физико-механическими свойствами, биметаллов превратили механическую неоднородность в широко распространенное явление. Так, применение термоупрочненных и принимающих на воздухе закалку сталей для изготовления нефтегазового оборудования неизбежно порождает в сварных соединениях мягкие и твердые прослойки.

Механическая неоднородность, заключающаяся в различии свойств характерных зон сварного соединения, является, с одной стороны, следствием неоднородности температурных полей при сварке, с другой, - применения технологии сварки с отличающимися по свойствам сварочными материалами из-за необходимости обеспечения технологической прочности. Все это приводит к возникновению сложного напряженного состояния. В сварных соединениях имеется существенная концентрация напряжения, которая, в конечном счете, существенно влияет на характеристики безопасности нефтегазового оборудования. В связи с этим необходимо устанавливать характеристики безопасности оборудования с учетом влияния фактора их механохими-ческой неоднородности. Учет этого влияния и сознательное регулирование механохимической неоднородностью позволяет по-новому подойти к оптимизации конструкций и технологии их изготовления, а также реально оценивать их характеристики работоспособности и безопасности.

В работе систематизированы и приведены новые сведения о напряженно-деформированном состоянии и расчетные зависимости конструктивных элементов нефтегазового оборудования с учетом фактора механической неоднородности, пространственного положения в протяженности, схемы напряженного состояния, пластического упрочнения мягких участков, изменения свойств металла твердых прослоек и др.

Цель работы - обеспечение безопасности эксплуатации нефтегазового оборудования и трубопроводов с твердыми прослойками с установлением их остаточного ресурса.

Основные задачи исследования:

• анализ проблем механической неоднородности нефтегазового оборудования и трубопроводов, обусловленной наличием в них твердых и мягких прослоек;

• оценка характеристик конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов с ликвационными (твердыми) прослойками;

• исследование напряженного и предельного состояний твердых прослоек в условиях плоской деформации;

• анализ особенностей напряженного и предельного состояний твердых прослоек в условиях плоской деформации;

• оценка характеристик безопасной эксплуатации нефтегазового оборудования и трубопроводов.

Научная новизна

1. На базе основных положений механики пластически неоднородных тел выполнен анализ напряженного и предельного состояний базовых конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов в условиях плоской и осесимметричной деформаций, на основании которого получена адекватная оценка условий перехода в пластическое состояние твердого металла при пониженных нагрузках.

2. Выявлены и описаны специфические закономерности распределения основных компонентов тензора напряжений в объеме твердых прослоек с учетом особенностей реализации контактных эффектов, способствующих снижению шарового тензора напряжений в твердом металле.

Показано, что величина и характер распределения контактных касательных напряжений существенно зависят от степени механической неоднородности и относительной толщины твердых прослоек.

3. Произведена адекватная оценка контактных эффектов разупрочнения твердых прослоек, деформированных в составе базовых конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов. Установлено, что существующие методы в несколько раз завышают величину контактных эффектов разупрочнения твердых прослоек в сравнении с полученными оценками в настоящей работе.

4. Впервые решена задача о напряженном и предельном состояниях твердой кольцевой прослойки в составе конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов.

С учетом ранее установленных новых закономерностей распределения контактных касательных напряжений в плоских твердых прослойках получены формулы, адекватно описывающие топографию компонент тензора напряжений в объеме твердых кольцевых и дискообразных прослоек.

5. Базируясь на положениях теории тонких оболочек вращения, впервые показано, что с уменьшением толщины твердых прослоек в конструктивных элементах происходят снижение краевых моментов и поперечных сил и соответствующий рост их несущей способности.

6. Разработаны методы определения остаточного ресурса безопасной эксплуатации нефтегазового оборудования и трубопроводов с твердыми прослойками.

Практическая ценность

1. Разработаны методы определения остаточного ресурса, позволяющие научно обоснованно устанавливать безопасные сроки эксплуатации нефтегазового оборудования и трубопроводов с твердыми прослойками.

2. Базируясь на установленных условиях перехода твердых прослоек в полное пластическое состояние, даны рекомендации по ограничению относительной толщины твердых прослоек технологическими способами.

3. Разработан стандарт предприятия по технологическому регулированию параметров геометрии и свойств твердых прослоек в конструктивных элементах оборудования и трубопроводов.

На защиту выносятся:

- методы определения напряженного и предельного состояний конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов с твердыми прослойками различных конфигураций;

- расчетная оценка коэффициентов снижения несущей способности конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов с твердыми прослойками;

- методы расчета остаточного ресурса безопасной эксплуатации нефтегазового оборудования и трубопроводов с твердыми прослойками в их конструктивных элементах.

Методы решения поставленных задач

Большинство поставленных задач по оценке напряженного состояния твердых прослоек решены на основе теории пластичности кусочно-неоднородных тел. Экспериментальные исследования проведены методом муаровых полос.

Несущая способность конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов с твердыми прослойками определялась с использованием методов механики твердого деформационного тела и разрушения.

Оценка остаточного ресурса конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов базируется на современных достижениях ме-ханохимии металлов и малоцикловой усталости металлов.

Достоверность результатов

Теоретические исследования напряженного и предельного состояний твердых прослоек выполнены на базе апробированных подходов теории пластичности и механики разрушения. В частных случаях из полученных аналитических зависимостей вытекают формулы, полученные ранее другими известными учеными.

Некоторые (частные) результаты исследований качественно и количественно совпадают с экспериментальными данными других авторов, полученными методом муаровых полос и натурными испытаниями конструктивных элементов с твердыми прослойками.

Основные выводы и рекомендации

1. Механическая неоднородность, обусловленная наличием твердых и мягких прослоек в конструктивных элементах нефтегазового оборудования и трубопроводов, является распространенным феноменом. Особенностью твердых прослоек является реализация в них при деформации более мягкого напряженного состояния, чем при осевом растяжении (гладкого) однородного образца из твердого металла. В результате этого пластические деформации в твердой прослойке реализуются при напряжениях, меньших величины предела текучести, что способствует повышению деформационной способности конструктивных элементов и снижает вероятность их хрупкого разрушения. Имеющиеся решения по оценке указанных контактных эффектов базируются на сравнительно жестких допущениях и условиях, приводящих к неадекватным результатам.

2. Типичным примером наличия в конструктивных элементах нефтегазового оборудования и трубопроводов твердых прослоек являются ликвационные полосы (прослойки) в исходном прокате или заготовках.

Получены аналитические зависимости для определения коэффициентов несущей способности конструктивных элементов с ликвационными прослойками по критериям потери устойчивости пластических деформаций и трещи-ностойкости.

Показано, что в ряде случаев наличие ликвационных твердых прослоек может значительно снизить несущую способность конструктивных элементов вследствие их более низкой деформационной способности и трещино-стойкости.

3. На базе основных закономерностей пластического деформирования разнородных материалов автором выполнен анализ напряженного и предельного состояний конструктивных элементов оборудования и трубопроводов в условиях плоской деформации.

Выявлены и описаны новые закономерности распределения основных компонент тензора напряжений в объеме твердых прослоек конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов с учетом особенностей реализации контактных эффектов разупрочнения твердого металла в зависимости от степени механической неоднородности и основных геометрических параметров.

Установлено, что касательные напряжения на контактных поверхностях твердых прослоек описываются по совершенно иным законам, на базе которых ранее (другими авторами) решен ряд задач по оценке напряженного и предельного состояний твердых прослоек в составе конструктивных элементов.

Показано, что величина и характер распределения контактных напряжений зависят от степени механической неоднородности и относительной толщины твердых прослоек.

Произведена адекватная оценка контактных эффектов разупрочнения твердых прослоек, деформируемых в составе конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов.

Показано, что существующие методы в несколько раз завышают величину контактных эффектов разупрочнения твердых прослоек в сравнении с полученными оценками в настоящей работе.

4. С учетом ранее установленных особенностей распределения контактных касательных напряжений в плоских твердых прослойках впервые выполнен анализ и получены новые аналитические зависимости, адекватно описывающие компоненты напряжений в объеме осесимметричных кольцевых и дискообразных твёрдых прослоек.

Установлены соотношения механических и геометрических параметров твердых прослоек, при которых происходит их полное вовлечение в пластическое состояние при средних напряжениях, меньших их предела текучести.

Базируясь на теории тонких оболочек, впервые показано, что с уменьшением относительной толщины твердых прослоек происходит снижение степени краевых сил, моментов и напряжений и соответствующий рост несущей способности конструктивных элементов.

5. Получены формулы для определения коэффициентов несущей способности конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов с твердыми прослойками.

Разработана методика определения прогнозируемого и остаточного ресурса конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов с твердыми прослойками по критериям механохимической и малоцикловой повреждаемости.

1. Абдуллин И.Г. и др. Коррозионно-механическая стойкость нефтега-зопроводных систем. Диагностика и прогнозирование долговечности / И.Г. Абдуллин, А.Г. Гареев, А.В. Мостовой. Уфа: Гилем, 1997. - 220 с.

2. Абдуллин Р.С. Расчетная оценка ресурса сосудов с механохимиче-ской неоднородностью // Химическое и нефтегазовое машиностроение. -1998.-№3.-С. 8-9.

3. Бакши О.А. Механическая неоднородность сварных соединений. -Челябинск: ЧПИ, 1981.-56 с.

4. Биргер И.А. и др. Расчет на прочность деталей машин / И.А. Биргер, Б.Ф. Шорр, Г.Б. Иосилевич. М.: Машиностроение, 1993. - 640 с.

5. Болотин В.В. Ресурс машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1990.-448 с.

6. Бакши О.А., Зайцев H.JL, Вайсман JI.A., Гумеров К.М. Прочность сварных соединений с трещинами в твердых прослойках при статическом растяжении // Сварочное производство. 1985. - № 6. - С. 32-34.

7. Бакши О.А., Качанов Л.М. О напряженном состоянии пластичной прослойки при осесимметричной деформации // Изв. АН СССР. Механика. -1965.-№ 2.-С. 134-137.

8. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. М.: Высшая школа, 1967. - 635 с.

9. Бакши О.А., Зайцев H.JL, Гумеров К.М. Напряженное состояние и сопротивление хрупкому разрушению упругонеоднородных стыковых соединений // Физико-химическая механика материалов. 1987. - № 2. -С. 37-42.

10. Бакши О.А., Зайцев H.JL, Гумеров К.М. Трещиностойкость прослоек в разномодульных соединениях при статическом растяжении // Проблемы прочности, 1983.-№ 4.-С. 58-62.

11. Бакши О.А., Зайцев Н.Л., Гумеров К.М. и др. Рост трещин усталости в механически неоднородных сварных соединениях // Сварочное производство. 1988. - № 9. - С. 32-35.

12. Бакши О.А., Ерофеев В.П. Напряженное состояние и прочность стыкового шва с Х-образной разделкой // Сварочное производство. 1971. — № 1. - С. 4-7.

13. Бакши О.А., Анисимов Ю.И., Зайнуллин Р.С. и др. Прочность и деформационная способность сварных соединений с композиционной мягкой прослойкой // Сварочное производство. 1974. - № 10. - С. 3-5.

14. Бакши О.А., Кульневич Б.Г. Расчетная оценка прочности и энергоемкости сварного стыкового соединения при изгибе // Автоматическая сварка. Сварочное производство. 1972. - № 6. - С. 7-9.

15. Вахитов А.Г. Оценка работоспособности оборудования и трубопроводов с механохимической неоднородностью элементов с учетом коррозии. -Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2003.

16. Вахитов А.Г. Оценка работоспособности оборудования с механохимической неоднородностью // Вопросы безопасности нефтехимического оборудования. Сб. научн. тр. / КамПИ. Набережные Челны, 2003. -С. 14-20.

17. Гутман Э.М., Зайнуллин Р.С., Зарипов Р.А. Кинетика механохими-ческого разрушения и долговечность растянутых конструктивных элементов при упруго-пластических деформациях // Физико-химическая механика материалов. 1984. - № 2. - С. 14-17.

18. Гутман Э.М., Зайнуллин Р.С. К методике длительных коррозионно-механических испытаний металла газопромысловых труб // Заводская лаборатория. 1987. - № 4. - С. 63-65.

19. Гутман Э.М. и др. Прочность газопромысловых труб в условиях коррозионного износа / Э.М. Гутман, Р.С. Зайнуллин, А.Г. Шаталов, Р.А. За-рипов. -М.: Недра, 1984. 84 с.

20. Гладштейн Л.И., Литвиненко Д.А. Высокопрочная строительная сталь. М.: Металлургия, 1972. - 240 с.

21. ГОСТ 25-506-85. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойко-сти (вязкости разрушения) при статическом нагружении. М.: Изд-во стандартов, 1985. - 61 с.

22. ГОСТ 6996-66. Сварные соединения. Методы определения механических свойств. М.: Изд-во стандартов, 1978. - 55 с.

23. ГОСТ 20911-75. Техническая диагностика. Основные термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1978. - 14 с.

24. ГОСТ 27.002-83. Надежность в технике. Термины и определения. -М.: Изд-во стандартов, 1983. 30 с.

25. ГОСТ 1497-73. Металлы. Методы испытаний на растяжение. М.: Изд-во стандартов, 1977. - 40 с.

26. ГОСТ 25.507-85. Методы испытаний на усталость при эксплуатационных режимах нагружения. М.: Изд-во стандартов, 1985. - 31 с.

27. ГОСТ 14349-80. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. М.: Изд-во стандартов, 1980. - 61 с.

28. ГОСТ 25859-83. Сосуды и аппараты стальные. Нормы и методы расчета на прочность при малоцикловых нагрузках. М.: Изд-во стандартов, 1983.-30 с.

29. ГОСТ 25215-82. Сосуды и аппараты высокого давления. Обечайки и днища. Нормы и методы расчета на прочность. М.: Изд-во стандартов,1986.-8 с.

30. Зайнуллин Р.С. О предельном напряженном состоянии и несущей способности многослойной композитной мягкой прослойки // Проблемы прочности. 1977. -№ 3. - С. 74-76.

31. Зайнуллин Р.С., Бакши О.А., Анисимов Ю.И. Напряженно-деформированное состояние и несущая способность двухслойной композитной мягкой прослойки // Сварочное производство. 1976. - № 6. - С. 3-5.

32. Зайнуллин Р.С. Механика катастроф. Обеспечение работоспособности оборудования в условиях механохимической повреждаемости. Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 1997 . - 426 с.

33. Зайнуллин Р.С. и др. Ресурс нефтехимического оборудования с механической неоднородностью // Р.С. Зайнуллин, О.А. Бакши, Р.С. Абдуллин, А.Г. Вахитов. М.: Недра, 1998. - 268 с.

34. Зайнуллин Р.С. и др. Критерии безопасного разрушения элементов трубопроводных систем с трещинами // Р.С. Зайнуллин, Е.М. Морозов, А.А. Александров. М.: Наука, 2005. - 316 с.

35. Зайнуллин Р.С. и др. Гидравлические испытания действующих нефтепроводов // Р.С. Зайнуллин, Р.С. Гумеров, Е.М. Морозов и др. М.: Недра, 1990.-224 с.

36. Зайнуллин Р.С., Бакиев А.В., Халимов А.А. Несущая способность сварных соединений из стали 15Х5М // Нефть и газ. 1978. - № 6. - С. 84-88.

37. Когут Н.С. и др. Несущая способность сварных соединений // Н.С. Когут, М.В. Шахматов, В.В. Ерофеев. Львов: Свит, 1991.- 184 с.

38. Когаев В.П. и др. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность / В.П. Когаев, Н.А. Махутов, А.П. Гусенков. М.:

39. Машиностроение, 1985.-224 с.

40. Кузеев И.Р. и др. Сложные системы в технике / И.Р. Кузеев, Г.Х. Самигуллин, Д.В. Куликов и др. Уфа: Изд-во УГНТУ, 1997. - 227 с.

41. Кузеев И.Р. и др. Физическая природа разрушения / И.Р. Кузеев, Д.В. Куликов, Н.В. Мекалов и др. Уфа: Изд-во УГНТУ, 1997. - 168 с.

42. Карзов Г.П. и др. Сварные сосуды высокого давления / Г.П. Карзов, В.П. Леонов, Б.Т. Тимофеев. Л. Машиностроение, 1982.-287 с.

43. Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов. — Л.: Машиностроение, 1981.-328 с.

44. Лютцау В.Г. Современные представления о структурном механизме деформационного старения и его роли в развитии разрушения малоцикловой усталости // Структурные факторы малоциклового разрушения. М.: Наука, 1977.-С. 5-19.

45. Механика разрушения и прочность материалов: Справочное пособие. Киев: Наукова Думка, 1988 . - Т. 2. - 619 с.

46. Малов Е.А., Карнаух Н.Н., Котельников B.C. и др. Методические указания по определению остаточного ресурса потенциально опасных объектов, подконтрольных Госгортехнадзору России // Безопасность труда в промышленности. 1996 . - № 3. - С. 45-51.

47. Мэнсон С. Температурные напряжения и малоцикловая усталость. -М.: Машиностроение, 1974 . 344 с.

48. Махутов Н.А. Сопротивление элементов конструкций хрупкому разрушению. -М.: Машиностроение, 1973 . -200 с.

49. Механика малоциклового разрушения. / Н.А. Махутов, М.И. Бурак, М.М. Гаденин и др. М.: Наука, 1986 . - 264 с.

50. Москвитин В.В. Циклические нагружения элементов конструкций. -М.: Наука, 1981 .-344 с.

51. Миланчев B.C. Методы расчета ресурса эксплуатации сварной нефтеаппаратуры // НТРС «Эксплуатация, модернизация и ремонт оборудования».- 1983 .-№2.-С. 7-13.

52. Муханов К.К., Ларионов В.В., Ханухов Х.М. Методы оценки несущей способности сварных стальных конструкций при малоцикловом нагружении // Расчеты на прочность. М.: Машиностроение, 1976. - Вып. 17. -С. 259-284.

53. Махутов Н.А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. М.: Машиностроение, 1981. - 272 с.

54. Морозов Е.М. Техническая механика разрушения. Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 1997.-486 с.

55. Методика оценки ресурса остаточной работоспособности технологического оборудования нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических производств. Волгоград: ВНИИКТНнефтехимоборудования, 1991.-44 с.

56. Методика остаточного ресурса оборудования с геометрической и механической неоднородностью / Р.С. Зайнуллин, Р.С. Абдуллин, P.M. Ус-манов и др. Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 1997. - 43 с.

57. Нейбер Г. Концентрация напряжений: Пер. с нем. / Под ред. А.И. Лурье. М.: Гостехиздат, 1947 . - 204 с.

58. Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформаций конструкций. М.: Высшая школа, 1982.-272 с.

59. Навроцкий Д.И. Расчет сварных соединений с учетом концентрации напряжений. Л.: Машиностроение, 1968 . - 170 с.

60. Никольс Р. Конструирование и технология изготовления сосудов давления. М.: Машиностроение, 1975 . - 464 с.

61. Новые методы оценки сопротивления металлов хрупкому разрушению / Под ред. Ю.Н. Работнова. М.: Мир, 1972 . - 440 с.

62. Новиков И.И. Дефекты кристаллического строения металлов. М.: металлургия, 1983. - 232 с.

63. Немец Я. Жесткость и прочность стальных деталей: Пер. с чеш. / Под ред. С.В. Серенсена. М.: Машиностроение, 1970 . - 528 с.

64. Окерблом Н.О. и др. Проектирование технологии изготовления сварных конструкций // Н.О. Окерблом, В.П. Демянцевич, И.П. Байкова. Д.: Судпромгиз, 1963. - 602 с.

65. Одинг И.А. Допускаемые напряжения в машиностроении и циклическая прочность металлов. М.: Машгиз, 1962 . - 260 с.

66. Обеспечение работоспособности сосудов и трубопроводов / Под ред. Р.С. Зайнуллина. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1991. - 44 с.

67. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. М.: ПИО ОБТ, 1996. - 232 с.

68. Правила и нормы в атомной энергетике. М.: Энергоатомиздат, 1989.-524 с.

69. Петерсон Р. Коэффициенты концентрации напряжений. М.: Мир, 1977.-302 с.

70. Порядок разработки декларации безопасности промышленного объекта Российской Федерации. М.: Госгортехнадзор РФ, 1996. - 22 с.

71. РД 50-345-82. Методические указания. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при циклическом нагружении. -М.: Изд-во стандартов, 1983. 95 с.

72. РД 26-6-87. Методические указания. Сосуды и аппараты, стальные. Методы расчета на прочность с учетом смещения кромок сварных соединений, угловатости и неокруглости обечаек. М.: НИИХИМмаш, 1987. - 28 с.

73. РД 39-0147103-361-86. Руководящий документ. Методика по выбору параметров труб и поверочного расчета линейной части магистральных нефтепроводов на малоцикловую прочность. Уфа: ВНИИСПТнефть, 1987. -30 с.

74. Романив О.Н., Никифорчин Г.Н. Механика коррозионного разрушения конструкционных сплавов. М.: Металлургия, 1986. - 294 с.

75. РД 0385-95. Правила сертификации поднадзорной продукции для потенциально опасных промышленных производств, объектов и работ. М.: Госгортехнадзор России, 1995. - 8 с.

76. Стеклов О.И. Прочность сварных конструкций в агрессивных средах. М.: Машиностроение, 1976. - 200 с.

77. Стеклов О.И. Мониторинг и прогноз ресурса сварных конструкций с учетом их старения и коррозии // Сварочное производство. -1997. № 1. -С. 16-22.

78. Соркин JI.C. Остаточные напряжения в сварных соединениях трубопроводов ТЭС. М.: Энергоатомиздат, 1998. - 192 с.

79. Семушкин О.Г. Механические испытания металлов. М.: Высшая школа, 1972. - 304 с.

80. Серенсен С.В. и др. Несущая способность и расчеты деталей машин на прочность. М.: Машиностроение, 1975. - 488 с.

81. Самсонов Ю.А., Феденко В.И. Справочник по ускоренным испытаниям судового оборудования. JL: Судостроение, 1981. - 200 с.

82. Структура и коррозия металлов и сплавов / Под ред. Е.А. Ульянина. М.: Металлургия, 1989. - 400 с.

83. СНиП 3.05.05-84. Технологическое оборудование и технологические трубопроводы. М., 1985. - 29 с.

84. Суханов В.Д. Определение свойств металла по измерениям твердости // Проблемы механики сплошных сред в системах добычи и транспорта нефти и газа. Матер. Конгресса нефтепромышленников России. Уфа, 1998. -С. 83-84.

85. Сурков Ю.П. и др. Анализ причин разрушения и механизмов повреждения магистрального газопровода из стали 17ГС // Физико-химическая механика материалов. 1989.-№ 5.-С. 21-25.

86. Сабиров У.Н. Разработка методов оценки работоспособности трубопроводов для перекачки широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ): Автореф. . канд. техн. наук. М.: ВНИИГАЗ, 1999. -25 с.

87. Собачкин А.С. Особенности технологии сварочных работ при ремонте нефтепроводов без остановки перекачки: Автореф. . канд. техн. наук. -Челябинск: ЧПИ, 1991.-20с.

88. Сагинбаев Р.Х. Повышение работоспособности базовых элементов с патрубками в агрегатах нефтегазохимических производств: Автореф. . канд. техн. наук. Уфа: УГНТУ, 1999. - 23 с.

89. Суханов В.Д. Оценка качества демонтированных нефтепроводов: Автореф. канд. техн. наук. Уфа: УГНТУ, 1999.-22 с.

90. Томсен и др. Механика пластических деформаций при обработке металлов. М.: Машиностроение, 1969. - 504 с.

91. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости. М.: Наука, 1975. - 576 с.

92. Тимошенко С.П., Войновский-Кригер С. Пластинки и оболочки. -М.: Физматгиз, 1963.

93. Школьник Л.М. Скорость роста трещины и живучесть металла. -М.: Металлургия, 1973.-216 с.

94. Шахматов М.В., Ерофеев В.В., Гумеров К.М. и др. Оценка допустимой дефектности нефтепроводов с учетом их реальной нагруженности // Строительство трубопроводов. 1991.-№ 12.-С. 37-41.

95. Шахматов М.В., Ерофеев В.В. Инженерные расчеты сварных оболочковых конструкций. Челябинск: ЧГТУ, 1995. - 229 с.

96. Шахматов М.В., Ерофеев В.В. Напряженное состояние и прочность сварных соединений с переменными механическими свойствами металла мягкого участка // Сварочное производство. 1982. - № 3. - С. 6-7.

97. Шахматов М.В. Рациональное проектирование сварных соединений с учетом их механической неоднородности // Сварочное производство. -1988.-№7. с. 7-9.

98. Шахматов М.В. Несущая способность механически неоднородныхсварных соединений с дефектами в мягких и твердых швах // Автоматическая сварка.- 1988.-№6.-С. 14-18.

99. Шрон Р.З. О прочности при растяжении сварных соединений с мягкой прослойкой в условиях ползучести // Сварочное производство. 1970. — № 5. - С. 6-8.

100. Шатов А.А. О вовлечении твердой прослойки в пластическую деформацию // Вопросы сварочного производства. Тр. ин-та / УПИ. Челябинск, 1968.-№63.-С. 102-108.

101. Халимов А.А. Технология ремонта конструктивных элементов нефтехимического оборудования из стали 15Х5М: Автореф. . канд. техн. наук. Уфа: УГНТУ, 1999. - 19 с.

102. Халимов А.Г. Обеспечение работоспособности сварного нефтехимического оборудования из хромомолибденовых сталей мартенситного класса: Дис. . д-ра техн. наук. Уфа: УГНТУ, 1997. - 377 с.

103. Халимов А.А. Вопросы технологии сварки элементов трубопроводов из стали 15Х5М при ремонте // Проблемы нефтегазового комплекса России. Матер. Всеросс. научн.-техн. конф. Уфа: УГНТУ, 1995. - С. 23-33.

104. Херцберг Р.В. Деформация и механика разрушения конструкционных материалов. М.: Металлургия, 1989. - 576 с.

105. Худяков М.А., Муфтахов М.Х. К вопросу о расслоении металла труб // Мировое сообщество и пути решения. Сб. научн. статей. Уфа: Издво УГНТУ, 2004. № 16. - С. 36-39.

106. Черняев К.В., Васин Е.С. Применение прочностных расчетов для оценки на основе внутритрубной дефектоскопии технического состояния магистральных нефтепроводов с дефектами // Трубопроводный транспорт нефти.- 1996.-№ 1.-С. 11-15.

107. Черняев К.В., Васин Е.С., Трубицин В.А., Фокин М.Ф. Оценка прочности труб с вмятинами по данным внутритрубных профилемеров // Трубопроводный транспорт нефти. 1996. - № 4. - С. 8-12.

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

109. Ямалеев К.М. Влияние изменения физико-механических свойств металла труб на долговечность нефтепроводов // Нефтяное хозяйство. 1985. -№9.-С. 50-53.

110. Murakami Y., Nisitani Н. Stress intensity factor for circumferentially cracked round bar in tension // Trans. JSME. 1975. - No. 342. - P. 360-369.

111. Grebner H. Finite element calculation of stress intensity factors for complete circumferentially surface cracks at the outer wall of a pipe // Int. J. Fract. 1985.-No. 27.-P. R99-R102.

112. Sneddon I.N., Tait R.J. The effect of a penny-shaped crack on the distribution of stress in a long circular cylinder // J. Eng. Sci. 1963. - No. 1. -P. 391-409.

113. Brown W.F.(Jr.), Srawley J.E. Plane strain crack toughness testing of high strength metallic materials // ASTM STP 410. 1966.

114. Isida M., Noguchi H. Tension and bending of plates with a semi-elliptical surface crack // Trans. JSME. 1982. - 48. - No. 429. - P. 607-619.

115. Rice J.R., Levy N. The part-through surface crack in an elastic plate // Trans. ASME, Ser. J. Appl. Mech. 1972. - No. 39. - P. 185-194.

116. Frost N., Marsh K.J., Pook L.P. Metal fatique. Oxford: Clarendon Press, 1974.-500 p.

117. Clark W.G. (Jr.), Hudak S.J. (Jr.) Variability in fatique crack growth rate testing // J. Test, and Eval. 1975. - No 6. - P. 454-476.