автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Пожарная и промышленная безопасность магистральных газопроводов с использованием анализа их несущей способности

Кобяков Вячеслав Владимирович

ПОЖАРНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АНАЛИЗА ИХ НЕСУЩЕЙ

СПОСОБНОСТИ

Специальность 05.26.03 - «Пожарная и промышленная безопасность (технические науки, отрасль - энергетика)»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кобяков Вячеслав Владимирович

ПОЖАРНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АНАЛИЗА ИХ НЕСУЩЕЙ

СПОСОБНОСТИ

Специальность 05.26.03 - «Пожарная и промышленная безопасность (технические науки, отрасль - энергетика)»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в ООО «Научно-производственное объединение ВНИИЭФ-ВОЛГОГАЗ» (г.Саров Нижегородской области).

Научный руководитель: кандидат технических наук В.В. Алешин

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор В.П. Николаев

доктор технических наук, профессор Ю.А. Поляков

Ведущая организация: ФГУП «Федеральный научно-производственный центр - Научно-исследовательский институт измерительных систем имени Ю.Е. Седакова» (Федеральное агентство по атомной энергии), г. Нижний Новгород.

Защита состоится 23 мая 2005 года в 15 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д205.002.02 в Академии государственной противопожарной службы МЧС России по адресу: 129366, Москва, ул. Бориса Галушкина, д.4, зал совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии ГПС МЧС России.

Автореферат разослан «_»_2005 года, исх.№

Отзывы на автореферат с заверенной подписью и печатью просим направлять по указанному адресу. Телефон для справок: 283-19-05.

Ученый секретарь диссертационного совета --

доктор технических наук, профессор СВ.Пузач

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Неснижающееся количество аварий трубопроводных систем, сопровождающихся пожарами и выбросами вредных веществ, а также интенсивное старение парка трубопроводный конструкций, делает актуальной проблему повышения их пожарной и промышленной безопасности. Решением данной проблемы для большинства эксплуатирующихся трубопроводов является своевременное ввшвление аварийно опасный участков, их ремонт или замена. Решение о ремонте или замене того или иного трубопроводного участка должно основываться на достоверных методах оценки и прогнозирования технического состояния трубопроводов, позволяющих ранжировать трубопроводные участки по очередности ремонта или замены.

Необходимость ранжирования связана, прежде всего, с высокой стоимостью замены или ремонта всех дефектный трубопроводный участков. Точность ранжирования дефектных участков определяется тем, на сколько адекватно оценивается и прогнозируется напряженно-деформированное состояние (НДС) участка при ранжировании. Результаты ранжирования напрямую зависят от корректности и эффективности применения математического аппарата, лежащего в основе используемого метода оценки НДС трубопроводов.

Одной из основный причин разрушения промышленный трубопроводов являются локальные дефекты стенок труб, которые появляются на трубопроводе в процессе эксплуатации и при строительстве. В частности, несмотря на непрерывное совершенствование защитных мероприятий против коррозии, отказы магистральных газопроводов только по этой причине составляют примерно половину всех происходящих разрушений.

Современное состояние методов прогнозирования пожарной и промышленной безопасности трубопроводных систем с коррозионными повреждениями стенок труб соответствует ситуации, когда существующие традиционные методы и действующие нормы не могут обеспечить оценку НДС трубопроводных систем с требуемой точностью, а широкое применение на практике разра-ботаннык в последнее время методов численного анализа прочности трубопроводов, зачастую, невозможно из-за их трудоемкости и сложности эксплуатации.

Таким образом, для повышения пожарной и промышленной безопасности трубопроводных систем ТЭК актуальной задачей является создание новый и, совершенствование имеющихся методик оценки и прогнозирования прочности функционирующих трубопроводов, пригодных для внедрения в производственную практику предприятий, эксплуатирующих трубопроводы.

Современный научный подход к повышению пожарной и промышленной безопасности, экологичности и эффективности трубопроводов промышленных энергетических систем заключается в построении и численном анализе гибридных математических моделей, описывающих изменения состояния трубопроводов в зависимости от режимов работы оборудования трубопроводной сети, природнык факторов, вмешательства третьих лиц и т.д. Реализация данный математических моделей и методов их решения на компьютерной технике приводит к построению высокоточных компьютерных прочностных симуляторов

функционирования трубопроводных сетей (КПС).

Объектом исследования в диссертационной работе являлись промышленные трубопроводы в условиях номинального и аварийного функционирования энергетических систем ТЭК.

В качестве предмета исследования рассматривались напряженно-деформированные состояния участков промышленных трубопроводов и их эволюция при эксплуатации трубопроводных сетей.

Целью диссертационной работы являлась разработка методов построения компьютерных прочностных симуляторов участков трубопроводных систем для прогнозирования несущей способности участков газотранспортных сетей ТЭК, возможности их разрушения и предотвращения аварий с последующим возможным возгоранием транспортируемых горючих газов.

Задачи исследования;

• обеспечение текущего мониторинга и прогнозирования прочности трубопроводов ТЭК в условиях изменяющихся технологических режимов и внешних воздействий, включая тепловое воздействие пожара;

• разработка метода построения прочностных симуляторов участков промышленных трубопроводных сетей, позволяющих проводить нелинейный анализ напряженно-деформированного состояния для оперативной и прогнозной оценок несущей способности участков трубопроводов;

• разработка технологии применения прочностных симуляторов для прогнозирования безопасности трубопроводов энргообъектов и предотвращения аварий;

• получение новых данных о причинах возникновения аварий и пожаров на объектах трубопроводного транспорта ТЭК.

Методологические и теоретические основы исследования составили научные труды широкого круга отечественных и зарубежных ученых. К таким научным трудам в области механики сплошных сред следует отнести работы Гольденблата И.И., Кочанова Л.М., Малинина Н.Н., Работнова Ю.Н., Седова Л.И. и других; в области численных методов механики сплошных сред - это работы Белоцерковского О.М., Галлагера Р., Зенкевича О.С., Марчука Г.И., Пономарева Н.Н., Рубцова Н.А. и других; в области моделирования трубопроводных систем и анализа их прочности - это работы Айнбиндера А.Б., Алешина В.В., Антикайна П.А., Бородавкина П.П., Дерцакяна А.К., Камерштейна А.Г., Селезнева В.Е., Харионовского В.В. и других; в области моделирования пожара» и анализа огнестойкости конструкций - это работы Баратова А.Н., Брушлин-ского Н.Н., Есина В.М., Кошмарова Ю.А., Молчадского И.С., Рыжова А.М., Пузача СВ., Страхова В.Л. и других.

Основными методами исследования являлись методы нелинейного анализа прочности промышленных трубопроводных систем, в том числе при тепловом воздействии пожара. В качестве основного инструмента исследования в диссертации использовался метод конечных элементов.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Впервые предложен и научно обоснован метод построения компью-

терного прочностного симулятора промышленных трубопроводных сетей,

позволяющего оперативно прогнозировать пожарную и промышленную безопасность трубопроводных сетей на основе анализа их напряженно-деформированного состояния при изменении технологических режимов работы, сетей и/или внешних многофакторных воздействий, включая тепловые нагрузки от пожаров на соседних трубопроводах.

2. Разработан и реализован для применения в КПС новый метод анализа несущей способности холодногнутых трубопроводов с коррозионными дефектами стенок.

3. Разработан новый способ анализа сложного нелинейного напряженно-деформированного состояния трубопроводов при тепловом воздействии пожара с учетом кратковременной ползучести трубной стали.

4. Разработана новая технология прогнозирования пожарной и промышленной безопасности трубопроводных сетей промышленных объектов ТЭК с использованием прочностных симуляторов.

5. С использованием разработанных методов получены новые результаты, расширяющие и углубляющие представления о состоянии систем промышленных трубопроводов энергообъектов ТЭК в условиях эксплуатации и аварийных ситуациях.

К таким результатам относятся: построенные и функционирующие КПС, трубопроводных участков газотранспортных и энергетических предприятий; полученные с использованием построенных КПС расчетные оценки фактической прочности участков трубопроводов; расчетные значения величин разрушающих нагрузок для каждого участка; рекомендации по параметрам безопасной эксплуатации трубопроводов; ранжирование участков трубопроводов по очередности их замены и ремонта; критерий и расчетные значения параметров огнестойкости трубопроводов при воздействии тепловой нагрузки от пожара.

Практическая значимость работы. Выносимые на защиту методы и технологии были реализованы в виде компьютерных прочностных симуляторов вычислительной технологии «Pip Est» и комплексной компьютерной аналитической системы «AMADEUS», широко применяемых для прогнозирования пожарной и промышленной безопасности функционирования трубопроводных сетей ТЭК. Технология «PipEst» используется для решения практических задач обеспечения безопасности энергообъектов, как в России, так и за рубежом. Она успешно применялась при решении задач ОАО «ГАЗПРОМ», Госгортехнадзора РФ, Росатома, ГУЛ «Мосгаз», ОАО «Мордовэнерго», Фраунгоферовского института неразрушающего контроля (Германия) и др.

Внедрение результатов диссертационной работы подтверждено актами ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», ООО «НПО ВНИИЭФ-ВОЛГОГАЗ», ЗАО «Ай-Теко» и справкой о промышленном внедрении системы «AMADEUS» в Международной газотранспортной компании «SPP-DSTG».

Достоверность изложенных в диссертации основных научных положений обеспечивается: обоснованием адекватности применяемых математических моделей моделируемым реальным техническим объектам и физическим процес-

сам; использованием современных методов вычислительной механики для решения задач прогнозирования пожарной и промышленной безопасности трубопроводных сетей ТЭК; соответствием результатов численного анализа данным натурных экспериментов; многолетней практикой успешного применения методов, рассматриваемых в диссертационной работе, при анализе реальных номинальных и аварийных режимов работы различных объектов ТЭК. На защиту выносятся:

Изложенные при описании научной новизны методы, способ, технология и результаты исследований выносятся на защиту в качестве основных научных положений диссертации, принадлежащих лично автору диссертации.

Личный вклад автора заключается:

- в разработке, обосновании и верификации на тестовых и производственных задачах метода построения компьютерного прочностного симулятора промышленных трубопроводных сетей, позволяющего оперативно проводить анализ напряженно-деформированного состояния прочности участков трубопроводов при изменении технологических режимов работы сетей и/или внешних много -факторных воздействий, включая тепловые нагрузки от пожаров на соседних трубопроводах, для прогнозирования пожарной и промышленной безопасности трубопроводных сетей;

- в разработке и применении на практике анализа холодногнутых трубопроводов с коррозионными дефектами стенок;

- в обосновании и реализации способа анализа сложного нелинейного напряженно-деформированного состояния трубопроводов при тепловом воздействии пожара с учетом кратковременной ползучести трубной стали;

- в разработке технологии прогнозирования пожарной и промышленной безопасности трубопроводных систем промышленных энергообъектов с использованием компьютерных прочностных симуляторов;

- в построении и практическом применении для решения производственных задач ТЭК компьютерных прочностных симуляторов функционирующих трубопроводов различных энергообъектов;

- в построении расчетных сценариев аварий при их расследовании на промышленных объектах ТЭК;

- в широком распространении современных методов и средств прогнозирования пожарной и промышленной безопасности трубопроводов на производственных предприятиях ТЭК.

Апробация работы. Основное содержание диссертации и результаты применения предложенных в ней методов и технологий представлены и обсуждены на: Второй международной конференции «AMADEUS Computation System for" Complex Pipeline System 2003 (High precision gas dynamics computations)» (октябрь 2003, г. Нитра и г. Смоляница, Словакия); Десятой Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (март 2004, г.Москва); 12-м международном коллоквиуме «Reliability of High-pressure Steel Pipelines» (г.Прага, Чехия, март

2003); Международной конференции безопасности технических систем «KONBiN-2003» (июнь 2003, г.Гдыня, Польша); 21-м Международном конгрессе по технологиям конечно-элементного анализа в механике сплошных сред «21 CAD-FEM Meeting 2003» (ноябрь 2003, г.Потсдам, Германия); IV Сессии Научной молодежной школы-семинара РФЯЦ ВНИИЭФ «Промышленная безопасность и экология» (сентябрь 2004, г.Саров); Второй и Четвертой конференции по проблемам вычислительной механики, проводимых компанией CAD-FEM GmbH (г. Москва, апреля 2002 и апрель 2004).

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 16 работ, в том числе две монографии в соавторстве.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, шести глав, выводов, списка источников из 142 наименований и 2 приложений. Содержит 242 страницы, 1 таблицу, 79 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Список используемых при изложении содержания работы сокращений: ГУ - граничные условия; ЛЧМГ - линейная часть магистральных газопроводов; КПС - компьютерный прочностной симулятор; КЭ - конечный элемент; КЭ-модель - конечно-элементная модель; НДС - напряженно-деформированное состояние; ПМК - программно-математический комплекс; ТЭК - топливно-энергетический комплекс.

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы: объект исследования, предмет исследования, основная цель и основные задачи работы, указана научная новизна предлагаемых методов, способа и технологии, описана их практическая значимость.

В первой главе выполняется краткий критический анализ существующих методов прогнозирования пожарной и промышленной безопасности трубопроводов ТЭК с использованием прочностного анализа.

Показано, что невозможность тотального обновления дефектных трубопроводов обуславливает необходимость ранжирования потенциально опасных участков по очередности их ремонта или замены с использованием численных методов прогнозирования пожарной и промышленной безопасности. Данные методы должны позволять получать текущие и прогнозные оценки несущей способности трубопровода на основе результатов адекватного анализа его НДС в условиях изменяющегося характера нагружения и изменяющегося технического (дефектного) состояния труб. В свою очередь, адекватный анализ НДС трубопроводов с дефектами должен проводиться с учетом многофакторного на-гружения трубопроводов, их конструктивных особенностей, условий прокладки, трехмерной геометрии дефектов, их взаимного влияния и т.д.

Функционирующая трубопроводная система объекта ТЭК с изменяющимся вследствие воздействия окружающей среды техническим состоянием находится, под воздействием множества изменяющихся нормативных и ненормативных нагрузок (изменяются режимы эксплуатации, происходят ненормативные внешние воздействия: оползни, наводнения, механические повреждения, проведение ремонтных работ, террористические атаки и т.д.). Поэтому, для про-

гнозирования безопасности трубопроводов с учетом изменения технологических режимов работы сетей и/или внешних многофакторных воздействий требуется проводить постоянный мониторинг их прочности. Постоянный мониторинг прочности трубопровода в данном случае подразумевает возможность в любой момент при произошедшем или прогнозируемом изменении воздействия на трубопровод или его технического состояния оперативно провести численный анализ его изменившегося НДС и получить оценку его текущей несущей способности для принятия управленческих решений.

В работе отмечено, что традиционные и новые методы оценки пожарной и промышленной безопасности трубопроводов с использованием,, прочностного анализа не предназначены для прочностного мониторинга и не могут быть эффективно использованы специалистами ТЭК для прогнозирования промышленной и пожарной безопасности трубопроводов.

Для углубленного исследования процессов функционирования трубопроводных систем, достоверного прогнозирования режимов их эксплуатации и оптимального управления ими В.Е. Селезневым было предложено применять гибридные математические модели, описывающие изменения состояния трубопроводов и процессы транспортирования продуктов в зависимости от режимов работы оборудования трубопроводной сети, природных факторов, вмешательства третьих лиц и т.д. Формализация данных математических моделей и методов их решения на компьютерах приводит к построению высокоточных компьютерных газодинамических симуляторов (ГДС) и компьютерных прочностных си-муляторов (КПС) для углубленного анализа функционирования и оценки состояния трубопроводных сетей. Под высокой точностью компьютерных симу-ляторов здесь подразумевается наиболее достоверное описание и прогнозирование реальных процессов в трубопроводных системах, которое можно обеспечить современным уровнем развития методов математического моделирования, • технической диагностики и доступной специалистам ТЭК компьютерной техники.

Прочностной симулятор, обеспечивающий проведение оперативного анализа фактического НДС участков трубопроводной сети, позволяет решить проблему исследования во времени отклика трубопроводной системы на изменяющиеся во времени режимы эксплуатации и внешние воздействия.

Таким образом, данный симулятор позволяет осуществлять текущий прочностной мониторинг участков трубопроводной сети. Для обеспечения адекватного моделирования и быстрого получения расчетных оценок КПС должен сочетать в себе последние достижения в области вычислительной механики, быть ориентирован на применение современной вычислительной техники, использовать в своей основе вычислительные технологии, позволяющие проводить анализ НДС с учетом многофакторного нагружения и данных технической диагностики.

Функциональные возможности КПС определяются уровнем производительности вычислительной техники. Современное состояние производительности компьютеров не позволяет создавать КПС, которые могли бы оперативно отслеживать НДС протяженных трубопроводных систем объектов ТЭК. Однако

КПС могут быть эффективно использованы для оперативной оценки прочности отдельных участков трубопроводной системы. В качестве критических участков могут выступать участки, аварийное разрушение которых приведет к максимально тяжелым последствиям, а также участки с переменными воздействующими факторами и с изменяющимся техническим состоянием (например, участки подводных переходов; участки, проложенные по заболоченной местности; участки, проложенные вблизи или по территории населенных пунктов; участки трубопровода под давлением, на которых производится их ремонт и т.д.).

Основные цели, на которые направлено создание КПС:

• повышение пожарной и промышленной безопасности трубопроводных сетей энергообъектов вследствие своевременной выработки управленческих решений, основывающихся на достоверной оценке фактической прочности труб;

• повышение экономичности трубопроводного транспорта (эксплуатация

«по состоянию», которая предусматривает переход от регламентного ре-монтно-технического обслуживания оборудования к обслуживанию с учетом реального состояния технического состояния каждой единицы).

Для обеспечения возможности постоянного мониторинга прочности КПС должен обладать следующей функциональной структурой.

Первым элементом КПС является построенная с использованием универсальных сегментов расчетная схема исследуемого участка трубопроводной системы, воспроизводящая с минимальными упрощениями и допущениями подробную пространственную топологию реального участка сети с учетом особенностей его конструкции, условий прокладки, нормативных и ненормативных нагрузок, способов закрепления трубопровода, наличия различных дефектов стенок труб и т.д.

Второй элемент - это параметризованная база данных, содержащая исходную и текущую информацию о техническом состоянии исследуемого участка и внешних воздействиях. Все изменения расчетной схемы выполняются на основании добавления в базу данных следующей информации: изменение топологии и геометрических параметров трубопровода (например, вследствие реконструкции или внешних воздействий); изменение во времени характеристик физико-механических свойств трубных сталей и окружающих трубопроводы грунтов; результаты периодической технической диагностики состояния; изменение технологических режимов функционирования трубопроводов; внешние воздействия при аварийных ситуациях и т.д.

Третьим элементом КПС является программно-математический комплекс (расчетное ядро КПС), оперирующий двумя первыми элементами.

ПМК КПС строятся в результате адаптации базовых математических моделей механики сплошных сред для описания физических процессов, протекающих в трубопроводных сетях при их эксплуатации и при авариях. Адаптация моделей производится с использованием правила минимизации принимаемых упрощений и допущений. Для учета различных воздействий на трубопровод'

при анализе его НДС ПМК КПС комплектуется набором соответствующих математических моделей, описывающих внешние воздействия на трубопровод.

По результатам проведенного критического анализа существующих методов прогнозирования безопасности трубопроводов были сформулированы задачи исследования диссертационной работы, изложенные в разделе «Общая характеристика работы» настоящего автореферата.

Математическая постановка задачи анализа НДС трубопроводной конструкции формализуется в виде построения и решения системы уравнений, состоящей из:

-уравнения Навье

-уравнения Коши

(1)

(2)

где а„ - компоненты тензора напряжения; е- компоненты тензора деформации; и,, и] - компоненты вектора перемещения; ^ - компоненты вектора объемных сил;

Данные уравнения дополняются физическими соотношениями, определяющими зависимость напряжений от деформаций в зависимости от выбранной модели поведения материала:

-линейно-упругое поведение материала с учетом термодеформаций -упруго-пластическое поведение материала

где Ет - тензор упругости; а - изотропный коэффициент линейного температурного расширения; е£ - компоненты тензора пластических деформаций; Т-температура; - параметры материала, определяющие закон его упрочнения.

Система (1-4) дополняется граничными условиями (ГУ):

где Т, - компоненты вектора поверхностных сил; п] - компоненты вектора нор -мали к граничной поверхности; - граничная поверхность.

В качестве критерия пластичности для стали используется критерий Губе-ра-Мизеса, а поведение трубной стали описывается соотношениями теории течения с изотропным упрочнением. Для моделирования поведения окружающего трубопровод грунта (в случае подземной прокладки) используются полуэмпирические модели взаимодействия трубопровода с окружающим грунтом (А.Б. Айнбиндер, А.Г. Камерштейн) и модель упруго-идеальнопластического поведения материала Прандтля с модифицированным критерием пластичности Друккера-Прагера (модификация В.В. Алешина).

Вычислительная технология решения задачи определения НДС трубопроводной конструкции методом конечных элементов (МКЭ) была разработана

В.В. Алешиным. Основные алгоритмы данной технологии используются при построении программно-математического комплекса КПС.

Во ВТОРОЙ главе описывается разработанный автором диссертации метод построения КПС для прогнозирования пожарной и промышленной безопасности трубопроводных сетей ТЭК.

На основании сравнения функциональных возможностей универсальных МКЭ-программ «АК8У8» и «АВАри8» для построения ПМК КПС выбирается программный комплекс «АК8У8», обладающий требуемыми возможностями' для анализа НДС трубопроводов, открытой структурой и встроенным языком программирования АРБЬ, позволяющим реализовать ПМК КПС.

В начале построения КПС выполняется анализ трубопроводного участка с целью выявления конструктивный, топологических, технологических и эксплуатационных особенностей исследуемого участка трубопровода, и его параметризация, то есть выявление минимального набора параметров, достаточных для построения расчетных схем трубопроводных участков с минимальными упрощениями и допущениями. На примере участка ЛЧМГ подземной прокладки рассматривается алгоритм его анализа и создания базы данных КПС. Описывается набор заносимых в базу данных необходимых параметров, включающий в себя координаты опорных точек оси трубопровода, высоту засыпки трубопровода, данные, описывающие повороты оси трубопровода, характеристики физико-механических свойств стали труб и окружающих грунтов, характеристики поперечного сечения труб. Основными источниками информации для базы данных трубопроводного участка являются проектно-строительные чертежи, результаты инженерно-геологических исследований, трубные книги, справоч-, ная литература и др. Показано, что координаты базовых точек оси трубопровода и данные, описывающие повороты оси трубопровода могут представляться в привычной для специалистов эксплуатационных организаций форме (принятой на проектно-строительных чертежах), в этом случае в ПМК предусматриваются специализированные процедуры согласования различных систем координат и процедуры автоматического расчета параметров поворотов.

Вторая составляющая необходимый для КПС исходный данный - это информация о текущих техническом (дефектном) состоянии трубопроводов и воздействиях на трубопровод. В материале главы подробно рассматривается форма представления этой информации, возможные источники ее получения и варианты ее интерпретации в виде моделей дефектов и моделей воздействий.

Так, например, нормативные нагрузки, действующие на трубопровод могут быть реализованы в ПМК КПС при помощи: воздействия внутреннего избыточного давления р на внутреннюю поверхность трубопровода; воздействия равномерного температурного нагрева трубопроводной конструкции на величину температурного перепада ДГ; воздействия ускорения свободного падения Точные значения изменяющихся во времени параметров давления и температуры могут быть взяты по данным информационно-измерительных системы или по результатам анализа текущего газотранспортного режима с использованием высокоточных газодинамических симуляторов. Ненормативные воздейст-

вия на трубопровод также могут учитываться при анализе его фактического НДС, в этом случае ПМК КПС должен быть дополнен необходимыми моделями воздействий Например, тепловое воздействие на открытый участок газопровода при пожаре на соседней нитке может учитываться заданием на узловые точки КЭ-модели поля температур, полученного по результатам анализа теплового потока от метановоздушного факела

На примере коррозионных дефектов трубопроводов ЛЧМГ показаны два способа реализации моделей дефектов в зависимости от полноты данных, предоставляемых средствами технической диагностики В первом случае предполагается, что имеется детальная информация о геометрии коррозионного дефекта, воспроизводимая при помощи специальных программ-визуализаторов по результатам внутритрубной диагностики В этом случае геометрия дефекта может быть описана в виде матрицы остаточных толщин Автором диссертационной работы разработана и включена в состав ПМК КПС программная процедура, которая при помощи сплайн-интерполяции матрицы остаточных толщин производит построение геометрических моделей коррозионных участков трубопроводов с максимально возможным приближением к реальной геометрии дефектов (рис 1) Во втором случае результаты дефектоскопии описывают коррозионный дефект 3-мя габаритными размерами длина, ширина и максимальная глубина В этом случае создается эквивалентая модель дефекта, например, в виде следа полуэллипсоида с заданными габаритными размерами

а) б)

Рис.1. Трехмерная модель коррозионных дефектов трубопровода: а) визуализация измерений; б) КЭ-модель

Структура третьего элемента КПС - ПМК представляется в виде набора базовых блоков (модулей), построенных с использованием алгоритмов вычислительной технологии Алешина В В и блоков, расширяющих возможности технологии и позволяющих учесть специфику конкретных трубопроводных сетей

Модуль первого этапа предназначен для анализа общего НДС протяженных участков трубопроводов (несколько сотен метров) в балочном приближении с использованием линейно-упругой модели поведения материала труб и нелинейных КЭ-пружин, моделирующих взаимодействие трубопровода с окружающим грунтом Силовые характеристики пружин рассчитываются с использованием полуэмпирических моделей взаимодействия грунта, описанных в Главе 1

В начале работы ПМК организуется диалоговый режим для ввода необходимых отдельных параметров (например, названия файла базы данных, значения нормативных нагрузок и т.д.) и считывания базы данных трубопроводного, участка во внутренний массив ПМК. После этого ПМК организуется многократная проверка массива для выявления ошибочных записей (например, ошибочными могут быть данные по координатам дополнительных базовых точек, отмеченные в проектно-строительных чертежах для определения характерных особенностей поверхности грунта (но не оси трубопровода)).

Важным моментом первого этапа анализа НДС трубопроводного участка является алгоритм построения геометрической модели оси, которая представляется системой базовых точек, соединенных между собой отрезками дуг и прямых. Процедура построения реализуется в зависимости от формы представления информации о поворотах трубопровода в базе данных трубопроводного участка (см. выше). В материале главы подробно рассматривается вариант процедуры, автоматически рассчитывающей параметры поворотов трубопровода.

Рис. 2 Геометрическая модель участка трубопровода, построенная с помощью ПМК

После создания геометрической модели производится ее дискретизация сеткой прямых и дугообразных балочных КЭ кольцевого поперечного сечения. При создании сетки КЭ каждому элементу присваиваются геометрические параметры сечения и характеристики физико-механических свойств материала в соответствии с базой данных участка. Для подземных участков трубопровода к каждому узлу КЭ-сетки трубопровода достраивается по три КЭ-пружины, моделирующие взаимодействие с окружающим грунтом, соответствующие параметры для задания силовых характеристик пружин также берутся из базы данных. Построенная КЭ-модель трубопровода нагружается соответствующими моделями воздействий, параметры которых вводятся пользователем в диалоговом режиме. Численный анализ КЭ-модели и вывод результатов производится автоматически, без участия пользователя.

Модуль второго этапа выполняет уточненный анализ трехмерного НДС трубопроводного участка меньшей протяженности (40-60 метров). На этом этапе трубопровод моделируется как трехмерная линейно-упругая оболочечная конструкция, а окружающий трубопровод - как сплошная упруго-идеальнопластическая среда (рис.3).

Построение модели и формирование ГУ для модели второго этапа производится на базе геометрии, построенной на первом этапе. В начале работы ор-

ганизуется диалоговый режим с пользователем для ввода размеров и координат рассматриваемого на втором этапе участка, считывания файлов модели (вместе с моделью загружается внутренний массив базы данных участка) и результатов первого этапа.

Построение модели второго этапа производится по следующему алгоритму. На конце отрезка оси трубопровода, определенного пользователем, строится геометрическая модель поперечного сечения трубопровода и прилегающего грунта, которая вытягивается по сегментам линии оси трубопровода. Одновременно с построением объемной геометрической модели производится ее дискретизация оболочечными и твердотельными КЭ, для которых задаются необходимые параметры из массива базы данных (рис.4). Построенная модель нагружается необходимыми моделями воздействий (заданными на первом этапе), задаются ГУ, производится ее численный анализ и вывод результатов.

Рис.4. КЭ-модель второго этапа

Рис.3. Модель второго этапа относительно модели первого этапа

Модуль третьего этапа проводит детальный анализ НДС участков трубопровода с учетом их коррозионного повреждения. При этом участок трубопровода моделируется твердотельными КЭ, а задача численного анализа его НДС решается в упруго-пластической постановке.

В зависимости от формата данных по коррозионным дефектам организуется запрос параметров матрицы остаточных толщин или запрос габаритных размеров дефекта (в этом случае матрица остаточных толщин в виде полуэллипсоида создается ПМК). По данным матрицы остаточных Толщин строятся наружные точки поверхности, через которые проводятся квадратичные сплайны. При этом модель дефекта строится в пространстве в соответствии с ее реальным местоположением на трубопроводе. На полученный каркас ребер-сплайнов натягивается наружная поверхность дефекта. Наружная поверхность дополняется необходимыми поверхностями и объемами для создания законченной объемной геометрической модели. Модель дискретизируется твердотельными КЭ, соответствующие ее местоположению характеристики физико-механический свойств материала задаются из массива базы данных участка. По периметру твердотельной КЭ-модели прикладываются ГУ, сформированные по результатам численного анализа оболочечной КЭ-модели на втором этапе. Построенная

КЭ-модель дефектного участка нагружается соответствующими воздействиями, производится ее численный анализ и вывод результатов (рис.5).

Рис.5. Распределение эквивалентных напряжений фон Мизеса [Па] в области коррозионного дефекта при действии эксплуатационных нагрузок

Для расширения возможностей КПС ПМК комплектуется модулем определения расчетной величины разрушающего давления. Под разрушающим давлением принимается давление, при действии которого конструкция приходит в предельное состояние, предшествующее разрушению. В качестве критерия предельного состояния используется критерий достижения эквивалентными напряжениями фон Мизеса истинного предела прочности стали трубы. Определение величины разрушающего давления производится в результате выполнения серии вычислительных экспериментов методом последовательных приближений в два этапа: с использованием оболочечных и твердотельных КЭ-моделей, при этом для оперативности анализа пренебрегается изгибными напряжениями, возникающими в трубопроводе вследствие температурного перепада и нелинейного взаимодействия с окружающим грунтом.

Для оценки степени влияния погрешностей в исходных данных на точность получаемых результатов была проведены серии вычислительных экспериментов. По результатам этих экспериментов выработаны рекомендации по необходимой точности каждого типа исходных данных для КПС.

В третьей главе представлен разработанный автором диссертации метод' численного анализа несущей способности холодногнутых трубопроводов с коррозионными дефектами стенок.

Конструктивно повороты магистральных трубопроводов выполняются упругим изгибом и с использованием гнутых отводов - труб, содержащих сегменты, получаемые методом холодного гнутья на трубогибочных машинах. В результате холодного упруго-пластического изгиба на изогнутых сегментах появляются зоны остаточных упругих напряжений и пластических деформаций, существенно влияющих на НДС трубопроводов при его эксплуатации. Для адекватной оценки несущей способности трубопроводов, содержащих холодногну-тые сегменты, разработан метод, позволяющий, в дополнение к базовой технологии оценки прочности трубопроводов, на втором и третьем этапе проводить моделирование процесса холодного гнутья (рис.6), получать распределение остаточных напряжений и учитывать их в базовой технологии при анализе факта-

ческого НДС трубопроводов. Данная процедура реализована в виде программного модуля на языке APLD для использования ее в составе КПС.

а) б)

Рис.6. Распределение эквивалентных напряжений фон Мизеса [Па] в трубе: а) при упруго-пластическом изгибе на трубогибочном станке; б) после освобождения из станка

В четвертой главе излагается разработанный автором диссертации способ анализа сложного нелинейного НДС трубопроводов при тепловом воздействии, пожара с учетом кратковременной ползучести трубной стали.

Метод численного анализа несущей способности расположенных на открытой местности многониточных газопроводов промышленных энергообъектов при аварийном возгорании транспортируемого природного газа был разработан Алешиным В.В. Согласно этому методу, алгоритм анализа прочности участка трубопровода при тепловом воздействии пожара состоит из следующих, последовательно выполняемых, шагов: определение геометрии кратера в зоне аварийного разрушения подземного участка газопровода и анализ газодинамического режима функционирования источника выброса; решение сопряженной термо-газодинамической задачи полевого моделирования теплового воздействия турбулентного диффузионного факела на трубопровод для определения нестационарного поля температур стенки исследуемого участка газопровода; решение прочностной задачи математического моделирования изменения сложного нелинейного НДС прилегающих к месту аварий открытых участков газопроводов при заданном нестационарном поле температур стенки трубы.

Решение на последнем шаге прочностной задачи проводится с учетом изменения характеристик упруго-пластических свойств трубных сталей с повышением температуры. Однако влияние высокотемпературной ползучести металла на эволюцию НДС трубопровода в первом варианте данного метода не рассматривалось. Поэтому, для повышения объективности прогнозирования пожарной и промышленной безопасности газопроводных сетей ТЭК автором диссертационной работы разработан способ численного моделирования сложного нелинейного НДС трубопроводов при тепловом воздействии пожара с учетом кратковременной ползучести трубной стали, расширяющий возможности метода В.В. Алешина.

Согласно классической математической теории ползучести Ю.Н. Работно-ва, макроскопическая ползучесть металлических материалов трактуется как медленная (зависящая от времени) необратимая деформация, неограниченно

развивающаяся в конструкции под действием приложенных нагрузок. Основные характеристики поведения металлических материалов при ползучести получают из стандартных испытаний образцов на растяжение при постоянной нагрузке. Данные этих испытаний представляются в виде кривых ползучести (зависимость полной деформации е от времени г).

При анализе НДС конструкций полная деформация в общем случае представляется как сумма мгновенных упругой и пластической деформаций и деформации ползучести:

Так как методы вычисления упругих и пластических деформаций уже были описаны в первой главе диссертационной работы, здесь рассматривается только

связь напряжения с деформацией ползучести £с. Основной характеристикой

<*£с «

для установления этой связи является скорость ползучести -= £ , опреде-

&

ляемая из стандартных испытаний на одноосное растяжение.

В общем случае скорость ползучести зависит от темпера-

туры, напряжения, деформации, некоторых структурных параметров материала и времени. Однако, во многих случаях на кривой ползучести можно условие выделить участок установившейся ползучести, где скорость ползучести от времени не зависит.

При аварийном возгорании природного газа наиболее опасное тепловое воздействие на близлежащие участки трубопроводов, способное вызвать каскадное развитие аварии, измеряется десятками минут. Поэтому, построение математической модели ползучести трубных сталей для случая сложного НДС проводилось, в основном, с использованием методов исследования кратковременной ползучести металлических материалов.

Анализ опубликованных в научно-технической литературе основных закономерностей кратковременной ползучести, выявленных при испытаниях конструкционных сталей в соответствующем диапазоне напряжений и температур, позволил при построении математической модели ползучести трубных сталей обосновать следующие предположения:

• скорость деформации кратковременной ползучести является функцией только температуры и напряжения

• характеристики физико-механических свойства материала изотропны;

• критерием исчерпания несущей способности конструкции является величина накопленной деформации ползучести равной 2%.

Общепринятым подходом при построении математической модели ползучести в случае сложного НДС является постулирование применимости основных гипотез теории пластичности, в частности, теории пластического течения. Используя эти гипотезы, зависимость компонент тензора скоростей деформаций ползучести от компонент тензора напряжений может быть представлена в виде:

где о-д - компоненты тензора напряжений; сг0=^у- - шаровая часть тензора напряжений; = - интенсивность скоростей деформаций ползучести;

интенсивность напряжений; ^ - компоненты девиатора тензора напряжений; - символ Кронекера.

Далее, с учетом сделанных предположений, используя гипотезы теории течения, выведено выражение для потенциала ползучести в случае установившейся ползучести, откуда получено соотношение связи интенсивности скоростей деформаций ползучести с интенсивностью напряжений для заданной температуры. С помощью этого соотношения, производя последовательную свертку тензорного произведения в выражении интенсивности скоростей деформаций ползучести для главных значений тензора скоростей деформаций ползучести и исходя из опытного факта подобия кривых ползучести, общую зависимость скорости ползучести от напряжения и температуры для одноосного растяжения можно представить в виде произведения двух функций:

Г(7\<7) = а(Г)Р-(<г) (9 у

Аппроксимируя функцию F(o■) экспериментально проверенным для конструкционных сталей законом Нортона и определяя вид функции О(Т) В соответствии с общепринятой гипотезой пропорциональности скорости ползучести материала количеству активированных структурных элементов (закон Аррениу-са), получаем функциональную зависимость скорости кратковременной ползучести от напряжения и температуры в виде:

(10)

Для использования выражения (10) при анализе сложного НДС трубопровода в условиях теплового воздействия пожара с учетом ползучести материала труб, необходимо определить по результатам испытаний на кратковременную ползучесть образцов из трубной стали входящие в него материальные константы С, и и к. Так как без специального оборудования проведение экспериментальных исследований кратковременной ползучести образцов трубных сталей невозможно, то материальные константы в (10) определялись в результате обработки данных соответствующих испытаний низколегированных сталей, пред ставленных в научно-технической литературе. По экспериментальным кривым ползучести методом наименьших квадратов были подобраны следующие материальные константы в формуле

Проверка полученного выражения для скорости ползучести показала хорошую аппроксимацию экспериментальных данных, начиная с температуры 450°С (рис.7).

В то же время, построенная эмпирическая формула плохо описывала экс-

периментальные кривые до этой температуры. Это объясняется тем, что при сравнительно низких температурах не обеспечивались отмеченные выше условия кратковременной ползучести (точка Т = 450°С является точкой перегиба кривых ползучести). Поэтому, при анализе НДС трубопровода, уравнение (10) с подобранными константами использовалось при достижении температуры металла 450°С. Для более низких температур, применялся следующий, также широко распространенный в расчетах на ползучесть, подход. Уравнение для скорости ползучести представлялось в виде:

?=В{Т)-а". (И)

Функция В(Т) в (11) задавалась в табличном виде по результатам обработки экспериментальной кривых.

Аппроксимация мсмршмиуалыюй кривой паизучкти

-X

580

Тмимр«ура,*С

1 « Экспериментальны« данные —Аппроксимирующая кривая!

Рис.7. Сравнение расчетных и экспериментальных результатов

Пример практического применения разработанного способа представлены на рис.8 в виде результатов численного моделирования НДС надземного арочного перехода над автомобильной дорогой при тепловом воздействии пожара. Анализ сложного нелинейного НДС конструкции трубопровода показывает, что в данном случае огнестойкость конструкции определяется промежутком времени от начала теплового воздействия пожара до достижения деформации кратковременной ползучести трубной стали предельного значения 2%.

Рис.8. Интенсивность напряжений [Па] (а) и деформаций ползучести (б) в конструкции трубопровода через 744 с после начала пожара

Также в материале главы изложена выполненная автором диссертации совместно с В.Е. Селезневым и В.В. Алешиным модификация метода численного анализа сопряженной термо-газодинамической задачи полевого моделирования

теплового воздействия турбулентного диффузионного факела на трубопровод с целью повышение его эффективности. Модификация заключалась в применении для решения интегро-дифференциальных уравнений переноса излучения модифицированного метода Пономарева Н.Н. и Рубцова Н.А.

В пятой главе представлена разработанная автором диссертации технология прогнозирования безопасности трубопроводных сетей промышленных объектов ТЭК с использованием прочностных симуляторов.

Одним из условий повышения безопасности и экономичности трубопроводного транспорта является внедрение на предприятиях ТЭК, КПС, позволяющих проводить анализ НДС и оперативную оценку фактической прочности участков трубопроводов при изменении технологических режимов работы сетей и/или внешних многофакторных воздействий, включая тепловые нагрузки от пожаров на соседних трубопроводах.

Технология прогнозирования безопасности трубопроводов ТЭК с использованием КПС представлена в виде алгоритма последовательной структуры:

1. Выбор критических участков трубопровода.

Для наиболее эффективного использования в целях прогнозирования пожарной и промышленной безопасности КПС необходимо строить и применять для критических участков трубопроводов. Выбор критических участков следует осуществлять по результатам детального анализа информации о техническом состоянии (результатами дефектоскопии), близостью участков к населенным пунктам, статистической информацией об аварийности участков, данными об изменении технологических режимов и т.д.

2. Формирование базы данных о критическом участке.

Дня построения в КПС расчетных схем для адекватной оценки НДС трубопроводных участков, проводится анализ топологических, конструкционных и эксплуатационных особенностей данного типа трубопровода. Для создания в КПС необходимых моделей воздействий также проводится анализ действующих на участок нормативных и возможных ненормативных воздействий. Для получения представления о формате информации о дефектах трубопровода следует провести анализ используемой на предприятии дефектоскопии.

В результате выполнения описанных выше действий вырабатываются требования к базе данных трубопроводного участка, к формату данных, описывающих дефекты трубопровода и к функциональным возможностям ПМК КПС.

Все выявленные особенности топологии участка, его прокладки, закреплений и т.п. отражаются при создании базы данных участка. При формировании базы данных участка в нее заносятся данные, описывающие геометрию линии оси трубопровода, его конструктивные элементы, закрепления и значения характеристик физико-механических свойств материала трубопровода и окружающего грунта (для трубопровода подземной прокладки). Формат базы данных согласуется с возможностями ПМК КПС и с требованиями, разработанны-' ми на этапах анализа трубопроводных участков.

База данных для трубопроводов создается единожды и дополняется или изменяется по мере необходимости, например, при ремонте/замене старых трубопроводных участков или при строительстве новых. Источниками информа-

ции для формирования базы данных могут быть результаты инженерно-геологических изысканий, проектно-строительная документация, действующие нормативы, справочная литература и т.д. При заполнении базы данных трубопроводных участков следует использовать разработанные автором диссертации рекомендации по точности вводимых параметров.

3. Выбор или разработка программно-математического обеспечения для создания ПМККПС.

Построение ПМК КПС производится по методу, разработанному автором диссертации. ПМК КПС должен позволять пользователю автоматизировано считывать информацию из баз данных участков, строить их расчетные схемы с минимальными упрощениями и допущениями и со всеми необходимыми моделями поведения материалов, учитывать при построении расчетных схем дефекты трубопровода, задавать необходимые модели воздействий, производить численный анализ построенных расчетных схем и выводить результаты в графическом или текстовом виде. ПМК КПС должен строиться или выбираться в соответствии с требованиями, выработанными на этапах анализа трубопроводных участков. Для внедрения КПС в производственную практику специалистов ТЭК, отвечающих за безопасность функционирования трубопроводов, симуля-тор должен обладать простым и удобным интерфейсом, а все этапы анализа должны быть максимально автоматизированы, чтобы свести к минимуму влияние человеческого фактора на достоверность результатов численного анализа.

4. Построение расчетных схем КПС

Расчетные схемы в данном случае формализуются в виде сегмента базы данных КПС. Построение расчетных схем производится согласно методу построения КПС, разработанному автором диссертации.

5. Эксплуатация КПС

Основное предназначение КПС - оперативная оценка фактической (текущей) несущей способности критического участка трубопровода посредством проведения адекватного численного анализа его сложного НДС с учетом многофакторного нагружения, действующего на данный момент, и дефектов, выявленных на данный момент средствами технической диагностики. Кроме оценки текущего состояния КПС позволяет выполнять прогнозные оценки состояния прочности критического участка, учитывая возможный рост коррозионных дефектов, возможные изменения технологических режимов, возможные ненормативные и нештатные воздействия. Для этого в ПМК КПС должны быть реализованы соответствующие модели воздействий.

КПС критических участков трубопроводов используется: при фактических или прогнозных изменениях технологических режимов; при получении новых данных о техническом состоянии после проведения технической инспекции; при ненормативных воздействиях на трубопровод, например, возможных механических повреждения трубопровода при его экскавации; тепловом воздействии на трубопровод от пожара на прилегающей территории; неконтролируемых подвижках грунтов; всплытии трубопроводов, проложенных в заболоченной местности, и подводных переходов и т.д.; при необходимости постоянного контроля обеспечения безопасности ремонтного персонала, например, при замене

изоляционного покрытия на работающем трубопроводе; для проведения ранжирования критических участков по очередности ремонта или замены и составления эффективных планов ремонта и замены.

Перед использованием КПС для анализа текущего состояния трубопроводов необходимо обновить базу данных КПС в соответствии с актуальной информацией по действующим нагрузкам и имеющимся дефектам трубопровода в соответствии с рекомендациями, изложенными в описании метода построения КПС.

В шестой главе представлены некоторые примеры практического применения разработанных автором диссертации методов и технологии для: построения КПС участка ЛЧМГ Комсомольского ЛПУ ООО «Тюментрансгаз»; анализа состояния ЛЧМГ компании «8РР^8Тв» (Словакия) с использованием КПС; анализа причин аварийного разрушения участка ЛЧМГ компании «8РР-DSTG» (Словакия) с использованием КПС; анализа состояния трубопроводов тепловых сетей ОАО «Мордовэнерго» (г.Саранск).

В приложениях представлены: акты и справки о внедрении результатов диссертации; текст компьютерной программы, реализующей блок первого этапа ПМК КПС, написанной на алгоритмическом языке APDL.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Для прогнозирования пожарной и промышленной безопасности трубопроводных сетей промышленных энергообъектов, функционирующих в условиях изменяющихся технологических режимов и внешних воздействий, необходимо осуществлять мониторинг текущего состояния прочности критических участков трубопроводов и проводить прогностические оценки его изменения во времени.

2. Мониторинг прочности должен быть направлен на принятие управленческих решений и выработку технических рекомендаций для специалистов, эксплуатирующих трубопровод, по результатам проведения оперативного детального численного анализа напряженно-деформированных состояний критических участков исследуемого трубопровода и получения расчетных оценок их фактической прочности.

3. Качественное осуществление мониторинга прочности критических участков трубопроводов специалистов ТЭК возможно только в результате применения компьютерных прочностных симуляторов, разработанных для этих критических участков, по технологии, предложенной и обоснованной в диссертации.

4. Разработанные в диссертации метод анализа холодногнутых трубопроводов с коррозионными дефектами стенок и процедуру определения расчетной величины разрушающего давления необходимо применять для расширения возможностей компьютерных прочностных симуляторов.

5. Предложенный автором диссертации способ анализа сложного нелинейного.

напряженно-деформированного состояния трубопроводов при тепловом воздействии пожара с учетом кратковременной ползучести трубной стали необходимо использовать для получения достоверных оценок прочности трубопроводов, подверженных воздействию пожара.

6. Для обеспечения достоверности анализа безопасности магистральных трубопроводов по данным внутритрубной технической дефектоскопии погрешность измерения глубины коррозионных каверн снарядами-дефектоскопами не должна превышать ± 1,0% от толщины стенки трубы.

Результаты диссертационной работы изложены в следующих основных публикациях:

1. Численный анализ прочности подземных трубопроводов. / Кобяков В.В/ Алешин В.В., Селезнев В.Е. и др. // Под ред. В.В. Алешина и В.Е. Селезнева.

- М.: Едиториал УРСС, 2003. - 320 с.

2. Численный анализ пожарной опасности магистральных газопроводов. / Селезнев В.Е., Алешин В.В., Кобяков В.В. и др. // Под ред. В.Е. Селезнева. -М.: Едиториал УРСС, 2004. - 328 с.

3. Кобяков В.В., Селезнев В.Е., Алешин В.В. Численное моделирование процесса образования и разлета осколков при авариях на газопроводах. // Наука и техника в газовой промышленности, 2002, №3. - С.3-5.

4. Кобяков В.В., Алешин В.В., Селезнев В.Е. Анализ прочности промышленных трубопроводов в ANSYS и ABAQUS. // САПР и графика, 2004, №7. -С.34-38.

5. Технология автоматизированного нелинейного прочностного анализа подземных трубопроводов в компьютерной аналитической системе «AMADEUS». / Алешин В.В., Кобяков В.В., Т. Кршак и др. // Сборник научных трудов Второй международной конференции «AMADEUS Computation System for Complex Pipeline System 2003 (High precision gas dynamics computations)» (октябрь 2003, г. Нитра и г. Смоляница, Словакия). Том 1. / Под ред. В.Е. Селезнева. - М.: Издательство Барс, 2003. - С.82-91.

6. Кобяков В.В., Алешин В.В. Автоматизированное рабочее место специалиста по анализу прочности магистральных газопроводов. // Сборник трудов Четвертой конференции пользователей программно-математического обеспечения CAD-FEM GmbH (г. Москва, апрель 2004). / Под ред. Шадского А.С. -М.: Полигон-пресс, 2004. - С.72-81.

7. Кобяков В.В., Дикарев К.И., Алешин В.В., Автоматизированный анализ прочности криволинейных участков трубопроводов. // Сборник трудов Четвертой конференции пользователей программно-математического обеспечения CAD-FEM GmbH (г. Москва, апрель 2004). / Под ред. Шадского А.С. -М.: Полигон-пресс, 2004. - С.82-88.

8. Кобяков В.В., Дикарев К.И. Автоматизированная технология оценки прочности трубопроводных конструкций при проектировании и эксплуатации объектов ТЭК. // Сборник тезисов докладов Десятой Международной науч-

нотехнической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва, март 2004). Том 1. - М.: Издательство МЭИ, 2004. - С.348.

9. Кобяков В.В., Алешин В.В., Дикарев К.И. и др. Численный нелинейный анализ прочности трубопроводов подводных переходов через реки // Сб. трудов 12-го международного коллоквиума «Надежность трубопроводов высокого давления», март 2003, г. Прага, Чехия - С.73-81 .(На английском языке)

Ю.Кобяков В.В., Фотин С.В., Алешин В.В. Применение аппаратно-программного комплекса для прочностного анализа трубопроводов // Труды Международной конференции «Safety and Reliability International Conference K0NBiN-2003», т.3, статья B10.2. - Warszawa: Widawinictwo Institutu Technicznego Wojsk Lotniczych, 2003. - P. 207-212.(Ha английском языке).

П.Кобяков В.В., Алешин В.В., Селезнев В.Е. Численный анализ прочности подземных трубопроводов энергообъектов с применением программ ANSYS и ABAQUS. // Сб. научных трудов 21-го Международного конгресса по проблемам вычислительной механики и применению метода конечных элементов (ноябрь 2003, г. Потсдам, Германия): статья №1.1.4 - CAD-FEM, Germany, 2003. - 10 с. (На английском языке)

12.Кобяков В.В., Алешин В.В., Селезнев В.Е. и др. Автоматизация численного прочностного анализа магистральных газопроводов. // Научно-технический сборник «Диагностика оборудования и трубопроводов». Приложение к журналу «Наука и техника в газовой промышленности», №3. - М.: ИРЦ «ГАЗПРОМ», 2004. - с.34-46.

13.Кобяков В.В., Алешин В.В., Дикарев К.И. Анализ прочности дефектных участков магистральных газопроводов, содержащих холодногнутые отводы. // Научно-технический сборник «Диагностика оборудования и трубопроводов». Приложение к журналу «Наука и техника в газовой промышленности», №3. - М.: ИРЦ «ГАЗПРОМ», 2004. - с.47-54.

И.Кобяков В.В., Алешин В.В. Анализ прочности подвергшихся экскавации участков магистральных газопроводов. // Научно-технический сборник «Транспорт и подземное хранение газа». Приложение к журналу «Наука и. техника в газовой промышленности», №3. - М.: ИРЦ «ГАЗПРОМ», 2004. -с.26-34.

Н.Кобяков В.В. Автоматизация анализа прочности линейной части магистральных газопроводов для повышения их безопасности. // Сборник тезисов докладов IV Сессии Научной молодежной школы-семинара РФЯЦ ВНИИЭФ «Промышленная безопасность и экология» (сентябрь 2004, г. Саров). - Са-ров: ИПК ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2004. - с.57-59.

16.Кобяков В.В., Алешин В.В., Селезнев В.Е. Метод автоматизированного прочностного анализа подземных трубопроводов // Газовая промышленность. 2005. №3. - С.36-38.

Академия ГПС МЧС России

Тир. 70 экз

Зак. №

Of.M-00~.Z6

f f|: ??

\f- r

19 MAH 2005

ВВЕДЕНИЕ.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

ГЛАВА

КРИТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОЖАРНОЙ И ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ ТЭК С

ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОЧНОСТНОГО АНАЛИЗА.

1.1. Описание объекта исследования.

1.2. Обзор методов прогнозирования промышленной и пожарной безопасности с использованием прочностного анализа.

1.3. Постановка задачи.

1.4. Математическая формализация постановки задачи.

1.5. Выводы по Главе 1.

ГЛАВА

МЕТОД ПОСТРОЕНИЯ ПРОЧНОСТНОГО СИМУЛЯТОРА ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОЖАРНОЙ И ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУБОПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ

ПРОМЫШЛЕННЫХ ЭНЕРГООБЪЕКТОВ.

2.1. Выбор инструментария для построения прочностного симулятора.

2.2. Анализ трубопроводных систем промышленных энергообъектов и создание базы данных расчетной схемы участка.

2.3. Данные по действующим нагрузкам и характерным дефектам трубопроводов.

2.4. Построение расчетного ядра прочностного симулятора.

2.5. Оценка влияния погрешности задания исходных данных на точность получаемых результатов.

2.6. Выводы по Главе 2.

ГЛАВА

МЕТОД ЧИСЛЕННОГО АНАЛИЗА НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ХОЛОДНОГНУТЫХ ТРУБОПРОВОДОВ С КОРРОЗИОННЫМИ ДЕФЕКТАМИ СТЕНОК.

3.1. Постановка задачи.

3.2. Описание метода.

3.3. Сравнение результатов численного моделирования процесса холодного гнутья с аналитическим решением.

3.4. Выводы по Главе 3.

ГЛАВА

АНАЛИЗ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ ПРИ

ТЕПЛОВОМ ВОЗДЕЙСТВИИ ПОЖАРА С УЧЕТОМ

ПОЛЗУЧЕСТИ ТРУБНОЙ СТАЛИ.

4.1. Предварительные замечания.

4.2. Кратковременная ползучесть трубных сталей.

4.3. Анализ НДС трубопровода при тепловом воздействии пожара с учетом ползучести.

4.4. Выводы по Главе 4.

ГЛАВА

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЭНЕРГООБЪЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОЧНОСТНЫХ СИМУЛЯТОРОВ.

5.1. Описание технологии.

5.2. Выводы по Главе 5.

ГЛАВА

ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ.

6.1. Построение компьютерного прочностного симулятора участка ЛЧМГ Комсомольского ЛПУ ООО

Тюментрансгаз».

6.2. Анализ состояния участка ЛЧМГ Международной газотранспортной компании «SPP».

6.3. Анализ причин аварийного разрушения одной нитки ЛЧМГ Международной газотранспортной компании

SPP».

6.4. Анализ состояния трубопроводов тепловых сетей ОАО «Мордовэнерго».

6.5. Выводы по Главе 6.

ВЫВОДЫ.

Актуальность проблемы. В настоящее время топливно-энергетический комплекс (ТЭК) для Российской Федерации (РФ) является одной из главных отраслей экономики. Именно за счет валютной выручки от продажи энергоносителей странам-импортерам производится формирование основной доходной части бюджета страны. Поэтому от надежности функционирования ТЭК зависит уровень жизни каждого гражданина страны.

Одним из важных компонентов ТЭК являются системы магистральных газопроводов (МГ) высокого давления, транспортирующих природный газ от места добычи до потребителя. Единая система газоснабжения РФ (ЕСГ) имеет более 150 тысяч километров МГ и отводов, из них диаметром 1420 мм - около 50 тысяч километров, природный газ по которым транспортируется 251 компрессорной станцией (КС) с 689 компрессорными цехами (КЦ). Протяженность МГ от промыслов северных районов Тюменской области до наиболее удаленных импортеров, таких как Франция и Италия, составляет более 5 тысяч километров [1]. Все это говорит об огромных размерах и сложности системы ЕСГ.

Основной парк МГ имеет срок эксплуатации свыше 30 лет, это является основной причиной участившихся в последнее время аварийных разрушений трубопроводов. Разрывы МГ приводят к массовым выбросам природного газа в атмосферу с последующим образованием легко воспламеняемой метановоздушной смеси. Анализ статистических данных по авариям на российских МГ показывает, что в 80% случаев разрыв МГ сопровождается интенсивным пожаром [2]. При разрыве МГ, находящегося в непосредственной близости от населенного пункта, возможный пожар угрожает жизни людей, промышленным и жилым зданиям, например, пожар, сопровождавший разрушение МГ «Уренгой-Петровск» ООО «Баштрансгаз» (9 апреля 2003 года), привел к возгоранию трех жилых домов, расположенных в близлежащей деревне [3]. Помимо пожара массовый выброс природного газа при разрыве МГ оказывает удушающее воздействие на людей и окружающую среду. В последнее время вся мировая научная общественность уделяет большое внимание проблеме потерь метана, способствующих образованию парникового эффекта и влияющих на глобальный климат Земли [4].

Руководители Госгортехнадзора РФ в статье [2] констатируют, что только на магистральных трубопроводах в период с 1992 по 2001 год произошло 545 аварий, среднегодовой уровень аварийности составляет 50*60 аварий и не имеет тенденции к снижению. Данный факт подтверждается другими источниками: в период с октября 2001 года по февраль 2002 года на предприятиях ОАО «Газпром» зарегистрировано 5 разрывов газопроводов высокого давления (4 разрыва сопровождались возгоранием); в период с мая 2003 года по июнь 2004 года на предприятиях ОАО «Газпром» произошло 18 аварий, из них 15 аварий сопровождались возгоранием метановоздушной смеси [3, 5-11].

Похожие проблемы характерны для трубопроводов других отраслей ТЭК, транспортирующих токсичные, воспламеняемые, ядовитые, радиоактивные и другие, опасные для человека и окружающей среды, жидкости и газы [4, 12-16]. Как правило, проектные сроки эксплуатации большинства трубопроводных систем в настоящее время либо заканчиваются, либо уже исчерпаны. Например, источник [17] приводит данные о состоянии нефтепроводов Западно-Сибирского региона на июнь 1996 года: из общей протяженности трасс 30 и более лет находится в эксплуатации 4,5% нефтепроводов, от 10 до 20 лет - 32%, от 20 до 30 лет - 36,5%. Таким образом, уже 9 лет назад более 30% нефтепроводов выработали свой ресурс безопасной работы и нуждались в реконструкции.

Большое количество аварий трубопроводных систем, сопровождающихся пожарами и выбросами вредных веществ, а также интенсивное старение парка трубопроводных конструкций, делает актуальной проблему повышения их пожарной и промышленной безопасности. Решением данной проблемы для предприятий, эксплуатирующих трубопроводы, является своевременное выявление аварийно опасных участков, их ремонт или замена. Естественно, решение о ремонте или замене того или иного трубопроводного участка должно основываться на достоверных методах оценки и прогнозирования технического состояния трубопроводов, позволяющих ранжировать трубопроводные участки по очередности ремонта или замены.

Необходимость ранжирования связана, прежде всего, с высокой стоимостью замены или ремонта всех дефектных трубопроводных участков. Особенно остро проблема ранжирования участков стоит для РФ, где в условиях общего острого дефицита инвестиций в промышленность на современном этапе, имеется один из самых больших в мире парков промышленных трубопроводных систем, большинство из которых находится на грани (или уже за гранью) выработки своего проектного ресурса [18].

Точность ранжирования дефектных участков трубопроводов определяется тем, на сколько адекватно оценивается напряженно-деформированное состояние (НДС) участка. Результаты ранжирования напрямую зависят от корректности и эффективности применения математического аппарата, лежащего в основе используемого метода оценки НДС трубопроводов.

Одной из основных причин разрушения промышленных трубопроводов являются локальные дефекты стенок труб, которые появляются на трубопроводе в процессе эксплуатации и при строительстве [4, 12, 14, 19-20]. В частности, несмотря на непрерывное совершенствование защитных мероприятий против коррозии отказы трубопроводов по этой причине только на МГ составляют около половины всех происходящих разрушений [21].

Современное состояние методов прогнозирования пожарной и промышленной безопасности трубопроводных систем с коррозионными повреждениями стенок труб соответствует ситуации, когда существующие традиционные методы и действующие нормы не могут обеспечить оценку НДС трубопроводных систем с требуемой точностью, а широкое применение на практике разработанных в последнее время методов численного анализа прочности трубопроводов, зачастую, невозможно из-за их трудоемкости и сложности эксплуатации.

Таким образом, для повышения пожарной и промышленной безопасности трубопроводных систем ТЭК актуальной задачей является создание новых и совершенствование имеющихся методик оценки и прогнозирования прочности функционирующих трубопроводов, пригодных для внедрения в производственную практику предприятий, эксплуатирующих трубопроводы.

Современный научный подход к повышению пожарной и промышленной безопасности, экологичности и эффективности трубопроводов промышленных энергетических систем [22-25] заключается в построении и численном анализе гибридных математических моделей, описывающих изменение состояния трубопроводов в зависимости от режимов работы оборудования, природных факторов, вмешательства третьих лиц и т.д. Реализация данных математических моделей и методов их решения на компьютерной технике приводит к построению так называемых компьютерных прочностных симуляторов (КПС) функционирования трубопроводных сетей [26-28].

Объектом исследования в диссертационной работе являлись промышленные трубопроводы в условиях номинального и аварийного функционирования энергетических систем ТЭК.

В качестве предмета исследования рассматривались напряженно-деформированные состояния участков промышленных трубопроводов и их эволюция при эксплуатации трубопроводных сетей.

Целью диссертационной работы являлась разработка методов построения компьютерных прочностных симуляторов участков трубопроводных систем для прогнозирования несущей способности участков газотранспортных сетей ТЭК, возможности их разрушения и предотвращения аварий с последующим возможным возгоранием транспортируемых горючих газов.

Задачи исследования:

1) обеспечение текущего мониторинга и прогнозирования прочности трубопроводов ТЭК в условиях изменяющихся технологических режимов и внешних воздействий, включая тепловое воздействие пожара;

2) разработка метода построения прочностных симуляторов участков промышленных трубопроводных сетей, позволяющих проводить численный анализ нелинейного напряженно-деформированного состояния для оперативной и прогнозной оценок несущей способности участков;

3) разработка технологии применения прочностных симуляторов для прогнозирования безопасности трубопроводов энергообъектов и предотвращения аварий;

4) получение новых данных о причинах возникновения аварий и пожаров на объектах трубопроводного транспорта ТЭК.

Методологические и теоретические основы исследования составили научные труды широкого круга отечественных и зарубежных ученых. К таким научным трудам в области механики сплошных сред следует отнести работы Гольденблата И.И., Кочанова Л.М., Малинина Н.Н., Работнова Ю.Н., Седова Л.И. и других; в области численных методов механики сплошных сред - это работы Белоцерковского О.М., Галлагера Р., Зенкевича О.С., Марчука Г.И., Пономарева Н.Н., Рубцова Н.А. и других; в области моделирования трубопроводных систем и анализа их прочности - это работы Айнбиндера А.Б., Алешина В.В., Антикайна П.А., Бородавкина П.П., Дерцакяна А.К., Камерштейна А.Г., Селезнева В.Е., Харионовского В.В. и других; в области моделирования пожара и анализа огнестойкости конструкций - это работы Баратова А.Н., Брушлинского Н.Н., Есина В.М., Кошмарова Ю.А., Молчадского И.С., Рыжова A.M., Пузача С.В., Страхова В.Л. и других.

Основными методами исследования являлись методы нелинейного численного анализа прочности промышленных трубопроводных систем, в том числе при тепловом воздействии пожара. В качестве основного инструмента исследования в диссертации использовался метод конечных элементов.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Впервые предложен и научно обоснован метод построения прочностного симулятора промышленных трубопроводных сетей, позволяющего оперативно прогнозировать пожарную и промышленную безопасность трубопроводных сетей на основе численного анализа их напряженно-деформированного состояния при изменении технологических режимов работы сетей и/или внешних многофакторных воздействий, включая тепловые нагрузки от пожаров на соседних трубопроводах.

2. Разработан и реализован для применения в прочностном симуляторе новый метод численного анализа несущей способности холодногнутых трубопроводов с коррозионными дефектами стенок.

3. Разработан новый способ численного анализа сложного нелинейного напряженно-деформированного состояния трубопроводов при тепловом воздействии пожара с учетом кратковременной ползучести трубной стали.

4. Разработана новая технология прогнозирования пожарной и промышленной безопасности трубопроводных сетей промышленных объектов ТЭК с использованием прочностных симуляторов.

5. С использованием разработанных методов получены новые результаты, расширяющие и углубляющие представления о состоянии систем промышленных трубопроводов энергообъектов ТЭК в условиях эксплуатации и аварийных ситуациях.

К таким результатам относятся: построенные и функционирующие КПС трубопроводных участков газотранспортных и энергетических предприятий; полученные с использованием построенных КПС расчетные оценки фактической прочности участков трубопроводов; расчетные значения величин разрушающих нагрузок для каждого участка; рекомендации по параметрам безопасной эксплуатации трубопроводов; ранжирование участков трубопроводов по очередности их замены и ремонта; критерий и расчетные значения параметров огнестойкости трубопроводов при воздействии тепловой нагрузки от пожара.

Изложенные при описании научной новизны методы, способ, технология и результаты исследований выносятся на защиту в качестве основных научных положений диссертации, принадлежащих лично автору.

Практическая значимость работы. Выносимые на защиту методы, технология и способ были реализованы в виде компьютерных прочностных симуляторов в составе вычислительной технологии «PipEst», применяемых для прогнозирования промышленной и пожарной безопасности функционирования трубопроводных систем топливно-энергетического комплекса, как в России, так и за рубежом [29-44].

Вычислительная технология «PipEst» успешно применялась при решении производственных задач ОАО «ГАЗПРОМ», Госгортехнадзора РФ, Росатома, Международной газотранспортной компании «SPP», ГУП «Мосгаз», ОАО «Мордовэнерго», Фраунгоферовского института неразрушающего контроля (Германия) и др. (см., например, [24, 29-30]). Примеры справок и актов о промышленном внедрении выносимых на защиту методов и технологий представлены в Приложении 1.

Достоверность изложенных в диссертации основных научных положений обеспечивается:

- обоснованием адекватности применяемых математических моделей моделируемым реальным техническим объектам и физическим процессам;

- использованием современных методов вычислительной механики для решения задач прогнозирования пожарной и промышленной безопасности трубо-проводных сетей ТЭК;

- соответствием результатов численного анализа данным натурных экспериментов;

- многолетней практикой успешного применения методов, рассматриваемых в диссертационной работе, при анализе реальных номинальных и аварийных режимов работы различных объектов ТЭК.

Благодарности. Автор диссертации выражает искреннюю признательность и глубокую благодарность своему научному руководителю, заместителю начальника отделения ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», кандидату технических наук Алешину Владимиру Васильевичу за научные консультации, поддержку, научное руководство и практическую помощь при определении направлений научных исследований, положенных в основу диссертации.

Автор диссертации выражает признательность заместителю главного конструктора ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» - начальнику отделения, доктору технических наук, старшему научному сотруднику Селезневу Вадиму Евгеньевичу за постоянное внимание к работам автора диссертации, поддержку его научных исследований и разработок и научные консультации.

Автор диссертации благодарит начальника научно-исследовательской лаборатории кандидата технических наук Фотина Сергея Валентиновича за поддержку его научных исследований и разработок, а также своих иностранных коллег из Математического института Словацкой Академии Наук, Б рати ела веко го государственного университета им. Комениуса и Международной газотранспортной компании «SPP» за научные дискуссии и беспристрастное обсуждение результатов исследований по теме диссертации.

Автор выражает признательность и благодарность ученым и ведущим специалистам Академии ГПС МЧС России и ФГУ ВНИИПО МЧС России за плодотворные дискуссии по теме диссертации.

Автор выражает искреннюю благодарность и признательность своим коллегам: кандидату технических наук Бойченко Александру Леонидовичу, кандидату технических наук Прялову Сергею Николаевичу, кандидату технических наук Киселеву Владимиру Владимировичу, Дикареву Константину Игоревичу, Черномазу Павлу Викторовичу за сотрудничество и поддержку.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ГУ - граничные условия;

ГДС - компьютерный газодинамический симулятор режимов транспорта природного газа через трубопроводные сети газотранспортных предприятий (или фрагменты трубопроводных сетей газотранспортных предприятий); КПС - компьютерный прочностной симулятор; КЭ-модель - конечно-элементная модель;

КЭ-пружина - одномерный конечный элемент с нелинейной, несимметричной характеристикой «смещение-сила»; КЭ-сетка - конечно-элементная сетка; ЛПУ - линейное производственное управление; ЛЧМГ-линейная часть магистральных газопроводов; МДТТ - механика деформируемого твердого тела; МКЭ - метод конечных элементов; МСС - механика сплошной среды; МГ-магистральный газопровод; НДС - напряженно-деформированное состояние; ПМК- программно-математический комплекс; ТЭК - топливно-энергетический комплекс;

ЦВТМ - Центр вычислительных технологий механики ООО «НПО

ВНИИЭФ-ВОЛГОГАЗ»; SCADA-система - (Supervisory Control And Data Acquisition) - система.

Символьные обозначения, применяемые в формулах, оговариваются особо в каждой Главе диссертации.

ВЫВОДЫ

1. Для прогнозирования пожарной и промышленной безопасности трубопроводных сетей промышленных энергообъектов, функционирующих в условиях изменяющихся технологических режимов и внешних воздействий, необходимо осуществлять численный мониторинг текущего состояния прочности критических участков трубопроводов и проводить прогностические оценки его изменения во времени.

2. Численный мониторинг прочности должен быть направлен на принятие управленческих решений и выработку технических рекомендаций для специалистов, эксплуатирующих трубопровод, по результатам проведения оперативного детального численного анализа напряженно-деформированных состояний критических участков исследуемого трубопровода и получения расчетных оценок их фактической прочности.

3. Качественное осуществление численного мониторинга прочности критических участков трубопроводов специалистами ТЭК возможно только в результате применения компьютерных прочностных симуляторов, разработанных для этих критических участков, по технологии, предложенной и обоснованной в диссертации.

4. Разработанные в диссертации метод численного анализа холодногнутых трубопроводов с коррозионными дефектами стенок и процедуру определения расчетной величины разрушающего давления необходимо применять для расширения возможностей компьютерных прочностных симуляторов.

5. Предложенный автором диссертации способ численного анализа сложного нелинейного напряженно-деформированного состояния трубопроводов при тепловом воздействии пожара с учетом кратковременной ползучести трубной стали необходимо использовать для получения достоверных оценок прочности трубопроводов, подверженных воздействию пожара.

6. Для обеспечения достоверности анализа безопасности магистральных трубопроводов по данным внутритрубной технической дефектоскопии погрешность измерения глубины коррозионных каверн снарядами-дефектоскопами не должна превышать ±1,0% от толщины стенки трубы.

1. Редакционная статья // Безопасность труда в промышленности.2001. №12.-С. 14.46.) Оперативная информация об авариях, происшедших на предприятиях, подконтрольных Госгортехнадзору Росси.

2. Качанов Л.М. Основы теории пластичности / М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1956. 324с.

3. Расчет фактических пределов огнестойкости строительных конструкций с учетом реальных параметров пожара, действий систем пожаротушения, механической вентиляции и дымоудаления (Математическая модель и методика) /

4. Пузач С.В., Богатищев А.И., Зернов С.И., Карпов С.Ю. Саранск: Морд. кн. изд.: Ковылк. тип.; 2004. - 80с.

5. Термодинамика пожаров в помещениях / В.М. Астапенко, Ю.А. Кошмаров, И.С. Молчадский, А.Н. Шевляков; Под. ред. Ю.А. Кошмарова. М.: Стройиздат, 1988. - 448с.

6. Баратов А.Н. Горение Пожар - Взрыв - Безопасность. - М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2003. - 364с.

7. Моделирование пожаров и взрывов / Под ред. Н.Н. Брушлинского и А .Я. Корольченко. М.: Изд. «Пожнаука», 2000. - 492с.

8. Работнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций. М.: Наука, 1966.-752с.

9. Качанов Л.М. Теория ползучести. М.: Физматгиз, 1960. - 455с.

10. Работнов Ю.Н., Милейко С.Т. Кратковременная ползучесть. -М.: Наука, 1970.-224с.

11. Закономерности ползучести и длительной прочности: Справочник // Под ред. С.А. Шестерикова. — М.: Машиностроение, 1983. 101с.

12. Бойл Дж., Спенс Дж. Анализ напряжений в конструкциях при ползучести. М.: Мир, 1986. - 360с.

13. Ползучесть элементов машиностроительных конструкций /

14. Под. ред. А.Н. Подгорного. Киев: Наукова Думка, 1980. - 240с.

15. Гольденблат И.И., Бажанов В.Л., Копнов В.А. Длительная прочность в машиностроении. М.: Машиностроение, 1977. -248с.

16. Бажанов В.Л., Гольденблат И.И., Николаенко Н.А. и др.

17. Расчет конструкций на тепловые воздействия. М.: Машиностроение, 1969. - 600с.

18. Балина B.C. Ланин А.А. Прочность и долговечность конструкций при ползучести. СПб.: Политехника, 1995. - 182с.119,120. 121.122123.124.125.126.127.128129.

19. Чадек Й. Ползучесть металлических материалов. М.: Мир, 1987.-304с.

20. Миллер К. Ползучесть и разрушение. М.: Металлургия, 1986. -120с.

21. Коллинз Дж. Повреждение материалов в конструкциях. М.: Мир. - 634с.

22. Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная газодинамика и теплообмен: Пер. с англ. Том 1. М.: Мир, 1990. - 384с.

23. Белоцерковский О.М., Андрющенко В.А., Шевелев Ю.Д.

24. Динамика пространственных вихревых течений в неоднородной атмосфере. Вычислительный эксперимент. М.: Янус-К, 2000. -456с.

25. Рид Р., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей: Пер. с англ. -Л.: Химия, 1971.-704с.

26. Метод Монте-Карло в атмосферной оптике / Марчук Г.И., Михайлов Г.А., Назаралиев М.А. и др. Новосибирск: Наука, 1976.-284с.

27. Метод Монте-Карло в проблеме переноса излучений / Под ред. Г.И. Марчука. М.: Атомиздат, 1967. - 256с.

28. Рубцов Н.А., Тимофеев А.М., Саввинова Н.А.

29. Комбинированный теплообмен в полупрозрачных средах. -Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2003. 198с.

30. Степанов С.П., Битюгов В.К. Прямые дифференциальные методы в теории радиационного и радиационно-кондуктивного теплообмена // Теплофизика высоких температур. Т. 17. 1979. №2.-С. 417-428.

31. Олф С. Модификация дифференциального приближения уравнения лучистого переноса // Ракетная техника и космонавтика. Т.5. 1967. С. 37-40.

32. Пономарев Н.Н. О решении задачи переноса лучистой энергии модифицированным методом средних потоков // Известия СО АН СССР. Серия технических наук. Вып.З. 1979. №13. С.64-68.