автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Оценка состояния сварных соединений трубопроводов Севера

Голиков Николай Иннокентьевич

УДК 621.791.011

Р Г Б ОД

1 ФЕЗ 23$

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИИ ТРУБОПРОВОДОВ СЕВЕРА

Специальность: 05.03.06 - Технология и машины сварочного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Голиков Николай Иннокентьевич

УДК 621.791.011

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТРУБОПРОВОДОВ СЕВЕРА

05.03.06 - Технология и машины сварочного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в Институте физико-технических проблем Севера Сибирского отделения Российской Академии наук (ИФТПС СО РАН)

Научный руководитель:

профессор, доктор технических наук А.П. Аммосов

Официальные оппоненты:

профессор, доктор технических наук Г.И. Макаров

кандидат технических наук В.Е. Михайлов

Ведущее предприятие:

Ордена Дружбы народов

Якутский государственный университет

им. М.К. Аммосова

Защита диссертации состоится "18" февраля 2000 г. в 'V часов на заседании диссертационного совета К 003.43.01 в Институте физико-технических проблем Севера СО РАН по адресу: 677891, г. Якутск, ул. Октябрьская, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ИФТПС СО РАН.

Автореферат разослан " ' " января 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

0*1-060.5-^385,0 + О^-Ш-о^ема.о

кандидат технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одной из наиболее актуальных научно-технических задач на Севере является строительство и обеспечение надежности и безопасности магистральных и технологических (/ трубопроводных систем. Опыт сооружения подобных крупных технических систем в суровых северных условиях на данный момент значителен, но работоспособность магистральных трубопроводов,V проложенных в зоне" многомерзлых грунтов, поддерживается на необходимом уровне путем расходов на ремонт и обслуживание.

Результаты анализа отказов магистральных трубопроводов, эксплуатирующихся в условиях Севера, подтверждают преимущественное зарождение разрушений в зоне сварных соединений. Особенно в области монтажных кольцевых швов, выполненных в большинстве своем с помощью ручной электродуговой сварки. В свою очередь, решение задачи обеспечения прочности сварных соединений невозможно без учета их дефектного и действительного напряженно-деформированного состояния, включающего остаточные сварочные напряжения (ОСН).

Несмотря на прогресс в области развития расчетных методов определения ОСН, невозможно учитывать в них многочисленные конструктивно-технологические и эксплуатационные факторы, влияющие на распределение остаточных напряжений. В связи с этим возникает необходимость в применении экспериментальных методов исследования ОСН и действующих напряжений в строящихся и работающих объектах, в частности, в зоне кольцевых стыков трубопроводов, эксплуатирующихся в условиях Севера.

Цель н задачи исследования.

Целью работы является - обобщенная оценка _состояния сварных соединений стыков труб при строительстве и эксплуатации трубопроводов, V эксплуатирующихся в условиях низких климатических температур.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Разработка методики экспериментального определения напряжений неразрушающим методом рентгеновской тензометрии для работы на портативном приборе в условиях низких температур эксплуатации.

2. Исследование распределения и перераспределения ОСН в стыковых соединениях пластины и стыков труб диаметром 530 и 630 мм, а также при взрывном нагружении сварных соединений трубопроводов.

3. Исследование действующих напряжений в области кольцевых сварных соединений трубопроводов в процессе эксплуатации с учетом изменения температуры окружающей среды.

4. Статистический анализ дефектности и оценка межремонтного 1 ресурса кольцевых сварных соединений действующего трубопровода надземной прокладки.

Научная новизна работы: " разработана методика определения механических напряжений с помощью портативной рентгеновской аппаратуры (ПРИМН) для работы в условиях низких климатических температур (до -40°С);

- установлены особенности распределения и перераспределения остаточных и действующих напряжений в сварных соединениях труб диаметром 530 и 630 мм при строительстве и эксплуатации трубопроводов в диапазоне низких температур;

- предложена методика оценки межремонтного ресурса дефектных (имеющих непровары в корне шва) сварных соединений надземного трубопроводов с учетом суточного и сезонного колебания температуры и ОСН.

Практическая ценность и реализация результатов исследования:

- предложены межремонтные сроки восстановления дефектных сварных соединений кольцевых швов действующего топливопровода надземной прокладки диаметром 219 мм;

- обоснована эффективность применения взрывной обработки, суть которой заключается в снижении растягивающих остаточных сварочных напряжений с внутренней поверхности кольцевых стыков трубопроводов диаметром 530 и 630 мм.

Результаты исследований использованы и внедрены на предприятиях Республики Саха (Якутия).

Обоснованность и достоверность положений и выводов диссертации определяются комплексным характером работы, применением современного испытательного и регистрирующего оборудования, использованием нормативных документов (ГОСТов, СНиПов) и большого объема статистических данных.

Основные положения, выносимые на защиту.

¡.Результаты определения погрешностей при измерении ОСН и действующих напряжений в диапазоне низких климатических температур с помощью портативной рентгеновской аппаратуры.

2. Особенности распределения и перераспределения ОСН в стыковом соединении пластин при многопроходной сварке и кольцевых стыков труб диаметром 530 и 630 мм при взрывной обработке. Данные натурных наблюдений поведения дефектов при снижении температуры среды, а

также результаты исследования температурных напряжений вблизи кольцевых сварных швов трубопровода надземной прокладки.

3. Результаты статистического анализа дефектности и теоретическая оценка межремонтного ресурса сварных соединений трубопроводов надземной прокладки с непроварами в корне шва, эксплуатируемых в условиях Севера.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на 4-х республиканских конференциях молодых ученых и специалистов (1993, 1994, 1996, 1999 гг. Якутск), на межвузовской научно-практической конференции "Наука - невостребованный потенциал" (1996 г. Якутск), на региональном семинаре "Технология и качество сварки в условиях низких температур" (1997 г. Якутск), на 15-й Российской научно-технической конференции "Неразрушающий контроль и диагностика" (1999 г. Москва), на 5-й Международной конференции по трубопроводам (1999 г. Якутск), а также основные результаты обсуждались на кафедре технической механики РУН и Г им. Губкина (1998 г. Москва), кафедре физики металлов С-ПГТУ (1998 г. Санкт-Петербург) и на технологических семинарах лаборатории института ФТПС.

Публикации. Основное содержание и результаты диссертационной работы изложены в 17 публикациях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (142 наименования) и приложения. Она изложена на 146 страницах машинописного текста, содержит 39 рисунков и 9 таблиц. В приложении приведен акт внедрения результатов научно-технической работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Введение

Обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи, краткое содержание глав диссертации, научная новизна и практическая ценность работы.

2. Факторы, влияющие на работоспособность сварных соединений трубопроводов Севера и роль остаточных сварочных напряжений

Приведены особенности строительства и эксплуатации трубопроводов в условиях Севера.

Отмечено, что в районах вечной мерзлоты для исключения разрывов трубопроводов, из-за просадки и оттаивания грунтов рекомендуется и часто применяется надземная прокладка трубопровода. На Севере характерен широкий диапазон изменения годовых (-60°-Ы-40°С) и суточных (ЛТ=30°^35°С) температур воздуха, вследствие этого для трубопроводов низкого давления, основной вклад в напряженно-деформированное состояние вносят нагрузки, вызванные перепадом температур.

Из анализа отказов трубопроводов, эксплуатирующихся в условиях Севера установлено, что одним из наиболее вероятных мест зарождения являются монтажные кольцевые сварные соединения, выполненных ручной электродуговой сваркой. Многочисленными исследованиями отечественных и зарубежных специалистов установлено, что для сварных соединений трубопроводов одним из наиболее часто встречающихся дефектов являются непровары. Оценка работоспособности дефектных сварных соединений металлоконструкций, эксплуатирующихся в условиях Севера чаще всего производится с позиции линейной механики разрушения. Для описания усталостного роста трещины большинством исследователей используется уравнение Пэриса:

— = С-(АК)т (1)

где / - длина трещины, N - число циклов нагружения, АК - размах коэффициента интенсивности напряжений за цикл, С и т - константы, зависящие от материала, характера напряженно-деформированного состояния, воздействия окружающей среды и др.

Во время эксплуатации трубопровод испытывает воздействие множества нагружающих факторов, а отдельные его элементы (например отводы) характеризуются сложным полем напряжений под воздействием внешних нагрузок. Нагрузки могут прикладываться как одновременно, так и последовательно, в связи с чем вызванные ими напряжения будут изменяться непропорционально, а процесс нагружения будет сложным. В связи с этим, наряду с расчетной оценкой необходимо рассмотреть натурные измерения действующих напряжений. Особо сложная задача возникает при определении напряжений в сварных соединениях, где происходит наложение рабочих и остаточных сварочных напряжений.

Влияние остаточных напряжений на статическую, усталостную и хрупкую прочность сварных соединений рассмотрены В.Л.Винокуровым, В.И.Махненко, В.П.Вологдиным, В.И.Труфяковым, В.Х.Мюнзе, И.В .Кудрявцевым, Н.Е.Наумченковым, А.В.Бабаевым, Л.А.Копельманом, В.С.Гиренко, Г.П.Яковлевым и др. Результаты их исследования показывают необходимость учета ОСН при оценке работоспособности сварных соединений.

Обсуждены расчетные и экспериментальные методы определения остаточных сварочных напряжений. Отмечено, что, несмотря на интенсивное развитие вычислительной техники и большое количество выполненных расчетных работ, все существующие методы используют различные гипотезы, упрощающие реальные процессы упруго-пластического деформирования при сварке. Из рассмотренных экспериментальных неразрушающих методов определения ОСН в кольцевых стыках тонкостенных труб, наиболее приемлем рентгеновский метод. Основными достоинствами данного метода являются:

- возможность определения абсолютных значений напряжений на поверхности без разрушения изделия;

- в отличие от других неразрушающих методов (ультразвуковой, магнитный) рентгеновский метод основан на измерении изменений межплоскостных расстояний, определенных по смещению дифракционных линий, что исключает дополнительные источники ошибок;

- для цилиндрических оболочек при выполнении условия д / г < 0,1 (где 5 - толщина стенки трубы, г - радиус трубы) применима теория тонких оболочек, согласно которой максимальные значения осевых и окружных напряжений возникают во внутренних и внешних поверхностях трубы. Рентгеновский метод определяет напряжения с тонкого приповерхностного слоя объекта исследования, следовательно для тонкостенных труб, в зоне действия максимальных значений напряжений.

На существующих стационарных промышленных рентгеновских дифрактометрах "ДРОН" можно исследовать лишь небольшие образцы, что существенно ограничивало широкое использование рентгеновской тензометрии. В последнее время рядом зарубежных и отечественных фирм созданы передвижные и переносные приборы на базе рентгеновского метода. Создание малогабаритных переносных приборов значительно расширяет диапазон применимости рентгеновского метода для определения механических напряжений в крупногабаритных образцах и на работающих объектах.

Вследствие того, что портативные рентгеновские приборы созданы сравнительно недавно и выпущены лишь опытные экземпляры, в данное время они не нашли широкого применения на практике, в частности в условиях низких климатических температур эксплуатации.

В работах других авторов распределение ОСН кольцевых сварных соединений рассмотрены для отдельных случаев (для определенной марки стали, размеров трубы и условий сварки). Поэтому с практической точки зрения, возникает необходимость исследования ОСН для конкретного исследуемого сварного соединения трубопровода.

На основании обзора в заключительной части главы поставлена цель и определены задачи диссертационной работы.

3. Методика определения напряжений с помощью рентгеновской аппаратуры

Рассмотрены основные положения "sin2 Ч"'- метода, на котором .основано определение механических напряжений с помощью рентгеновских лучей. Даны основные характеристики портативного рентгеновского прибора "ПРИМН", разработанного в Санкт-Петербургском государственном техническом университете. Рассмотрена рентгенооптическая схема дифрактометра. Прибор создан на базе двуханодной рентгеновской трубки БС12, что позволило создать гониометр, входящий в состав прибора напряжений без подвижных элементов. Это существенно повышает точность прибора, при съемке по двум углам.

Рабочая формула определения напряжений имеет вид:

a=al?;-bl°0br+c (2)

где: L°5b0r и Ц)Ьг - расстояния дифракционных максимумов образца от реперной линии на рентгенограмме при Ч^, и 4'0 соответственно.

Постоянные A, R, С формулы (2) определяются следующим образом:

а = к7]с;~т]>>; b = k.\~t¡f' с^к^ь.

гСг __ rte у /t-г _ тге , ^ ,

К = -^—ctgû, Я

где:

1 + v ° 180°(sin2 - sin2 ' lcr + lf'

Ро = Пег + TJr. - гсг _ 1 {ler - Пк),

-'О

fCr , r Fe

P50 = 1er + VF. ~ ,Cr 1, (ler ~ 1Fe) ,

Гг - Г'

50 50

тСг т Ие

ьо и ьо - расстояния между репером и соответствующим дифракционным максимумом при ; / С г т Ре

ь50 и 50 - расстояния между репером и соответствующим дифракционным максимумом при *Р50;

7с, = 90° - вСг = 13,56°; 7л = 90° - вГе = 11,96°.

Значения постоянных коэффициентов для "ПРИМН" определены при калибровке прибора, суть которой заключается в съемке эталонного образца из смеси мелкодисперсных порошков перлитной стали и хрома. При этом получены следующие значения постоянных коэффициентов для "ПРИМН":/?0=20,648; #0=20,578; Л =35,6; 5=35,6; С=-3,57; #=102,5.

Отработана технология подготовки поверхности объекта исследования, состоящей из следующих этапов: шлифовки мелкой наждачной бумагой участка съемки; химического травления "царской водкой" на глубину более 100 мкм для удаления нанесенного пластически деформированного слоя; обильной промывке водным раствором соды.

Установлены режимы работы "ПРИМН", включающие следующие положения:

- оптимальная длительность одной экспозиции при рентгеновской съемке сталей, для различных типов рентгеновских пленок: технических -РТК, РТ-1В, РТ-1 и медицинских РМК, ХВМ;

время охлаждения прибора после каждой съемки при использовании пленки типа РМК, при рабочих температурах от -45 до +35°С.

Оценены погрешности определения напряжений с помощью "ПРИМН" на нагружающем устройстве, представляющем собой балку, равного сопротивления изгибу, материал балки - сталь 09Г2С. Определение напряжений проведено в диапазоне от -200 до +200 МПа с интервалом через 25 МПа. Точность определения напряжений составила ± 20 МПа.

В стыковых соединениях сталей продольная пластическая деформация составляет около 3-5%. При рентгеновской съемке пластически деформированных образцов происходит уширение линий дифракции, а также снижение их интенсивности. При этом происходит

размытие Ка-дублетов. Это ведет к снижению точности измерения L0^ и

L0 - расстояний дифракционных максимумов на рентгенограмме. Проведены рентгеновские съемки "ПРИМН" и на стационарном дифрактометре "ДРОН-ЗМ" образцов из стали СтЗсп с остаточными пластическими деформациями. По расхождению данных упругих остаточных напряжений, а также по визуальному наблюдению размытия дифракционных линий на рентгенограмме "ПРИМН" установлено, что при определении упругих напряжений в образцах с остаточной пластической деформацией до 10% погрешность определения прибора допустима и составила ± 25 МПа.

Оценена погрешность определения ОСН в стыковом сварном соединении из стали СтЗсп. Измерения проведены в трех точках

. основного металла на удалении 4, 18, 80 мм от линии сплавления. В каждой точке определены по четыре значения продольных (ах) и поперечных (оу) остаточных напряжений. В ходе измерений аппаратура после каждой съемки настраивалась на другую точку, для исключения фиксированное™ настройки.

Полученные данные свидетельствуют о том, что погрешность определения ОСН увеличивается с приближением к сварному шву. Наибольший разброс значений напряжения наблюдается на расстоянии 4 мм от линии сплавления, так как эта точка находится в зоне термического влияния (ЗТВ). ЗТВ по своему строению неоднородна и состоит из участков крупных, мелких и смешанных зерен, а также основной металл здесь пластически деформирован. Вследствие этих причин уменьшается , точность определения ОСН. На расстоянии 4 мм от линии сплавления погрешность измерения составляет ±30 МПа, в других точках не более ±25 МПа.

Проведено испытание "ПРИМН" в диапазоне рабочих температур от -45 до +20°С. Исследовались предварительно термообработанные образцы в виде пластин размерами 125x21,5x1,2 мм изготовленными из конструкционной стали СтЗсп и инструментальной стали У10. Анализ полученных данных показал, что по мере снижения температуры растягивающие напряжения на СтЗсп меняются от 180 МПа до 210 МПа, в стали У10 - в пределах от 300 до 350 МПа.

В указанном выше диапазоне температур исследовались также напряженные состояния образцов из этих же сталей в ненагруженном исходном состоянии, т.е. остаточные напряжения. В исходном состоянии образцы из инструментальной стали У10 имели остаточные растягивающие напряжения в пределах от 10 до 45 МПа, а образцы из стали СтЗсп - остаточные сжимающие напряжения, меняющиеся в пределах от - 100 до -50 МПа.

Для сравнения были исследованы напряженное состояние образца, изготовленного из технически чистого цинка в ненагруженном состоянии. Также при различных температурах проводились съемки порошков чистого железа и хрома. Полученные данные показывают, что с понижением температуры напряженное состояние этих образцов практически не изменяется.

На основании полученных данных можно сделать вывод, что портативный рентгеновский прибор может работать при отрицательных температурах до -45°С, при этом погрешность измерения зависит от исследуемых материалов. В сталях погрешность измерения составила ±25 МПа.

4. Остаточные и рабочие напряжения в сварных соединениях

С помощью "ПРИМИ" определены распределение ОСН в пластине из стали СтЗсп. При этом установлено, что со стороны сварки уровень продольных растягивающих остаточных напряжений в околошовной зоне выше, примерно, на 32%, чем уровень поперечных напряжений. Остаточные сварочные напряжения достигают уровня предела текучести основного металла. В целом, характер распределения ОСН в пластине качественно согласуется с известными расчетными и экспериментальными результатами, полученными другими авторами.

Исследовались перераспределения исходного поля ОСН при последующих проходах многопроходной сварки в пластине с Х-образной разделкой. При этом установившееся на противоположной стороне пластины распределение продольных ОСН (стх) вблизи шва существенно не меняется, а распределение поперечных ОСН (сту) на удалении 4 мм от линии сплавления уменьшается в среднем на 60%. Снижение уровня растягивающих поперечных напряжений вблизи шва объясняется возникающими изгибными моментами при расширении металла шва и околошовной зоны во время сварки на противоположной стороне пластины. Первоначальный уровень сту перемещается на более дальние расстояния от оси шва. В качестве примера на рис. 1, а показано исходное поле ОСН в пластине, а на рис. 1, б перераспределение этих ОСН после последующего прохода на противоположной стороне пластины. Обнаруженные на расстоянии более 50 мм от оси шва сжимающие стх (рис. 1, б) вызваны изгибом пластины после сварки по оси X. Уровень расчетных напряжений, возникающих на поверхностях пластины при ее изгибе, составляет около 90 МПа.

Экспериментально установлено, что уровень стх увеличивается со стороны каждого нового прохода сварки пластины. Это объясняется накоплением от слоя к слою пластических деформаций, вследствие которого происходит наклеп основного металла вблизи шва.

Определение остаточных кольцевых (сто) и осевых (стг) напряжений трубы 0 630x8 мм проведено в трех типах кольцевых соединений: сварной пробе; неповоротном стыке прямого участка трубопровода; стыке сварного отвода. Материал трубы - сталь ВСтЗсп. Результаты измерений показывают, что на расстоянии от 18 до 45 мм от линии сплавления остаточные сто и ctz напряжения на внешней поверхности труб 0 630x8 мм лежат в пределах -35...-250 МПа, т.е. являются сжимающими. Максимальные сжимающие напряжения обнаружены в неповоротном стыке прямого участка трубопровода, достигающие сте - (-235 МПа) и az -(-250 МПа). Минимальные сжимающие напряжения обнаружены в сварной

а,МПа 300

200 100 о -100 -200

200 100 о -100 у ММ -200

и

} 1

I с ф As

\ Чт * Рк.

ч-

О 20 40 60 80 100 120 а)

У мм

О 20 40 60 80 100 120 б)

Рис. 1. Распределение ОСН в пластине (точка 0 по оси у- центр шва): а) - исходное поле ОСН; б) - перераспределение ОСН, после наложения валика на обратной стороне пластины.

пробе. Таким образом, уровень остаточных напряжений зависит от податливости стенок труб в процессе сварки и последующего остывания сварного соединения.

Наиболее детально исследовано кольцевое сварное соединение отвода компенсатора, изготовленного из труб 0 530 мм, с толщиной стенки 6 мм. Радиус оси изгиба отвода - 1,5 D. Материал трубы - сталь ВСтЗсп. Отвод изготовлен ручной электродуговой сваркой в специальной мастерской. Определены осевые и кольцевые ОСН во внутренних и внешних приповерхностных слоях трубы.

Необходимо отметить, что данный сварной шов сварен с V-образной разделкой кромок, без подварки корня шва. Полученные данные свидетельствуют о том, что ОСН в кольцевом сварном соединении отвода из труб 0 530 мм и толщиной стенки 6 мм по периметру шва распределены неравномерно и зависят от технологии сварки. Вблизи шва во внутренней поверхности значения осевых напряжений колеблются в пределах от 60 до 250 МПа, а значения кольцевых напряжений от 20 до 170 МПа.

Высокий уровень растягивающих остаточных напряжений наблюдается во внутренней поверхности стенки отвода, достигающий предела текучести основного металла. Обнаруженные экспериментально высокие ОСН во внутренней поверхности труб хорошо согласуются с данными В.И.Махненко, Е.А.Великоиваненко, Н.И.Дробышевского, A.C. Филиппова и др., полученными расчетными методами.

Установлено, что остаточные напряжения зависят от геометрических размеров - диаметра и толщины стенок труб. Если ОСН кольцевых сварных соединений на внешней поверхности труб диаметром 630 мм и толщиной

стенки 8 мм, на расстоянии от 18 до 45 мм от линии сплавления были сжимающими, то при тех же расстояниях от линии сплавления, в трубах диаметром 530 мм и толщиной стенки 6 мм, ОСН меняются в пределах -130...+240 МПа.

Измерения действующих напряжений в области сварных соединений стыков труб проведены в интервале температур от -20°С до +24°С на работающем надземном магистральном трубопроводе, где применены П-образные компенсаторы со следующими параметрами: длина полки 20 м, вылет 7 м, размер оси изгиба отвода 0,63 м. Трубопровод построен из труб 0 630 мм, толщиной стенки 8 мм, материал - сталь ВСтЗсп.

Полученные данные подтверждают утверждение Харионовского В.В., что отдельные сечения трубопровода находятся в совершенно различных условиях напряженно-деформированного состояния. На отводах компенсаторов, в зависимости от нахождения точки съемки (вогнутой или выпуклой части отвода) возникают либо растягивающие, либо сжимающие напряжения. Размах действующих напряжений в области сварных соединений отводов компенсаторов, при температурном диапазоне от -20 до 0°С, в среднем составил 50-60 МПа. В этом же диапазоне температур размах действующих напряжений прямого участка трубопровода составил не более 20 МПа. В качестве примера на рис. 2 (а, б) представлены экспериментальные кривые изменения действующих

О

-100 -200

№3 о-а0 0 -100 -200 №5 •-стг о-<т0

— — 4- I- не—

н

-20 -10 0 10 20 Т,°С -20 -10 0 10 20 Т,°С

а) б)

Рис. 2. Кривые изменения продольных (аг) и кольцевых (ста) напряжений от температуры окружающей среды: а) - отвода компенсатора; б) - прямого участка трубопровода.

продольных (<У7) и кольцевых (ае) напряжений, в зависимости от температуры эксплуатации трубопровода.

С другой стороны, изменения действующих напряжений в зависимости от температуры среды, полученные с помощью рентгеновского метода, показали хорошее совпадение с расчетными, выполненными по СНиП 2.05.06-85, при учете поправки (коэффициента стеснения 4) на уменьшение податливости отводов, определенной по рекомендациям Р526-84.

5. Статистический аналнз дефектности сварных швов и оценка межремонтного ресурса кольцевых стыков трубопроводов

В практике эксплуатации трубопроводов возникает проблема оценки межремонтного ресурса сварных соединений. Топливопровод протяженностью около 10 км построен из труб диаметром 219 мм, толщиной стенки 8 мм, изготовленных из стали марки 09Г2С. Дефектоскопия кольцевых сварных соединений проведена рентгеновским аппаратом "Арина-05", согласно ГОСТ 7512-82, ГОСТ 23055-78 и СНиП 3.05.84, после 5 лет эксплуатации. Выборочный контроль 300 сварных швов показал наличие в них непроваров в корне шва, пор, шлаковых включений. Наиболее опасными дефектами из них являются непровары в корне шва, т. к. они создают наибольшую концентрацию напряжений.

Проведен статистический анализ линейных размеров непроваров сварных соединений прямых участков трубопровода и отводов компенсаторов. Установлено, что средние значения линейных размеров непроваров сварных соединений отводов компенсаторов составили: длина - 610 мм; глубина (Аот) -23,1%. Для сварных соединений прямого участка: длина - 480 мм; глубина (Л„г) - 17,5%. Средние значения глубины непроваров указаны в процентах от толщины стенки трубы. Таким образом, наиболее поврежденными (дефектными) участками топливопровода являются сварные соединения отводов компенсаторов.

Суточный перепад воздуха в районах Севера значителен и составляет около 25-к35°С. Для данного топливопровода, рассчитанный с учетом коэффициента стеснения размах суточных напряжений в отводах компенсаторов достигает 80 МПа. Суточные нагрузки накладываются на годовой цикл температур. В целом, усталостное нагружение надземного трубопровода, эксплуатирующегося в условиях Севера имеет двухчастотный цикл. На рис. 3 показана схема нагружения сварных соединений отводов компенсаторов надземного трубопровода.

Используя данные статистической обработки определена начальная глубина И0 непровара допуская, что начальная глубина непроваров в кольцевых стыках отводов и прямых участков одинакова. Представляя

-100

2 4 6 8 10 месяцы

Рис. 3. Схема двухчастотного нагружения надземного трубопровода

непровары в корне шва в виде поверхностной эллиптической трещины, учитывая разницу вида приложения нагрузки и то, что отношение Аоог / Дсгрд по данным наших натурных исследований лежит в интервале от 2,5 до 3, и после некоторых преобразований можно записать:

К,

лкпт I Г—

АА'

-Кг,

А^ АКк

(3)

-1

где: Аегот , Лс/т? - размах действующих напряжений в отводах компенсаторов и в прямых участках трубопровода; т - постоянная формулы Пэриса; АА"„Т, ДКт - размах коэффициентов интенсивности напряжений соответственно в отводах и прямых участках;

Д<7„

АКа ЬКк

А<тря -Угя

Для конструкционных сталей т меняется от 2 до 4. Приняв среднее значение т=3, подставив необходимые данные в формулу (3) получим А0 = 17,3%. Следовательно, следует предположить, что сварные соединения топливопровода местами имели недопустимые дефекты при вводе его в эксплуатацию.

Для отводов компенсаторов, размах действующих напряжений Доог выразим следующим образом:

аз к > (4)

аа0т = а кш + ■

где оК0М - находим по СНиП 2.05.06-85 с учетом коэффициента стеснения Б вн - внутренний диаметр трубы, см; р - рабочее (нормативное) давление, МПа; 5 - толщина стенки трубы, см; к - теоретический коэффициент концентрации напряжений в отводах (в данном случае

к=1,15). __ _

Далее, зная начальную И0 и конечную Иот глубину непровара, размах действующих напряжений Аоьт , можно определить величину Сот в уравнении Пэриса (1) для сварных соединений отводов компенсаторов:

„ Нп (5)

где " поправка на влияние осевых ОСН^ предложенная В.И.

Махненко; 2aai=Ao - 2иа2 , где 2оа2 размах суточных колебаний температуры среды.

Для трубопроводов невозможно или практически очень трудно точно определить количество циклов, поэтому вместо N в формуле (5) примем 1К -время от начала эксплуатации топливопровода до проведения дефектоскопического контроля (в годах):

N = tk/ г,

где т - время одного цикла, в нашем случае т представим постоянной величиной равной 1 году. Тогда формула (5) примет вид:

К -'О'го

I • д/л- -h0 ■ Y0T j

с°т " -( FV • (6)

]+

АК

После подстановки всех данных в формулу (6) - Сот = 3.085-Ю"8. Используя зависимость Пэриса и формулы оценки влияния высокочастотной составляющей, предложенной в работах В.И. Труфякова, проведено прогнозирование индивидуального остаточного ресурса сварных соединений отводов компенсаторов, действующего топливопровода:

t2 = ti/s, (7)

где t| и t2 - долговечность соответственно одно- и двухчастотного нагружения по числу циклов низкочастотных напряжений aaf, аг -коэффициент, зависящий от aai/aü2 и/i//;-

Долговечность t| определяем по формуле:

о

сИг

Сот.(2ааГ^-¥ог)т.11 + ^

где К 'г - коэффициент интенсивности осевых ОСН, оцененный на момент контроля.

Коэффициент х, влияния двухчастотности цикла определяется по формуле:

Ж

и

а1

(9)

где ста1, сга2 - амшпггуда напряжений, /2, у} - частоты (в нашем случае /г / //=565), V - коэффициент, для низколегированных сталей у=1,45.

На рис. 4 показана зависимость остаточного ресурса сварных соединений отводов компенсаторов в годах от глубины и действующих напряжений. Аналогично этому определен остаточный ресурс и для сварных соединений прямого участка трассы топливопровода, при этом значение Срц = 410'8.

Ь,

мм 5

4

3

2

1

С = 3,085'10~8

ш = 3

—С=75МПа

—100

^— __125

^——_ _150

'—----- — 175

200 ' ■

О 1 234 5678 9 1, лет

Рис. 4. Зависимость межремонтного ресурса сварных соединений отводов компенсаторов топливопровода 0 219 мм от глубины непровара и действующих напряжений.

Как видно из рис. 4, остаточный ресурс сварных соединений сильно зависит от уровня действующих напряжений и глубины непровара. Размах действующих напряжений <тй/ на отводах компенсаторов топливопровода

составляет по расчетным данным примерно 130-170 МПа. Таким образом, в сварных швах отводов с непроварами глубиной 2,5 мм и более чаще возникают усталостные трещины, сокращая их ресурс. Остаточный ресурс сварных соединений прямых участков топливопровода, при действующих напряжениях не более 75 МПа, примерно достигает 7-8 лет. Используя результаты радиографического контроля и зависимость (рис. 4) можно планировать ремонт кольцевых сварных швов исследованного трубопровода.

Для снижения влияния ОСН в крупногабаритных конструкциях, а также при строительстве трубопроводов применяется метод взрывной обработки.

С целью проверки эффективности данного метода нами проводились исследования по перераспределению ОСН в сварных соединениях труб диаметрами 630x8 мм и 530x6 мм. Трубы были изготовлены из стали ВСтЗсп. Кольцевые стыки имели непровары в корне шва.

На рис. 5 представлено распределение ОСН в сварной пробе до и после взрывной обработки. В обоих случаях заметна сильная неоднородность в распределении напряжений по поверхности. Значения напряжений для сварного соединения в исходном состоянии колеблются в пределах от -25 до -180 МПа. После воздействия ударных волн и для

поперечных ОСН сжатия наблюдается либо тенденция к трансформации знака, либо полный их переход в напряжения растяжения,

причем значения последних меняются в диапазоне от 0 до 150 МПа. В местах, где знак ОСН сохраняется, уровень их соответствует значениям от - 15 до -60 МПа, т. е. можно говорить о снижении общего уровня ОСН в зоне сварного соединения. Радиальное

обжатие при этом составило 2,3 мм; соответственно значение деформации равно ~ 0,7%. Аналогичной обработке взрывом были подвергнуты сварные соединения стыков труб двух участков

О , МПа 300 ■

200

100

-100

-200

-300

XT i

ш

% V N

0 10 20 30 40 2, мм

Рис. 5. Распределение остаточных напряжений сварного соединения стыка трубы 630x8 мм, до и после взрывной обработки: Д, О - осевые и кольцевые напряжения до обработки взрывом;

А, • - осевые и кольцевые напряжения после обработки взрывом.

трубопроводов - прямые и сварные отводы компенсаторов. Соответствующие картины распределения и характер перераспределения ОСН при этом похожи, но количественно различны.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана методика определения механических напряжений с помощью портативной рентгеновской аппаратуры (ПРИМИ) для стальных трубопроводов, эксплуатирующихся в условиях Севера. Оценены погрешности и установлены режимы работы ПРИМИ.

2. Установлены особенности распределения и перераспределения ОСН в стыковом соединении пластины с Х-образной разделкой кромок и в кольцевых сварных соединениях стыков труб диаметром 530 и 630 мм, из сталей марки ВСтЗсп выполненные ручной электродуговой сваркой:

- со стороны сварки уровень продольных растягивающих остаточных напряжений в околошовной зоне сварного соединения пластины выше примерно на 27-33%, чем уровень растягивающих поперечных напряжений;

-после наложения последующего прохода установившееся на противоположной стороне пластины распределение продольных ОСН вблизи шва существенно не меняется, а исходный уровень поперечных ОСН в околошовной зоне уменьшается в среднем на 60%, вследствие возникающих в процессе сварки изгибных моментов. Первоначальный уровень максимальных значений поперечных напряжений перемещается на более дальние расстояния от оси шва;

- остаточные кольцевые и осевые напряжения сварных соединений стыков труб, распределяются неравномерно по периметру шва и зависят от технологии сварки. Вблизи шва во внутренней поверхности значения осевых напряжений колеблются в пределах от 60 до 250 МПа по периметру шва, а значения кольцевых напряжений от 20 до 170 МПа;

- остаточные напряжения зависят от геометрических размеров труб (диаметра и толщины стенок труб). ОСН на внешней поверхности труб диаметром 630 мм и толщиной стенки 8 мм, на расстоянии от 18 до 45 мм от линии сплавления лежат в пределах -35...-250 МПа, т.е. являются сжимающими. При этих же расстояниях от линии сплавления, в трубах диаметром 530 мм и толщиной стенки 6 мм, ОСН меняются в пределах -130...+240 МПа;

- уровень остаточных напряжений зависит от податливости стенок труб в процессе сварки и последующего остывания сварного соединения. Сжимающие остаточные напряжения кольцевого сварного соединения неповоротного стыка трубопровода диаметром 630 мм лежат в пределах

-180...-250 МПа, сварной пробы -35...-180 МПа и отвода компенсатора -75...-220 МПа;

- наибольшие растягивающие напряжения возникают во внутренней поверхности трубы и по уровню достигают предела текучести основного металла.

3. Выявлено, что сварные соединения отводов компенсаторов испытывают в 2,5-3 раза большие действующие напряжения по сравнению с сварными соединениями прямых участков надземного магистрального трубопровода диаметром 630 мм, эксплуатирующегося в условиях Севера. При расчете температурных напряжений по СНиП 2.05.06-85 необходимо учитывать влияние поправки (коэффициента стеснения 4Х от присоединенных прямых участков, определенной по рекомендациям Р526-84.

4. Проведен статистический анализ дефектности (имеющихся непроваров в корне шва) кольцевых стыков топливопровода диаметром 219 мм, эксплуатировавшегося около 5 лет. При этом обнаружено, что наиболее дефектными участками в линейной части трубопровода являются сварные швы отводов компенсаторов. Линейные размеры непроваров (глубина и длина) сварных швов отводов компенсаторов в 1,3 раза больше чем на прямых участках. Эти данные хорошо согласуются с высокими напряжениями в сварных швах отводов.

5. Показано, что во внешней поверхности околошовной зоны кольцевых стыков трубопроводов, имеющих непровары в корне шва, при взрывной обработке происходит перераспределение ОСИ в сторону растягивающих напряжений, т.е. первоначальные сжимающие ОСН, имеющие место в околошовной зоне, переходят в растягивающие ОСН, уровень которых зависит от величины заряда. Изменение знака ОСН возникает вследствие обратного выгиба стенки оболочки (трубы) и на кончике непровара происходит снижение уровня растягивающих ОСН, тем самым повышается работоспособность кольцевых стыков труб.

6. Теоретическая оценка межремонтного ресурса кольцевых швов надземного трубопровода диаметром 219 мм с непроварами в корне шва, эксплуатирующегося в условиях Севера показало, что ресурс сварных швов отводов компенсаторов с непроварами глубиной 2,5 мм и более при действующих напряжениях 130-170 МПа составляет не более 1 года. Остаточный ресурс сварных соединений прямых участков топливопровода, при действующих напряжениях не более 75 МПа, примерно достигает 7-8 лет. Предложена методика оценки межремонтного ресурса сварных соединений отводов компенсаторов надземных трубопроводов с учетом ОСН.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Голиков Н.И. Способ прогнозирования индивидуального остаточного ресурса металлоконструкций во время эксплуатации // Научно практическая конференция молодых ученых и аспирантов: Тез. докл. -Якутск: ЦНТИ, 1993.-С.38.

2. Голиков Н.И. Обработка рентгеновской дифракционной линии с помощью персонального компьютера // Научно практическая конференция молодых ученых и аспирантов: Тез. докл. - Якутск: ЦНТИ, 1994.-С.20.

3. Макаров В.В., Петров П.П., Голиков Н.И., Платонов A.A. Влияние градиента температуры на напряженное состояние образцов из конструкционной стали // Межвузовская науч.-практ. конф. "Наука -невостребованный потенциал": Тез. докл. -Т. 1 .-Якутск, изд. Якутского ун-та. 1996.-С.63.

4. Аммосов А.П., Попов Г.Г., Голиков Н.И., Платонов A.A. Качество сварных швов топливопровода, действующего в условиях Севера // Там же.-С. 64-65.

5. Голиков Н.И., Платонов A.A. Применение метода рентгеновской тензометрии для определения остаточных сварочных напряжений // Научно-практическая конференции "Молодежь и наука PC (Я)": Тез. докл.-Ч.1. -Якутск, Полиграфист. 1996.-С.96.

6. Аммосов А.П., Голиков Н.И., Платонов A.A., Петров П.П. Действующие напряжения в сварных соединениях водовода // Региональный семинар "Технология и качество сварки в условиях низких температур": -Тез. докл. -Якутск, ИФТПС ЯНЦ СО РАН, 1997.-С.32-33.

7. Аммосов А.П., Голиков Н.И. Оценка долговечности сварных соединений отводов компенсаторов действующего топливопровода // Там же. - С.39-40.

8. Аммосов А.П., Голиков Н.И., Терентьев H.H., Степанов И.И. Дефектность сварных швов водовода р. Лена - оз. Мюрю // Там же. -С.42.

9. Аммосов А.П., Яковлева С.П., Голиков Н.И., Платонов A.A., Петров П.П. Перераспределение остаточных напряжений при взрывной обработке кольцевых сварных соединений магистрального трубопровода //Сварочное производство. -1997, №1. -С. 13-15.

10. Аммосоз А.П., Голиков Н.И. Диагностика сварных соединений действующих трубопроводов // Наука и образование.- 1998, № 4. -С.36-40.

11. Аммосов А.П., Голиков Н.И. Диагностика сварных соединений действующих магистральных трубопроводов надземной прокладки,

эксплуатируемых в условиях Севера // Контроль. Диагностика. 1999, № 9. С. 13-17.

12-Аммосов А.П., Голиков Н.И. Оценка остаточного ресурса сварных соединений действующего надземного трубопровода // Сварочное производство. 1999, № 11. С. 20-22.

13.Аммосов А.П., Голиков Н.И., Терентьев Н.Н. Оценка состояния металлоконструкций радиационным методом в условиях севера // 15 Российская научно - техническая конференция "Неразрушающий контроль и диагностика": Тез. Докл.-Т. I.-M.: 1999, С. 185.

Н.Петров П.П., Макаров В.В., Голиков Н.И., Терентьев Н.Н. Об одном из механизмов хладоломкости // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 1999. № 6. С.4042.

15.Аммосов А.П., Голиков Н.И., Терентьев Н.Н. Радиационный контроль состояния сварных швов стыков труб трубопровода в условиях Севера // Контроль.Диагностика.1999, №11.С.35-39.

16.Ammosov А.Р., Golikov N.I. Determination of residual and operating stresses by the sinV-method in welded joints of pipelines // The 5 th International Conference on Northeast Asian Natural Gas Pipeline. -Yakutsk, Russia, 1999. P. 326-331.

17. Ammosov A.P., Terentiev N.N., Golikov N.I., Stepanov I.I. The peculiarities of weld quality rating of pipelines under construction and operation in the North // The 5 th International Conference on Northeast Asian Natural Gas Pipeline. -Yakutsk, Russia, 1999. P. 346-350.

Введение.

Глава 1. Факторы, влияющие на работоспособность сварных соединений трубопроводов Севера и роль остаточных сварочных напряжений.

1.1. Особенности эксплуатации магистральных трубопроводов Севера.

1.2. Действующие нагрузки и воздействия. Основы расчета надземных магистральных трубопроводов.

1.3. Методы определения напряженно-деформированного состояния сварных соединений действующих объектов.

1.3.1. Определение остаточных сварочных напряжений.

1.3.2. О распределении остаточных сварочных напряжений.

1.4. Учет остаточных напряжений при оценке работоспособности сварных соединений.

1.5. Влияние дефектов сварки на работоспособность сварных соединений.

Выводы по главе 1.

Постановка цели и задач.

Глава 2. Методика определения напряжений с помощью рентгеновской аппаратуры.

2.1. Портативная рентгеновская аппаратура для определения напряжений в металлах.

2.2. Установление рабочих режимов "ПРИМН".

2.3. Оценка погрешности измерения напряжений.

2.3.1. Рентгеновская съемка пластически деформированных образцов.

2.3.2. Погрешность определения остаточных сварочных напряжений.

2.4. Испытание прибора при низких температурах эксплуатации.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Остаточные и рабочие напряжения в сварных соединениях.

3.1. Остаточные сварочные напряжения в стыковом шве пластины.

3.2. Перераспределение остаточных сварочных напряжений в пластине при многопроходной сварке.

3.3. Остаточные сварочные напряжения кольцевых швов стыков труб диаметром 630 мм.

3.4. Остаточные сварочные напряжения кольцевых швов сварных отводов диаметром 630 и 530 мм.

3.5. Действующие напряжения в сварных соединениях трубопровода.

Выводы по главе 3.

Глава 4. Статистический анализ дефектности сварных швов и оценка межремонтного ресурса кольцевых стыков трубопроводов.

4.1. Перераспределение остаточных напряжений при взрывной обработке кольцевых сварных соединений магистрального трубопровода.

4.2. Дефектоскопия кольцевых сварных швов трубопроводов.

4.3. Статистический анализ дефектности сварных швов трубопровода.

4.4. Методика оценки межремонтного ресурса кольцевых стыков отводов компенсаторов надземных трубопроводов.

4.5. Оценка межремонтного ресурса сварных соединений надземного трубопровода.

Выводы по главе 4.

Одной из наиболее актуальных научно-технических задач для районов Севера является решение проблемы обеспечения надежности и безопасности магистральных и технологических трубопроводных систем. В настоящее время важность данной проблемы еще более возрастает в связи планированием и строительством новых газопроводов и водоводов. Опыт сооружения подобных крупных технических систем в суровых северных условиях на данный момент значителен, но работоспособность магистральных трубопроводов, проложенных в районах вечной мерзлоты поддерживается на необходимом уровне путем значительных расходов на ремонт и обслуживание.

Результаты анализа отказов магистральных трубопроводов, эксплуатирующихся в условиях Севера, показывают, что зарождение разрушений чаще всего возникает в зонах сварных соединений монтажных кольцевых швов, выполненных ручной электродуговой сваркой [62, 65]. В связи с этим необходимо уделить первостепенное внимание обеспечению надежности сварных соединений стыков труб трубопроводов.

Первые систематические исследования в области прочности и надежности сварных соединений были выполнены в фундаментальных трудах Е.О.Патона, Г.А.Николаева, Н.О.Окерблома. На этой основе были разработаны методы расчетов прочности и долговечности, определены основные конструктивные - технологические факторы, влияющие на надежность соединений. В 60-е годы появилось большое число работ по экспериментальному и теоретическому исследованию процессов разрушения сварных соединений, совершенствованию методов расчета. Значительный вклад в этом направлении внесли: Б.Е.Патон, В.И.Труфяков, В.И.Махненко, Б.С.Касаткин, В.А.Винокуров, Л.А.Копельман, С.А.Куркин, В.П.Ларионов, Г.П.Карзов, О.А.Бакши, В.С.Гиренко, И.В.Кудрявцев, Х.Мюнзе, А.Уэллс, Х.Кеннеди, Х.Кихара и др.

В настоящее время несмотря на достигнутые успехи многие вопросы остаются недостаточно решенными. В первую очередь это относится к проблеме оценки остаточного ресурса сварных соединений стыков труб трубопроводов, эксплуатирующихся в условиях Севера. Важными этапами решения данной проблемы являются достоверная оценка дефектного и напряженно - деформированного состояния в области кольцевых швов, включающего остаточные сварочные напряжения (ОСН).

Несмотря на большой прогресс в области расчетных методов определения ОСН, невозможно учитывать в них многочисленные конструктивно-технологические и эксплуатационные факторы, влияющие на распределение остаточных напряжений. В связи с этим возникает необходимость в применении экспериментальных методов исследования ОСН и действующих напряжений в строящихся и работающих объектах, в частности, в сварных соединениях кольцевых швов трубопроводов, эксплуатирующихся в условиях Севера.

Исследование распределений остаточных напряжений сварных соединений является актуальной задачей, так как ОСН могут оказывать существенное влияние на работоспособность сварных металлоконструкций и должны учитываться в расчетах надежности и долговечности этих конструкций.

Из вышеизложенного поставлена следующая цель диссертационной работы: выполнить обобщенную оценку состояния сварных соединений стыков труб при строительстве и эксплуатации трубопроводов в условиях низких климатических температур.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Разработка методики экспериментального определения напряжений неразрушающим методом рентгеновской тензометрии для работы на портативном приборе в условиях низких температур эксплуатации.

2. Исследование распределения и перераспределения ОСН в стыковых соединениях пластины и стыков труб диаметром 530 и 630 мм, а также при взрывном нагружении сварных соединений трубопроводов.

3. Исследование действующих напряжений в области кольцевых сварных соединений трубопроводов в процессе эксплуатации с учетом изменения температуры окружающей среды.

4. Статистический анализ дефектности и оценка межремонтного ресурса кольцевых сварных соединений действующего трубопровода надземной прокладки.

В первой главе диссертации выявлены особенности эксплуатации магистральных трубопроводов в условиях Севера, рассмотрены расчетные и экспериментальные методы определения действующих и ОСН, рассмотрены распределения ОСН в стыковых соединениях пластин и кольцевых швах стыков труб, рассмотрены влияние ОСН и дефектов сварки на работоспособность. На этой основе поставлены цели и задачи диссертационной работы. Во второй главе описана методика экспериментального определения напряжений на базе портативного рентгеновского прибора "ПРИМН" и апробирование данного прибора для работы в условиях низких климатических температур. Оценены погрешности и установлены режимы работы "ПРИМН". В третьей главе приведены результаты определения полей ОСН в пластине и кольцевых стыках труб. Исследованы действующие напряжения в кольцевых сварных соединениях магистрального трубопровода. В четвертой главе проведен статистический анализ дефектности кольцевых стыков надземного трубопровода и теоретически оценены их межремонтные сроки восстановления.

В диссертационной работе использован, в основном, рентгеновский метод определения напряжений с помощью портативного прибора. Исследованы поля остаточных и действующих напряжений в сварных соединениях стыков труб магистральных трубопроводов, эксплуатируемых в условиях Севера.

Научная новизна работы:

- разработана методика определения механических напряжений с помощью портативной рентгеновской аппаратуры (ПРИМН) для работы в условиях низких климатических температур (до -40°С);

- установлены особенности распределения и перераспределения остаточных и действующих напряжений в сварных соединениях труб диаметром 530 и 630 мм при строительстве и эксплуатации трубопроводов в диапазоне низких температур;

- предложена методика оценки межремонтного ресурса дефектных (имеющих непровары в корне шва) сварных соединений надземного трубопроводов с учетом суточного и сезонного колебания температуры и ОСН.

Практическая ценность и реализация результатов исследования:

- предложены межремонтные сроки восстановления дефектных сварных соединений кольцевых швов, действующего топливопровода надземной прокладки диаметром 219 мм;

- обоснована эффективность применения взрывной обработки, суть которой заключается в снижении растягивающих остаточных сварочных напряжений с внутренней поверхности кольцевых стыков трубопроводов диаметром 530 и 630 мм.

Результаты исследований использованы и внедрены на предприятиях Республики Саха (Якутия).

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты определения погрешностей при измерении ОСН и действующих напряжений в диапазоне низких климатических температур с помощью портативной рентгеновской аппаратуры.

2. Особенности распределения и перераспределения ОСН в стыковом соединении пластин при многопроходной сварке и кольцевых стыков труб диаметром 530 и 630 мм при взрывной обработке. Данные натурных наблюдений поведения дефектов при снижении температуры среды, а также 8 результаты исследования температурных напряжений вблизи кольцевых сварных швов трубопровода надземной прокладки.

3. Результаты статистического анализа дефектности и теоретическая оценка межремонтного ресурса сварных соединений трубопроводов надземной прокладки с непроварами в корне шва, эксплуатируемых в условиях Севера.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на 4-х республиканских конференциях молодых ученых и специалистов (1993, 1994, 1996, 1999 гг. Якутск), на межвузовской научно-практической конференции "Наука - невостребованный потенциал" (1996 г. Якутск), на региональном семинаре "Технология и качество сварки в условиях низких температур" (1997 г. Якутск), на 15-й Российской научно-технической конференции "Неразрушающий контроль и диагностика" (1999 г. Москва), на 5-й Международной конференции по трубопроводам (1999 г. Якутск), а также основные результаты обсуждались на кафедре технической механики РУН и Г им. Губкина (1998 г. Москва), кафедре физики металлов С-ПГТУ (1998 г. Санкт-Петербург) и на технологических семинарах лаборатории института ФТПС.

Публикации. Основное содержание и результаты диссертационной работы изложены в 17 публикациях.

Выводы по главе 4

1. После обработки взрывом кольцевых швов труб диаметрами 530 и 630 мм с непроварами в корне шва абсолютная величина перераспределения ОСН в основном металле трубы, на расстоянии 18^-45 мм от линии сплавления, составила: 150. 500 МПа для осевых; 0. 390 МПа для кольцевых напряжений.

2. Экспериментально установлено, что сварные соединения стыков труб трубопровода надземной прокладки, имеющие концентраторы напряжений, работают в условиях циклического нагружения с частотой суточных и годичных колебаний температуры даже при отсутствии рабочих (эксплуатационных) нагрузок.

3. Проведен статистический анализ непроваров в корне шва кольцевых стыков топливопровода диаметром 219 мм, эксплуатировавшегося около 5 лет. При этом обнаружено, что средние значения линейных размеров непроваров в сварных соединениях составили: для отводов компенсаторов длина (1от) - 610 мм; глубина (hor) - 23,1%, для прямого участка: (lFR) = 480 мм; hPR = 17,5%.

130

Средние значения глубины непроваров указаны в процентах от толщины стенки трубы. Таким образом, наиболее поврежденными (дефектными) участками надземного топливопровода диаметром 219 мм являются сварные соединения отводов компенсаторов.

4. Выполнена теоретическая оценка межремонтного ресурса кольцевых швов надземного трубопровода диаметром 219 мм с непроварами в корне шва, эксплуатирующегося в условиях Севера. Ресурс сварных швов отводов компенсаторов с непроварами глубиной 2,5 мм и более, при размахе действующих напряжений около 130 -170 МПа, составляет не более 1 года. Остаточный ресурс сварных соединений прямых участков топливопровода, при действующих напряжениях не более 75 МПа, примерно достигает 7-8 лет. Предложена методика оценки межремонтного ресурса сварных соединений отводов компенсаторов надземных трубопроводов с учетом ОСН.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения диссертационной работы получены следующие основные результаты:

1. Разработана методика определения механических напряжений с помощью портативной рентгеновской аппаратуры (ПРИМН) для стальных трубопроводов, эксплуатирующихся в условиях Севера. Оценены погрешности и установлены режимы работы ПРИМН.

2. Установлены особенности распределения и перераспределения ОСН в стыковом соединении пластины с Х-образной разделкой кромок и в кольцевых сварных соединениях стыков труб диаметром 530 и 630 мм из сталей марки ВСтЗсп, выполненные ручной электродуговой сваркой:

- со стороны сварки уровень продольных растягивающих остаточных напряжений в околошовной зоне сварного соединения пластины выше примерно на 27-33%, чем уровень растягивающих поперечных напряжений;

- после наложения последующего прохода установившееся на противоположной стороне пластины распределение продольных ОСН вблизи шва существенно не меняется, а исходный уровень поперечных ОСН в околошовной зоне уменьшается в среднем на 60% вследствие возникающих в процессе сварки изгибных моментов. Первоначальный уровень максимальных значений поперечных напряжений перемещается на более дальние расстояния от оси шва;

- остаточные кольцевые и осевые напряжения сварных соединений стыков труб распределяются неравномерно по периметру шва и зависят от технологии сварки. Вблизи шва во внутренней поверхности значения осевых напряжений колеблются в пределах от 60 до 250 МПа по периметру шва, а значения кольцевых напряжений от 20 до 170 МПа; остаточные напряжения зависят от геометрических размеров труб (диаметра и толщины стенок труб). ОСН на внешней поверхности труб диаметром 630 мм и толщиной стенки 8 мм на расстоянии от 18 до 45 мм от линии сплавления лежат в пределах -35.-250 МПа, т.е. являются сжимающими. При этих же расстояниях от линии сплавления в трубах диаметром 530 мм и толщиной стенки 6 мм ОСН меняются в пределах -130. +240 МПа;

- уровень остаточных напряжений зависит от податливости стенок труб в процессе сварки и последующего остывания сварного соединения. Сжимающие остаточные напряжения кольцевого сварного соединения неповоротного стыка трубопровода диаметром 630 мм лежат в пределах -180.-250 МПа, сварной пробы -35.-180 МПа и отвода компенсатора -75.-220 МПа;

- наибольшие растягивающие напряжения возникают во внутренней поверхности трубы и по уровню достигают предела текучести основного металла.

3. Выявлено, что сварные соединения отводов компенсаторов испытывают в 2,5-3 раза большие действующие напряжения по сравнению с сварными соединениями прямых участков надземного магистрального трубопровода диаметром 630 мм, эксплуатирующегося в условиях Севера. При расчете температурных напряжений по СНиП 2.05.06-85 необходимо учитывать влияние поправки (коэффициента стеснения £) от присоединенных прямых участков, определенной по рекомендациям Р526-84.

4. Проведен статистический анализ дефектности (имеющихся непроваров в корне шва) кольцевых стыков топливопровода диаметром 219 мм, эксплуатировавшегося около 5 лет. При этом обнаружено, что наиболее дефектными участками в линейной части трубопровода являются сварные швы отводов компенсаторов. Линейные размеры непроваров (глубина и длина) сварных швов отводов компенсаторов в 1,3 раза больше, чем на прямых участках. Эти данные хорошо согласуются с высокими напряжениями в сварных швах отводов.

5. Показано, что во внешней поверхности околошовной зоны кольцевых стыков трубопроводов, имеющих непровары в корне шва, при взрывной обработке происходит перераспределение ОСН в сторону растягивающих

133 напряжений, т.е. первоначальные сжимающие ОСН, имеющие место в околошовной зоне, переходят в растягивающие ОСН, уровень которых зависит от величины заряда. Изменение знака ОСН возникает вследствие обратного выгиба стенки оболочки (трубы) и на кончике непровара происходит снижение уровня растягивающих ОСН, тем самым повышается работоспособность кольцевых стыков труб.

6. Теоретическая оценка межремонтного ресурса кольцевых швов надземного трубопровода диаметром 219 мм с непроварами в корне шва, эксплуатирующегося в условиях Севера показало, что ресурс сварных швов отводов компенсаторов с непроварами глубиной 2,5 мм и более при действующих напряжениях 130-170 МПа составляет не более 1 года. Остаточный ресурс сварных соединений прямых участков топливопровода, при действующих напряжениях не более 75 МПа, примерно достигает 7-8 лет. Предложена методика оценки межремонтного ресурса сварных соединений отводов компенсаторов надземных трубопроводов с учетом ОСН.

В заключение выражаю искреннюю благодарность научному руководителю Аммосову А.П., сотрудникам лаборатории "Прочность сварных соединений" ИФТПС за помощь и внимание при выполнении данной диссертационной работы.

1.Айнбиндер А.Б., Камерштейн А.Г. Расчет магистральных трубопроводов на прочность и устойчивость. Справочное пособие. - М.: Недра, 1982. -341 с.

2. Аксельрад Э.Л., Ильин В.П. Расчет трубопроводов. Л.: Машиностроение, 1972. -240 с.

3. Аммосов А.П., Голиков Н.И. Диагностика сварных соединений действующих магистральных трубопроводов надземной прокладки, эксплуатируемых в условиях Севера // Контроль. Диагностика. 1999, № 9. С. 1317.

4. Аммосов А.П., Голиков Н.И. Диагностика сварных соединений действующих трубопроводов // Наука и образование. 1998, № 4. С.36-40.

5. Аммосов А.П., Голиков Н.И. Оценка остаточного ресурса сварных соединений действующего надземного трубопровода // Сварочное производство. 1999, № 11. С. 20-22.

6. Аммосов А.П., Голиков Н.И., Терентьев H.H. Радиационный контроль состояния сварных швов стыков труб трубопровода в условиях Севера // Контроль. Диагностика. 1999, №11.С. 35-39.

7. Аммосов А.П. Термодеформационные процессы и разрушение сварных соединений. Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1988.-136с.

8. Аммосов А.П., Яковлева С.П., Голиков Н.И., Платонов A.A., Петров П.П. Перераспределение остаточных напряжений при взрывной обработке кольцевых сварных соединений магистрального трубопровода // Сварочное производство. 1997, № 1. С.13-15.

9. Анисимов В.В., Криницын М.И. Строительство магистральных трубопроводов в районах вечной мерзлоты. Л.: Гостоптехиздат, 1963. -148 с.

10. Антонов A.A., Морозов В.К., и др. Метод и аппаратура для замера остаточных напряжений в монтажных стыках сварных трубопроводов из плакированной стали // Сварочное производство. 1988, №8, С. 14-16.

11. Анучкин М.П. Прочность сварных магистральных трубопроводов. М.: Гостоптехиздат. 1963. 196 с.

12. Анучкин М.П., Горицкий В.Н., Мирошниченко Б.И. Трубы для магистральных трубопроводов. -М.: Недра, 1986,-231с.

13. Бабаев A.B. Влияние остаточных напряжений на зарождение и скорость развития усталостных трещин в сварных соединениях с непроварами // Автоматическая сварка, 1977, №12. С. 30-32.

14. Бабаев A.B. Сопротивление усталости стыковых соединений с подрезами и остаточными напряжениями // Автоматическая сварка, 1979, №8. С. 9-11.

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

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

17. Бородавкин П.П., Синюков А.М. Прочность магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1984. -245 с.

18. Васильев Д.М. Методика рентгенографического измерения напряжения // Заводская лаборатория. 1965. №8. 972-978.

19. Васильев Д.М., Трофимов В.В. Современное состояние рентгеновского способа измерения макронапряжений // Заводская лаборатория. 1988. № 7. С.20-29.

20. Винокуров В.А., Григорьянц А.Г. Теория сварочных деформаций и напряжений. М.: Машиностроение, 1984. -284 с.

21. Винокуров В.А., Куркин С.А., Николаев Г.А. Сварные конструкции. Механика разрушения и критерии работоспособности. М.: Машиностроение, 1996.-576 с.

22. Винокуров В. А. Отпуск сварных конструкций для снижения напряжений. М.: Машиностроение. 1973.-213 с.

23. Винокуров В. А. Сварочные деформации и напряжения. М.: Машиностроение, 1968.-236 с.

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

25. Вишняков Я.Д., Пискарев В.Д. Управление остаточными напряжениями в металлах и сплавах. М.: Металлургия, 1989. -254 с.

26. Вишняков Я.Д., Уманский Я.С. -Изв. АН СССР: Физика.-1962. -Т.26. №3.-С.352-353.

27. Вологдин В.П. Деформации и напряжения при сварке судовых конструкций. М.: Оборонгиз, 1955.-145 с.

28. Гатовский K.M. Определение сварочных деформаций и напряжений с учетом структурных превращений металла // Сварочное производство.-1973, №11.-С.3-6.

29. Гиренко B.C., Котенко Э.В. Влияние остаточных напряжений и деформационного старения на сопротивляемость стали образованию хрупких трещин // Автоматическая сварка.-1968.-№2. -С. 34-37.

30. Глинка Г. Влияние формы распределения остаточных напряжений на рост усталостных трещин // Проблемы прочности. -1978. -№5. -С. 51-54.

31. Говядко Г.М., Есарев В.И., Дубчак В.А. Компенсаторы для трубопроводов: Справочник. СПб.: Энергоатомиздат, 1993.-181 с.

32. Голиков Н.И., Платонов A.A. Применение метода рентгеновской тензометрии для определения остаточных сварочных напряжений // Республ. науч. практ. конф. молодых ученых и специалистов.: Тез. докл. -Якутск: Полиграфист, 1996, ч.1. С.96.

33. ГОСТ 7512-82. Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод. М.: Изд-во стандартов. 31с.

34. ГОСТ 23055-78. Классификация сварных соединений по результатам радиографического контроля. М.: Изд-во стандартов. 10 с.

35. Григорьев Л.Я. Самокомпенсация трубопроводов. JL: Энергия.-1969.152с.

36. Григорьянц А.Г. Новые методы исследования сварочных деформаций и напряжений: Автореферат дис. . докт. тех. наук. М., 1975. - 31с.

37. Гузь А.Н., Гуща О.И., Махорт Ф.Г. Введение в акустоупругость. -Киев: Наукова думка. -1977.-156с.

38. Давиденков H.H. Ж.Т.Ф. 1931, т.1, вып. 1,2,3.

39. Давиденков H.H. // Заводская лаборатория. 1935, №6. - С.688-693.

40. Дробышевский Н.И., Филиппов A.C. Расчет сварочных напряжений в трубе и их снятие внешним давлением // Изв. РАН. МТТ. 1993. № 6. С. 156-163.

41. Земзин В.Н., Шрон Р.З. Термическая обработка и свойства сварных соединений. Л.: Машиностроение, 1978.-367 с.

42. Зорин Е.Е. Разработка основ прогнозирования работоспособности сварных трубопроводов из ферритно-перлитных сталей с учетом условий эксплуатации. Автореферат дис. . докт. тех. наук: 05.03.06 М. 1993. - 37с.

43. Иванцов О.М., Двойрис АД. Низкотемпературные газопроводы. М.: Недра, 1980. - 303 с.

44. Игнатьева B.C. Исследование остаточных сварочных напряжений в сварных соединениях металлических конструкций: Автореферат дис. . докт. тех. наук. М., 1972. - 27с.

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

46. Каменская Н.И., Антонов A.A. Влияние технологии монтажной сварки на уровень остаточных напряжений в сварных соединениях труб из стали 12Х1МФ // Автоматическая сварка. 1992, № 7-8, С.10-12.

47. Камерштейн А.Г., Рождественский В.В., Ручимский М.Н. Расчет трубопроводов на прочность. Справочная книга,- М.: Недра.-1969.-440 с.

48. Каминский A.A., Бастуй В.Н. Методы определения напряженно-деформированного состояния и трещиностойкости газо- и нефтепроводов (обзор) // Прикладная механика. 1997. Том 33, №8. С.3-30.

49. Карзов Г.П., Леонов В.П., Тимофеев Б.Г. Сварные сосуды высокого давления. Л.: Машиностроение, 1982. -287 с.

50. Карзов Г.П., Марголин Б.З., Швецова В.А. Физико-механическое моделирование процессов разрушения. Спб.: Политехника. 1993.-391с.

51. Касаткин Б.С., Лобанов Л.М., Волков В.В., Пивторак В.А. Экспериментальные исследования сварочных напряжений и деформаций. -Киев: Наукова думка, 1976. -150 с.

52. Кларк Р., Рейснер И. Изгиб труб с криволинейной осью. Сб. Проблемы механики, вып.1, пер. с англ. Изд-во иностр. лит., 1955.

53. Копельман Л. А. Сопротивляемость сварных узлов хрупкому разрушению. Л.: Машиностроение, 1978. -232 с.

54. Корольков П.М. Термическая обработка сварных соединений трубопроводов и аппаратов, работающих под давлением. М.: Стройиздат, 1982.-136 с.

55. Кострыкин М.И. Техническая механика. М.: Недра, 1968.-223с.

56. Кох П.И. Климат и надежность машин. М.: Машиностроение, 1981.175 с.

57. Красовский А .Я., Красико В.Н. Трещиностойкость сталей магистральных трубопроводов. Киев: Наук, думка, 1990. - 176 с.

58. Кривоглаз М.А. Теория рассеяния рентгеновских лучей и тепловых нейтронов реальными кристаллами. М.: Наука, 1967. -336с.

59. Кривошеин Б.Л., Агапкин В.М., Двойрис А.Д. Способы прокладки и эксплуатация в условиях вечной мерзлоты. М.: ВНИИЭНГ. 1975. -92 с.

60. Кудрявцев И.В., Наумченков Н.Е. Усталость сварных конструкций. -М.: Машиностроение, 1976. -270 с.

61. Кузьмин В.Р., Ишков A.M. Прогнозирование хладостойкости конструкций и работоспособности техники на Севере. М.: Машиностроение, 1996. -304 с.

62. Ларионов В.П., Апросимов B.C., Егоров Ю.И. Влияние роста дефекта на прочность трубопроводов, эксплуатируемых в условиях низких климатических температур // Прочность материалов и конструкций при низких температурах. Киев, 1990. -С. 127-130.

63. Ларионов В.П., Григорьев P.C., Стебаков И.М. Влияние усталости на хладостойкость сварных соединений. Якутск: изд. ЯФ СО АН СССР, 1976. -136 с.

64. Ларионов В.П., Петушков В.Г., Яковлев Г.П. О влиянии остаточных напряжений на хладостойкость и выносливость сварных соединений // Проблемы прочности. -1989.-№ 7.-С. 53-57.

65. Ларионов В.П. Электродуговая сварка конструкций в северном исполнении. Новосибирск: Наука, 1986. -256 с.

66. Лобанов Л.М., Петушков В.Г., Пивторак В.А., Андрущенко С.Г., Первой В.М. Голографические исследования остаточных напряжений после взрывной обработки сварных соединений // Автоматическая сварка. №3. 1989. С.1-3.

67. Мазур И.И., Иванцов О.М., Молдаванов О.И. Конструктивная надежность и экологическая безопасность трубопроводов. М.: Недра, 1990. -264 с.

68. Махненко В.И., Великоиваненко Е.А., Дыхно С.А. Регулирование остаточных деформаций в зоне кольцевых швов тонкостенных оболочек вращения// Автоматическая сварка. №11-12. 1992. С. 7-9.

69. Махненко В.И., Великоиваненко Е.А., Шекера В.М., Розынка Г.Ф., Пивторак Н.И. Остаточные сварочные напряжения в зоне кольцевых сварныхстыков трубопроводов из аустенитной стали // Автоматическая сварка. 1998. № 11. С.32-39.

70. Махненко В.И. Влияние остаточных напряжений на распространение усталостных трещин в элементах сварных конструкций // Автоматическая сварка. -1979. -№4. -С. 1 -3.

71. Махненко В.И., Кучук Яценко С.И., Шекера В.М., Солодовников С.А., Егорова Л.А., Казымов Б.И. Напряжения при контактной сварке оплавлением труб // Автоматическая сварка. 1974. №4. С. 33-37.

72. Махненко В.И., Починок В.Е. Сопротивление циклическим нагрузкам сварных соединений, имеющих швы с неполным проплавлением // Автоматическая сварка.-1984.№10. С.33-40.

73. Махненко В.И. Расчетные методы исследования кинетики сварочных напряжений и деформаций. Киев: Наукова думка, 1976.-320 с.

74. Махутов H.A., Лепихин A.M., Москвичев В.В. Статистический анализ дефектности сварных соединений // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 1994.-№2,- С.21-26.

75. Митенков Ф.М., Стекольников В.В., Махутов H.A., Пригоровский Н.И., Дайчик М.Л., Хуршудов Г.Х. Тензометрические исследования конструкций энергетического оборудования // Проблемы машиностроения и автоматизации, 1988. -№22,- С.33-43.

76. Мюнзе В.Х. Усталостная прочность сварных стальных конструкций. Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1968. 312с.

77. Мюнзе В.Х. Хрупкие разрушения в сварных соединениях // Разрушение, М.: Машиностроение, 1977. -Т.4. -С.333-390.

78. Научно-технический отчет по теме: "Исследование возможности повышения несущей способности магистральных газопроводов методом взрывной обработки" / Слепцов О.И., Яковлева С.П., Яковлев Г.П., Апросимов B.C. и др. Якутск: ИФТПС. -1986.-132 с.

79. Неразрушающий контроль материалов и элементов конструкций // Под ред. А.Н.Гузь Киев: Наукова думка. -1981.-276 с.

80. Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Расчет, проектирование сварных конструкций. М.: Высш. школа, 1971. -760 с.

81. Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформации конструкции. М.: Высш. школа, 1982. - 272с.

82. Николаев Г.А. Сварные конструкции. М.: Машгиз, 1962. -562 с.

83. Новожилов В.В. Теория тонких оболочек. Л.: Судпромгиз, 1951.-230 с.

84. Новоселова Т.М., Соломатин В.Е. Рентгеновское исследование особенностей напряженного состояния сварных соединений // Заводская лаборатория. -1989. №12. С.54-56.

85. Окерблом Н.О. Расчет деформаций металлоконструкций при сварке. -Л.: Машгиз, 1955. -212 с.

86. Орехов Г.Т. Определение остаточных сварочных напряжений магнитоупругим методом // Автоматическая сварка. 1974. № 4. С.30-32.

87. Патон Б.Е., Труфяков В.И., Гуща О.И., Гузь А.Н., Махорт Ф.Г. Ультразвуковой неразрушающий метод измерения напряжений в сварных конструкциях // Диагностика и прогнозирование разрушения сварных конструкций. Киев: Наукова думка, 1986. вып.2. С. 13-19.

88. Петров И.П., Спиридонов В.В. Надземная прокладка трубопроводов. М.: Недра, 1973,-472 с.

89. Петров П.П., Макаров В.В., Голиков Н.И., Терентьев H.H. Об одном из механизмов хладоломкости // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 1999. № 6. С.40-42.

90. Петушков В.Г., Кудинов В.М., Березина Н.В. Механизм перераспределения остаточных напряжений при взрывном нагружении // Автоматическая сварка. 1974.-N 3.-С.37-39.

91. Петушков В.Г., Кудинов В.М., Фадеенко Ю.И. Обработка взрывом сварных соединений металлоконструкций. М.: Металлургия, 1993. -160с.

92. Писаренко Г.С., Яковлев А.Г. Справочник по сопротивлению материалов. Киев: Наукова думка, 1988. - 734 с.

93. Пискарев В.Д. Методы контроля остаточных напряжений // Технология легких сплавов, 1983, №5, С.73-78.

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

95. Пригоровский H.H. Методы и средства определения полей деформации и напряжений: Справочник. М.: Машиностроение, 1983. 248 с.

96. Прохоров H.H. Физические процессы металлов при сварке. Т.2.-М.: Металлургия, 1976,- 600с.

97. Прочность сварных соединений при переменных нагрузках. Ин-т электросварки им. Е.О.Патона; Под ред. В.И.Труфякова. Киев: Наук, думка, 1990.-256с.

98. Расчет и конструирование трубопроводов: Справочное пособие / Зверьков Б.В., Костовецкий Д.Л., Кац Ш.Н., и др. Л.: Машиностроение, 1979. -246 с.

99. Репалов В.И., Харионовский В.В. Анализ надежности Северной автономной системы газоснабжения // Строительство трубопроводов. 1994, №5. С.27-30.

100. Розина М.В., Яблоник JIM., Васильев В.Д. Неразрушающий контроль в судостроении: Справочник дефектоскописта. -JI.: Судостроение, 1983.-152 с.

101. Рузга 3. Электрические тензометры сопротивления, Энергоиздат, 1961. -336 с.

102. Румянцев C.B. Радиационная дефектоскопия. -М.: Атомиздат, 1974.512 с.

103. Рыкалин H.H. Расчеты тепловых процессов при сварке. -М.: Машгиз, 1951.-296 с.

104. Савин Г.Н. Распределение напряжений около отверствий. Киев: Наукова думка.-1968.-76с.

105. Сварка в машиностроении: Справочник. В 4-х т. М.: Машиностроение, 1979.

106. Сварка и свариваемые материалы: Справочник в 3-х томах. Т.1. Свариваемость материалов./ Под. ред. Э.Л. Макарова. М.: Металлургия, 1991, -528 с.

107. Слепцов О.И., Михайлов В.Е., Петушков В.Г., Яковлев Г.П., Яковлева С.П. Повышение прочности сварных конструкций для Севера. -Новосибирск: Наука, 1989.-223 с.

108. Соломатин В.Е., Новоселова Т.М. Исследование рентгеновским методом остаточных напряжений в ферритно-мартенситном наплавленном металле // Сварочное производство. 1996. № 4. С. 14-16.

109. Соломатин В.Е., Новоселова Т.М. Распределение напряжений в пластически деформированном сварном соединении // Проблемы прочности.-1991.№1.С.88-89.

110. СНиП 2.05.06-85 // Магистральные трубопроводы. Нормы проектирования. -М.: Стройиздат. 1985.-52с.

111. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987. -36 с.

112. СНиП П-23-81. Стальные конструкции/ Госстрой СССР,- М.: Стройиздат, 1982.- 96 с.

113. Талыпов Г.Б. Сварочные деформации и напряжения. JL: Машиностроение. 1973. 280 с.

114. Трочун И.П. Внутренние усилия и деформации при сварке. М.: Машгиз. 1964.-276 с.

115. Труфяков В.И., Михеев П.П., Кузьменко А.З. Влияние масштабного фактора и остаточных сварочных напряжений на скорость развития усталостных трещин // Проблемы прочности. -1980. №6. -С. 20-22, 30.

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

117. Труфяков В.И. Усталость сварных соединений. Киев: Наукова думка, 1973.-216с.

118. Уманский Я.С. Рентгенография металлов. М.: Металлургиздат, 1960.-448с.

119. Уманский Я.С., Скаков Ю.А., Иванов А.Н., Расторгуев Л.Н. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. М: Металлургия, 1982.-632 с.

120. Фукс М.Я., Гладких Л.И. О некоторых особенностях рентгенографического метода измерения упругих напряжений // Заводская лаборатория. 1965.-№8. -С. 978-983.

121. Харионовский В.В. Повышение прочности газопроводов в сложных условиях. Л.: Недра, 1990. -180 с.

122. Холл У.Дж., Кихара X., Зут В., Уэллс A.A. Хрупкие разрушения сварных конструкций: Пер. с англ. М. : Машиностроение, 1974. -320с.

123. Шоршоров М.Х. Металловедение сварки стали и сплавов титана. М.: Наука, 1965.-310 с.

124. Ammosov A.P., Golikov N.I. Determination of residual and operating stresses by the sin2v|/-method in welded joints of pipelines // The 5 th International Conference on Northeast Asian Natural Gas Pipeline. -Yakutsk, Russia, 1999. P. 326331.

125. Guan Q., Liu J.D. Residual stress and distorsion in culindrical sheels caused by a single-pass circumferential butt weld, IIW, X-929-72. P. 12.

126. Hristov S., Petrov P., Zvetanov S. Reduction and redistribution of the residual welding stresses through local explosive treatment // Stress relieving heat treatments of welded steel constructions.- Great Britain,1987.-P.161-168.

127. Karman Th., Uber die Formänderung dünnwandiger Rohre insbesondere federnder Ausgleichrohre, VDI, Bd.55, N 45, 1911, S. 1889.

128. Kennedy H.E. Some of Failure in Welded Mild Steel Structures // Welding Journal, 24: 11 (1945), Res. Suppl., P. 588-s.

129. Kraus I. Uwod do strukturni rentgenografie. Praga,-Akademia Praga. 1985.1. P.236.

130. Macherauch E., Muller P. Das sin2vj/ Verfahren der rontgenographischen Spannungsmessung// 1961,B13,№13, S. 305-312.

131. Prevey, P.S. The Use of Pearson VII Distribution Functions in X-ray Diffraction Residual Stress Measurement // ADV. IN X-RAY ANALYSIS, Vol.29, Plenum Press, NY, P. 103-112 (1986)

132. Prummer R. Grundlagen und Anwendung der rontgenographischen Eigenspannungsanalyse Kerntechnik, Isotopotechnik und Chemie, 1971, №2, S. 68-77.

133. Root J.H., Coleman C.E., Bowden J.W. Residual stresses in steel and zirconium weldments // Trans. ASME. J. Pressure Vessel Technol. 1997.-119, №2. -P.137-141.146

134. Rubicki E.F., McGuire P.A., Merric E. and Wert J. The effect of pipe thicknesson residual stresses due to girth welds // Trans. ASME . 1982. V. 104.P. 204209.

135. Sachs G. Der Nachweis inneres Spannungen in Stangen und Rohren, Zeitschz., für Metallkunde, 1927, №352.

136. Shinobi O., Makoto H., Yukio M., Nobuaki M., Yoshinoru T. Residual stress measurement of butt- welded stainless steel pipe by neutron diffraction // JAER1 -Res.- 1997.№97-012-P.95-96.

137. Speicher V., Hirseh Th., Mayr P. Messung von Eigenspannungen in Gashochdruckleitungen//HTM: Harter, -techn. Mitt. -1997.-52. №1. -S. 54-62.

138. Winholtz R.A., Krawitz A.D. The relaxation of residual stresses with postweld heat treatment in a high performance weld measured with neutron diffraction// 1995. -26, № 5. -P. 1287-1295.

139. Wohlfahrt H. -HTM,1976,Bd.31,Hl/2, S.56-71.

140. Yen Hung-Ju, Lin Mark Ching-Cheng, Chen Lih-Jin. Residial stress measurement in 304 stainless steel weld overlay pipes // Trans. ASME J. Eng. Mater, and Technol.-1996. -118, №1. P.135-142.1.1. УТВЕРЖДАЮи1999г.

141. УТВЕРЖДАЮ ■ Директор ИФТПС

142. СО РД1?, академик РАН Ларионов В.П.fe'li/7 1999 г.1. АКТоб использовании результатов НИР