автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Разработка методов повышения безопасности эксплуатации сварных трубопроводов и отводов

На правах рукописи

ЕРОФЕЕВ СЕРГЕЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ

□ОЗ1БЗЬЬ1

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СВАРНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ И ОТВОДОВ

Специальность 05 26 03 - «Пожарная и промышленная безопасность» (нефтегазовая отрасль)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

3 I ЯпЗ 7ГГЛ

УФА-2008

003163661

Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Шарафиев Роберт Гарафиевич.

Официальные оппоненты доктор технических наук, доцент

Гареев Алексей Габдуллович,

кандидат технических наук Солодовников Александр Владимирович

Ведущая организация

ГУЛ «БашНИИНефтемаш»

Защита состоится «22» февраля 2008 года в 16-30 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289 05 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу 450062, Республика Башкортостан, г Уфа, ул Космонавтов, 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета

Автореферат разослан «/т2-» О/_2008 года.

Ученый секретарь совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

К проблеме снижения риска аварий и обеспечения необходимого уровня работоспособности нефтегазового оборудования приковано пристальное внимание научно-исследовательских организаций и промышленных предприятий Последнее связано с тем, что принятый в настоящее время Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» выдвигает перед предприятиями и организациями в качестве обязательных и приоритетных задач обеспечение безопасности эксплуатации производственных объектов, защиту личности и общества от аварий и их последствий.

В этой связи актуальной проблемой для предприятий и организаций нефтегазового комплекса является создание системы управления промышленной безопасностью (СУПБ), обеспечивающей выполнение ряда организационных и технических мероприятий, направленных на своевременное выполнение требований промышленной безопасности, мониторинг технического состояния объектов и снижение риска возникновения аварий

Анализ риска аварий включает в себя несколько этапов предварительный, анализ технического состояния объектов, идентификация опасностей и оценка риска аварий, разработка рекомендаций по уменьшению риска. Одним из основополагающих этапов является анализ технического состояния нефтегазового оборудования, на базе которого могут быть разработаны приоритетные мероприятия, направленные на повышение пожарной и промышленной безопасности объектов В частности, более точно могут быть установлены наиболее узкие места в технологии изготовления и их конструктивные недоработки, усовершенствована нормативно-техническая документация на производство, эксплуатацию и ремонт объектов

Данное обстоятельство позволяет сформулировать новые и скорректировать существующие положения систем управления качеством на предприятиях с учетом углубленного анализа причин разрушения оборудования, а также осуществить оценку его работоспособности

Решение перечисленных проблем невозможно без создания расчетных основ оценки работоспособности рассматриваемых оболочковых конструкций и методов экспресс-контроля их технического состояния, которые позволили бы разработать практические рекомендации по их конструктивно-технологическому проектированию и установить взаимосвязь их остаточного эксплуатационного ресурса с реальным состоянием конструкций в наиболее нагруженных и ослабленных участках

Основой исследований и разработок автора послужили работы, проведенные в данном направлении О А Бакши, А В Бакиевым, О И Стекловым, Р С Зайнуллиным, А Г Халимовым, А Г Гареевым,

В В Ерофеевым, И Р Байковым, Р Г Шарафиевым, А Н Моношковым, С М Султанмагомедовым, В Ф Лукьяновым, С А. Куркиным и др

Исследования проводились в соответствии с Государственной научно-технической программой «Безопасность Новые методы и критерии обеспечения безопасности рабочих процессов, технологий, конструкций, сложных технических систем, людей и окружающей среды в случае возникновения техногенных аварий и катастроф»

Целью работы является разработка расчетно-экспериментальных и технологических методов повышения безопасности эксплуатации сварных оболочковых конструкций нефтегазового оборудования на основе мероприятий по обеспечению требуемого уровня проектирования, изготовления, эксплуатации и ремонта

Реализация цели диссертационной работы осуществлялась путем постановки и решения следующих основных задач

- разработка и обоснование методики повышения безопасности эксплуатации электросварных труб большого диаметра, изготавливаемых с применением локальной термомеханической обработки (ЛТМО), обеспечивающей снижение риска возникновения аварий,

- определение диапазона давлений опрессовки тонкостенных штампосварных отводов для снятия остаточных сварочных напряжений с целью повышения их безопасности при эксплуатации и разработка установки для реализации опрессовки, обеспечивающей безопасность технологического процесса,

- разработка методов конструктивно-технологического проектирования штампосварных отводов, позволяющих снизить степень риска возникновения аварийных ситуаций, и методов прогнозирования их остаточного ресурса, предупреждающих возникновение аварий на объектах нефтегазового комплекса,

- исследование работоспособности сварных трубопроводов при наличии коррозионных повреждений, восстановленных наплавкой, и разработка технологии ремонта, обеспечивающей требуемый уровень их эксплуатационной безопасности

Научная новизна:

1 Предложен метод повышения безопасности эксплуатации оболочковых конструкций на базе оценки их напряженного состояния и несущей способности, выполненной методом линий скольжения, модернизированным для класса задач двухосного нагружения, учитывающий механическую неоднородность сварных соединений (Кв=ав/°в)> их конструктивно-технологические параметры (as=h/t, фгс), геометрические параметры оболочковых конструкций (t/R, R,/R2) и характер их нагружения (n=a2/cri)

2 Разработана методика повышения безопасности эксплуатации электросварных труб большого диаметра за счет улучшения их служебных свойств посредством локальной термомеханической обработки их сварных соединений, включающая исследование микроструктуры сварных

соединений, оценку влияния температурно-временных режимов ЛТМО на их прочность и ударную вязкость, оценку трешиностойкости и коррозионной стойкости металла труб и их сварных соединений

3 Разработаны методы конструктивно-технологического проектирования штампосварных отводов, позволяющие снизить степень риска возникновения аварийных ситуаций за счет выбора оптимальных конструктивных и геометрических параметров сварных соединений (кр, фгс), обеспечивающих

их равнопрочность основному металлу, и установления диапазона давлений опрессовки [ропр], обеспечивающего полное снятие остаточных напряжений.

4 Разработаны расчетно-графические методы прогнозирования остаточного ресурса трубопроводов, предупреждающие возникновение аварий на базе оценки запаса пластичности металла конструкций по сертификационным данным и на основе данных технической диагностики, учитывающие эффект старения металла, степень коррозионного повреждения стенки, характер нагружения и предполагаемого разрушения

5 Разработан метод определения несущей способности восстановленных участков нефтепроводов, позволяющий оценить предельно допустимые размеры коррозионных каверн, подлежащих восстановлению наплавкой, и выбрать конструктивно-технологические параметры наплавляемых слоев, обеспечивающие требуемый уровень их эксплуатационной безопасности

Практическая значимость работы:

1 Разработанные методы повышения несущей способности штампосварных отводов труб большого диаметра и гидравлический стенд, обеспечивающий проведение опрессовки с повышением безопасности технологического процесса в диапазоне рекомендованных давлений без локального разрушения их поверхностей используются ОАО «Салаватнефтемаш» на стадии конструктивно-технологического проектирования и изготовления отводов

2 Предложенная методика определения остаточного ресурса оболочковых конструкций на базе оценки запаса пластичности металла по сертификационным данным материала, исключающая испытания вырезаемых образцов используется ОАО «Газ-Сервис», ООО «Азат-2» при проведении диагностических мероприятий нефтегазовых объектов и прогнозировании их остаточного ресурса

3 Метод определения несущей способности восстановленных участков трубопроводов, позволяющий рассчитать максимальное допустимое давление и предельно допустимые размеры коррозионных повреждений, используется ООО «Композит» при выборе технологии наплавки во время проведения ремонтно-восстановительных работ

На защиту выносятся основные результаты исследований по разработке методов конструктивно-технологического проектирования, изготовления и ремонта, позволяющих снизить степень риска предполагаемых аварий и обеспечить безопасную эксплуатацию оболочковых конструкций нефтегазового оборудования В работе

представлены теоретические обоснования полученных результатов исследований и практические рекомендации Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на XXI Российской школе по проблемам науки и технологий (гМиасс, 2001), XX и XXIII научно-технических конференциях сварщиков Урала (г Н Тагил, 2001, г Пермь, 2004), II Международной научно-технической конференции «Новоселовские чтения» (г Уфа, 2004), Всероссийском семинаре-совещании Ростехнадзора по совершенствованию надзорной деятельности на объектах нефтегазового комплекса и магистрального трубопроводного транспорта (г Уфа 2005), Научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» (г. Уфа, 2006), X Международной научно-технической конференции «Проблемы строительного комплекса России» (г Уфа, 2006), Научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» (г Уфа, 2007)

Публикации

По теме диссертации опубликовано 18 научных работ, в том числе 2 монографии (в соавторстве), 8 статей, тезисы 6 докладов, 1 патент Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, списка использованных источников из 169 наименований и 5 приложений Диссертация содержит 136 страниц машинописного текста (без приложений) и включает 31 рисунок, 9 таблиц

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении приведена общая характеристика работы, сформулированы цель и основные задачи проведенных исследований, обоснована актуальность выполненного автором комплекса научных исследований

В первой главе проведен анализ опубликованных работ, посвященных проблеме снижения риска аварий и обеспечения безопасности эксплуатации сварных оболочковых конструкций объектов нефтегазового комплекса. Приведены классификация и типы нефтегазового оборудования, а также классификация и типы конструктивных элементов оболочковых конструкций объектов нефтегазового комплекса и частные случаи их нагружения В данной главе даны основные представления о работоспособности сварных соединений оболочковых конструкций и рассмотрены методы оценки их несущей способности с учетом требований к их конструктивно-технологическому проектированию применительно к объектам нефтегазового комплекса Проведен анализ существующих методов по оценке остаточного ресурса нефтегазового оборудования оболочкового типа В результате проведенного анализа установлены основные факторы, дополняющие систему обеспечения безопасности при эксплуатации оболочковых конструкций объектов нефтегазового комплекса и

обеспечивающие работоспособность оборудования оболочкового типа на всех стадиях жизненного цикла (конструктивно-геометрическиг параметры стыковых соединений, место их расположения, режимы опрессовки и локальной термомеханической обработки (ЛТМО), характер нагружения, геометрическая форма оболочки и т.д.).

Рассмотрение существующих методов оценки остаточного ресурса нефтегазового оборудования оболочкового типа подтверждает необходимость их дальнейшего совершенствования.

Во второй главе рассмотрены подходы, позволяющие повысить уровень безопасности при эксплуатации оболочковых конструкций объектов нефтегазового комплекса за счет применения локальной термомеханической обработки (ЛТМО) их сварных соединений. На основе проведенного анализа технологии ЛТМО предложена методика, включающая в себя исследование микроструктуры сварных соединений труб после ЛТМО, оценку влияния температурно-временных режимов ЛТМО на прочность и ударную вязкость сварных соединений оболочек, оценку трещиностойкости и коррозионной стойкости основного металла и сварных соединений труб.

Металлографические исследования образцов сварных соединений труб, прошедших ЛТМО (рисунки 1 и 2), показали, что микроструктура металла сварных швов становится мелкозернистой и состоит из мелкоигольчатого перлита с величиной зерна 10 баллов, т.е. однородной по всему телу трубы.

Почти неразличим переход от шва к зоне термического влияния, которая плавно переходит в основной металл, имеющий величину зерна 10-11 баллов. Твердость металла шва и зоны термического влияния снижается до уровня основного металла, т.е. труба получается практически «бесшовной».

ЗТВ(1000-900°С) ЗТВ (850-800°С) Основной металл

Рисунок 1 - Микроструктура различных зон сварных соединений труб из стали 08Г1НФБ-ПЛ (проволока Св-08ГА, флюс ОК И1 10.62) без ЛТМО

(х500)

Цегар шва

Зона девдрото« шва

Линия сплавления

Основной металл после ЛТМО ЗТВ после ЛТМО Граница ЗТВ после ЛТМО

Рисунок 2 - Микроструктура сварных соединений труб из стали 08Г1НФБ-ПЛ с применением ЛТМО (закалка с 950°С, отпуск 650°С) (х500)

На основе регрессионного анализа результатов эксперимента были получены следующие уравнения, описывающие влияние термических режимов ЛТМО на твердость НУ и ударную вязкость КСУ основного металла и металла шва с коэффициентом множественной корреляции не менее 0,8:

o™=639,36+0,9176W+l,8944V+0I5328t-0,000888Tot-0,010656W2; о^ =245,68+1,0064\¥+1,776У+0,56241-0,000888ТоЫ),010064\У2; (1) KCV^=280+0,356W-0:02V-0,28T0-0!508t-0,0004VTo+0,0008T0t, где XV - скорость охлаждения при прокатке (град./с), V - скорость охлаждения при закалке (град./с), I - продолжительность отпуска (с), Т0- температура отпуска (°С).

При использовании керамического флюса ОК Р1 10.62:

КСу.50 =90-0,05^^—0,5 2У+0,153Т0—0,2591 - 0,0003ут0+0,0004т01 (2)

При использовании плавленого флюса АН-60 и АН-65: КСУ.50=15-0,05W-0,52V+0,153To--0,259t-0,0003VT0+0,0004T0t. (3) Полученные уравнения были использованы при выборе основных параметров режимов ЛТМО (скорости охлаждения при прокатке и закалке, продолжительности отпуска, температуры отпуска), обеспечивающих требуемые значения прочностных свойств и ударной вязкости сварных соединений труб из стали 08Г1НФБ-ПЛ.

Результаты коррозионных исследований, а также опыт металлургического производства позволили сформулировать концепцию повышения коррозионной стойкости углеродистых и низколегированных трубных сталей массового назначения:

- содержание хрома должно быть в пределах 0,2-0,5%;

- элементы никель и медь в сталях этого класса желательны в пределах

до 0,3-0,4%, поскольку они также увеличивают коррозионную стойкость, хотя и в меньшей степени,

- металл нежелательно подвергать глубокой дефосфорации, поскольку фосфор положительно влияет на коррозионной стойкость стали с хромом, при выплавке сталей с пониженным содержанием фосфора теряется влияние ценных микродобавок,

- содержание углерода в стали должно быть ограничено до 0,10% и менее,

- для электросварных труб целесообразно применение малоуглеродистых микролегированных сталей, содержащих добавки хрома и никеля

Разработанная на ОАО «ЧТПЗ» сталь 08Г1НФБ-ПЛ по легирующим компонентам соответствует концепции предъявленной к коррозионно-устойчивым сталям Результаты испытаний в различных условиях по содержанию растворенного кислорода представлены в таблице 1

Скорость коррозии 0,40мм/г (нормативный параметр) в водном растворе с общей минерализацией 20000мг/л ЫаС1 обеспечивается при содержании растворенного кислорода более 1мг/л, те в достаточно агрессивном растворе. Содержание кислорода в подтоварных водах, как правило, ниже данного содержания кислорода

Скорость коррозии определяли после испытаний в течение 100 часов В реальных условиях эксплуатации скорость коррозии будет иметь значительно более низкие значения, что связано с интенсивным воздействием коррозионной среды в начальный период окислительной реакции и недостаточным количеством времени для образования пассивирующих поверхностных пленок

Таблица 1 - Коррозионная стойкость основного металла стали 08Г1НФБ-ПЛ и сварных соединений труб после ЛТМО в растворе ИаС1 - 20 г/л, рН 7-8

Содержание растворенного кислорода, мг/л Скорость коррозии, г/м2 час (мм/г)

Основной металл Сварное соединение

Единичные значения Средние значения Единичные значения Средние значения

0,02 0,047 0,053 0,040 0,047 0,042 0,048 0,048 0,046 (0,055)*

1,0 0,398 0,386 0,366 0,383 0,31 0,333 0,289 0,31 (0,47)

8,3 0,855 0,938 0,943 0,912 0,965 0,953 0,930 0,949 (0,944)

*В скобках приведены значения для труб без ЛТМО

Коррозионные испытания образцов сварных соединений, включающих металл шва, линии сплавления и зоны термического воздействия от сварки и ЛТМО, показали одинаковые величины коррозионной стойкости с основным металлом Потенциалы метачла шва и основного металла совпадают во всем диапазоне изменения содержания растворенного кислорода и потенциалов испытагельной среды (таблица 2)

Таблица 2 - Изменение потенциалов основного металла стали 08Г1НФБ-ПЛ и сварных соединений труб в водном растворе №С1 - 20 г/л, рН 7-8

Зона замеров Содержание растворенного

кислорода, мг/л

0,02 1,0 8,3

Испытательная водная среда -250 -0,6 +25

Сварной шов исходный без -700 -645 -605

Сварной шов после горячей про- -660 -630 -590

катки

Сварной шов после ЛТМО -710 -655 -600

Основной металл -720 -660 -608

Результаты испытаний и данные по трещиностойкосги основного металла и сварных соединений приведены в таблице 3

Таблица 3 - Характеристики трещиностойкости основного металла и сварного соединения труб, изготовленных из стали 08Г1НФБ с применением ЛТМО

Место испытаний ~ -30 О02 , Р» V » рс, К * Гкс , 6с,

МПа Н мм МПаМ мм

Основной металл

1 520 4650 1,30 174,2 0,22

2 520 4780 1,41 179 2 0,24

Линия сплавления (500)* (5500) (1,И) (135,9) (0,19)

1 648 6180 1,53 155,0 0,25

2 648 7225 1,44 194,5 0,24

Центр шва (470) (4700) (1,35) (129,6) (0,23)

1 584 5600 1,86 171,6 0,30

2 584 6005 1,48 161,5 0,25

*В скобках приведены значения для труб без ЛТМО

Сварные соединения труб, подвергнутые локальной термомеханической обработке, имеют более высокие параметры трещиностойкости как по центру шва (на 8,7 30%), <ак и по линил сплавления (на 26,3 36,3%)

Параметр трещнностойкости §с позволяет произвести расчет критической полудлины трещины (допустимого дефекта) а:лах Эта величина характеризует длину трещины, превышение которой приводит к началу спонтанного разрушения

Таблица 4 - Расчетные значения критической полудлины трещины для металла труб и сварных соединений (основной металл - стали 08Г1НФБ)

Размер Давление Р, Кольцевое ^гпад,

труб, МПа напряжение центр шва, линия основной

мм Ок, Н/мм2 мм сплавления, металл,

мм мм

1020x12 5,4 224 128 127 74

7,4 307 (254) 68 (63)* 67 (45) 57 (55)

9,8 407 37 56 26

1220x12 5,4 269 89 90 51

7,4 369 (301) 49 (36) 48 (33) 45 (32)

9,8 488 32 31 22

1220x15,7 5,4 204 153 153 97

7,4 280(211) 82 (58) 81(65) 93 (53)

9,8 371 48 48 32

1220x24 5,4 132 376 372 237

7,4 181 (132) 209(177) 190 (166) 121 (114)

9,8 239 118 106 70

*В скобках приведены значения для труб без ЛТМО.

В таблице 4 приведены расчетные значения полудлины критической трещины аш, подсчитанные с использованием соотношений, приведенных в диссертационной работе и полученных экспериментальных данных по 5С для труб диаметров 1020 и 1220 мм с толщиной стенки 12 24 мм

Из приведенных результатов испытаний на трещиностойкость и расчетных данных по определению допустимых размеров трещин было установлено, что коэффициент надежности, принятый в стандарте для проектирования электросварных труб, может быть снижен для труб, изготовленных с применением ЛТМО сварных соединений 32-47%

В третьей главе был проведен анализ несущей способности тонкостенных штампосварных отводов (рисунок 3), выполненный методом линий скольжения, модернизированным для класса задач двухосного нагружения металлоконструкций

Рисунок 3 - Схема нагружения штампосварного отвода

Исходя из анализа было установлено, что несущая способность сварных

отводов определяется конструктивно-геометрическими параметрами

соединения (степенью механической неоднородности Кв = с™ / о"™ п,

относительными геометрическими параметрами мягких прослоек ге=М и

углом наклона ее границ шгс, их геометрической формой (рисунок 4),

неравномерностью и несимметричностью распределения механических

свойств поперек сварного стыка), степенью нагруженности стенки оболочки

п=о2/оь характеризующейся условиями нагружения конструкции и

зависящей от их геометрической формы, деформационными

характеристиками металла мягких участков (относительным удлинением и

сужением 8И, Ч^,), его склонностью к упрочнению в процессе нагружения _ „М /„м

ум =°т /св

Соотношение для определения величины предельного давления ртах рассматриваемых тонкостенных оболочек имеет вид

Р« = вЛ Р. < (4)

где а^ =1 + п—!- - коэффициент, определяющийся геометрической формой

оболочки и местоположением расчетного сварного стыка в конструкции, р„ - параметр, характеризующий неустойчивость пластического деформирования металла, учитывающий формоизменение тонкостенной оболочки и зависящий от показателя нагруженности стенки п=ст2/01, деформационных характеристик металла прослойки 5М, и его склонности к упрочнению уа = о" /о", Кв=о^/а" - коэффициент механической неоднородности; Кт - коэффициент контактного упрочнения мягкой прослойки, зависящий от геометрической формы и размеров прослойки и

параметра нагруженности стенки п в области сварного стыка

к -г (5)

6к(1 + к^)

На основе полученных соотношений в работе предложены практические рекомендации по конструктивно-технологическому проектированию сварных соединений штампосварных отводов

Рисунок 4 - Разделка кромок под сварку (а) и получаемая геометрия стыковых швов (6)

3 частности, с учетом усиления в корне и головной части швов (Х = сЛ = 0,0125 0,1) было предложено соотношение, позволяющее установить оптимальное с точки зрения обеспечения равнопрочности сочетание параметров У-образного сварного шва (Ьр, фгс) с учетом конструктивно-силовых особенностей рассматриваемых отводов (рисунок 6)

к<к=Л, (6)

где к _2(1 + 2х)Кв(Кв+1) ЗКв+1

-/(1+п)(2 - п)соз2рге

2[3- т^гКв(1 - Щ<ркУ + (2 - п)соз2ЯЛ

п + 1, 2-п

Как показал анализ топографии сварных соединений, выполненных по базовому варианту, значения угла разделки кромок фр и угла границы сплавления фге У-образного сварного шва связаны следующим соотношением ФР=Фгс+5° Следовательно, оптимальный угол наклона кромок при отклонениях, принятых в базовом технологическом процессе для рассчитанных режимов изменяется в пределах 16,5±3°

Предлагаемая методика конструктивно-технологического

проектирования сварных соединений штампосварных отводов может быть распространена на другие типы разделки кромок под сварку (Х-образную, щелевую и др) на основе использования соответствующих решений, полученных для рассматриваемых типов соединений

В оболочковых конструкциях, выполненных с применением сварочных технологий, возникают остаточные сварочные напряжения, которые в ряде случаев приводят к резкому снижению уровня эксплуатационной надежности конструкции В связи с этим разработаны различные методы для снятия остаточных сварочных напряжений в металлоконструкциях Одним из наиболее эффективных для конструкций оболочкового типа является метод снятия остаточных сварочных напряжений, в основе которого лежит опрессовка

Использование метода опрессовки предполагает предварительную оценху диапазона допустимых давлений, обеспечивающих полное снятие остаточных сварочных напряжений при соблюдении стабильной геометрической формы оболочковой конструкции

В настоящей работе предлагается методика определения диапазона допустимых давлений опрессовки, обеспечивающих снятие сварочных остаточных напряжений, учитывающая наличие в конструкциях сварных соединений, ослабленных мягкими прослойками

Р^Ропр^р, (7)

где рЦ,, - значение давления опрессовки, при котором сварные соединения переходят в состояние пластического деформирования

М и ^

Ль

1

— + к.

К,

кт

к.

,при к<кк,

(8)

при к ж,,

Р)Т1Р ~ величина давления опрессовки, определяющая область упругой работы основного металла тороидальной оболочки

где (Л - коэффициент поперечной деформации, Кт = а]/о™ - степень механической неоднородности сварного соединения (с*, о" - пределы текучести основного металла и металла мягкой прослойки)

Для обеспечения процесса опрессовки тороидальных оболочковых конструкций был разработан гидравлический стенд, который позволяет провести снятие остаточных сварочных напряжений с обеспечением необходимых усилий и нагрузок на оболочку и соблюдением условий, не приводящих к ее разрушению с образованием трещин или смятию стенок отвода в зоне размещения упора

В четвертой главе предложены методы определения остаточного ресурса объектов нефтегазового комплекса оболочкового типа, которые включают в себя определение их остаточного ресурса на базе оценки запаса пластичности металла конструкций по сертификатным данным и на базе данных технической диагностики

В основу первого подхода положена критериальная характеристика -остаточный ресурс (запас) пластичности металла £1р(т), позволяющая

провести достоверную оценку технического состояния конструкций с учетом основных факторов, определяющих уровень их эксплуатационной надежности

В соответствии с данным подходом для оценки эксплуатационного ресурса деталей [0,тр] необходима информация о накоплении локальной повреждаемости металла труб или их сварных соединений в их наиболее

нагруженном участке (как правило, вблизи концентраторов напряжений) П,(т) (кривая 1, рисунок 5) и снижении запаса пластичности металла Пр(т) (кривая 2)

Рисунок 5 — Схема определения эксплуатационного ресурса оболочковых конструкций (трубопровода) [0, тр] (1 - кривая накопления повреждаемости

металла в наиболее нагруженном и ослабленном участке в процессе эксплуатации трубопровода, 2 - зависимость остаточной пластичности металла труб от времени их эксплуатации)

Таким образом, определение эксплуатационного ресурса оболочковой конструкции тр сводится к решению двух самостоятельных задач

1 Оценка локальной повреждаемости металла оболочки в ее наиболее нагруженном участке в процессе эксплуатации С2,(т)

2 Определение остаточного запаса пластичности металла оболочки в процессе эксплуатации £2р(т)

Для упрощения решения первой задачи, направленной на установление взаимосвязи между локальной повреждаемостью металла оболочковой конструкции в ее наиболее нагруженном участке 0,(т), характером и условиями нагружения в процессе всего цикла эксплуатации, ранее был предложен подход, позволяющий отказаться от решения задачи, связанной с накоплением и обработкой опытных данных по истории нагружения оболочковых конструкций и оценке локальной повреждаемости металла в процессе их эксплуатации Для этого нелинейный закон суммирования повреждений был распространен на двухстадийный процесс накопления локальных повреждений в конструкции (1 стадия - стадия эксплуатации оболочковой конструкции, 2 стадия - процесс испытания вырезаемых из нее образцов) В результате была установлена взаимосвязь между рассматриваемыми параметрами 0,(т) и £2р(т), соответствующими одному

и тому же периоду времени тр

А<°>

О

о,(т.) I КЦЧ1

пДо) [а, (о)

(10)

где аь а2 - некоторые параметры закона нелинейного суммирования повреждений, отвечающие этапу эксплуатации конструкции и испытания вырезаемых из нее образцов

Вторая задача, по сути, сводится к экспериментальной оценке остаточной пластичности металла детали Г2р(т) в определенные моменты

времени, характеризующие период технического освидетельствования Применительно к нефтегазопроводным системам наиболее удобной для оценки Ор( т) является время проведения их капитального ремонта

Основные практические сложности, возникающие в процессе оценки технического состояния деталей на базе использования критерия Ор,

связаны с экспериментальным определением данной величины, что сопряжено с испытанием целого ряда образцов заданной конфигурации при различных схемах нагружения (изгибе, кручении, растяжении и тд) и наличии концентраторов, обеспечивающих в процессе испытания образцов разную величину показателя жесткости П2 и вида напряженного состояния иа в окрестности вершины концентратора Последнее необходимо для построения диаграмм пластичности материала в виде Ор =Ор(П,У0),

характеризующих запас пластичности металла при различных условиях нагружения

В настоящей работе предлагается один из подходов, позволяющий оценить остаточный рабочий ресурс газопроводов с учетом коррозионного износа стенки труб и наличия концентраторов напряжений (типа непроваров, подрезов, трещин и др), без проведения испытаний вырезаемых образцов

Исходя из анализа упругопластического нагружения конструкций с V-образным концентратором и допущения о возможности описания диаграмм

-аП/(ип)

пластичности экспоненциальными зависимостями вида пр = п„е

(где По - запас пластичности при чистом сдвиге, т е при П=0) было получено соотношение, позволяющее по параметрам аппроксимированной кривой деформирования материала т (показатель упрочнения материала), Е и от (модуль упругости и предел текучести) и параметрам П и и0, определяющим схему и характер нагружения, оценить запас пластичности металла

Величина для оболочковых конструкций характеризует

геометрическую форму оболочки и характер нагружения ее в процессе эксплуатации (например, для сферических сосудов давления и^ -1, для цилиндрических оболочек давления ио=0 и т п), а величина П определяет жесткость напряженного состояния в наиболее нагруженном участке

(П)

где /(ш,—, ) = [1 + я - агссоя^)]"2)

а. 10л от 3

10л а.

конструкции и зависит от целого ряда факторов (степени ослабления стенки за счет коррозии, параметра дв>хосности нагружения стенки и т д)

Использование данного подхода существенно упрощает процедуру оценки технического состояния оболочковых конструкций на базе определения остаточного ресурса пластичности металла в наиболее опасном участке конструкций

Для обоснования расчетной модели прогнозирования остаточного рабочего ресурса оболочковых конструкций, базирующейся на данных технической диагностики, необходима информация об их техническом состоянии, включающая в себя анализ механических свойств металла труб и их сварных соединений ат, ств, 5 и \\i, степени коррозионного износа стенки труб AS (AS=S-So, S и S0 - соответственно исходная и остаточная толщина стенки), наличия дефектов в кольцевых стыках трубопровода и их размеров (глубины / и остроты р в вершине) и т д

В основу предлагаемого подхода положена расчетная модель оценки долговечности пораженного коррозией участка, ослабленного концентраторами (типа непроваров и тп), в соответствие с которой их рабочий ресурс top определяется по формуле

где во, вд - соответственно остаточная и допустимая величина стенки оболочки, у0 - скорость коррозии, устанавливаемая либо по образцам-свидетелям, либо по данным диагностирования с использованием метода толщинометрии на объекте исследования (мм/г), V, К, Т - соответственно мольный объем стали (см3/моль), универсальная газовая постоянная (Я=8,31 Дж/моль °К), температура рабочей среды (°К), Срф - фактические

окружные (кольцевые) напряжения при рабочем давлении (а =рр—-)

рф р280

(МПа), 0=211, Я - соответственно внутренний диаметр радиус трубы

Допустимая величина стенки 8Д определяется величиной допустимых кольцевых напряжений [а], исключающих разрушение в интервале рабочих значений действующего давления [0, рр] Последнее предполагает оценку несущей способности участка трубопровода, ослабленного концентратором в кольцевом стыке с позиции предотвращения как вязких, так и хрупких разрушений в диапазоне действия рабочего давления в газопроводе

Допустимая величина стенки оболочки Бд, обеспечивающая ее безаварийную эксплуатацию при давлении рр с позиции предотвращения вязких разрушений, может быть определена по формуле

(12)

SB ^ Рр R Пзп

д ~ «у Ру сС к.

д

где а,? - коэффициент, определяющий месторасположения сварного шва в

3 Ч*2 8 трубе (для кольцевых стыков си =2----5-), = — - степень

толсюстенности трубы, пзп - коэффициент запаса прочности (пзп=3,5), -параметр, учитывающий формоизменение трубы в процессе потери ее пластической устойчивости на стадии, предшествующей вязкому разрушению

Допустимая величина стенки оболочки Б*, обеспечивающая ее

безаварийную эксплуатацию при давлении рр с позиции предотвращения возникновения хрупкого разрушения, может быть определена по формуле х 1,12Рр Я >(/ + гР) /к д а К Г зп' 1 '

Ч1 К[С тр

где К1С - критический коэффициент интенсивности напряжений, гр - радиус

1 К

пластической зоны в окрестности вершины непровара (гр =—(——)2), /к -

2л стт

л 1

поправка Федерсена на конечность стенки труб (/к = &ес(--)), (/, С

V 2 Б0 + С

- соответственно величина непровара и усиление шва), / - поправка на

конечность радиуса в вершине непровара (/„ = I— при р>р0, /„=1 при р<р0,

\Ро р

ро - эффективное значение радиуса непровара, эквивалентного по своему действию усталостной трещине, ро=0,1 гр)

Для оценки остаточного рабочего ресурса 1ор используется максимальная из рассчитанных величин Бд и Бд т е.

= тах|^ (15)

Данным значениям 8Д отвечает следующая допустимая величина напряжений в стенке трубы, определяемая по формуле

[в] = М (16)

ьд

Предлагаемый подход прогнозирования остаточного ресурса может бьггь распространен и на другие случаи коррозионных повреждений оболочковых конструкций, а также типы дефектов и место их расположения путем использования расчетных соотношений, полученных для определения Бд и Бд на основании решения соответствующих задач

В пятой главе предложен метод определения несущей способности участков нефтепроводов при наличии коррозионных повреждений стенки, восстановленных наплавкой

При выборе расчетной схемы исходили из того, что коррозионные каверны, возникающие в результате коррозии металла труб, могут быть представлены в виде выемки со следующими геометрическими параметрами глубиной Н, длиной L, шириной W Кроме того, исходили из возможного усложнения напряженного состояния в стенке трубопровода за счет возникновения поля остаточных сварочных напряжений о0ст в результате усадки металла наплавки в процессе его остывания

Средние предельные напряжения сгср, характеризующие несущую способность рассматриваемого восстановленного участка трубопровода, определяли из предположения, что металл наплавляемого слоя при наличии кольцевых остаточных напряжений о0СТ может дополнительно воспринимать усилие, равное Р„ап—()ЬНН!Ш, а основной металл трубы в месте коррозионного повреждения P0M=a°ML(S-H), вследствие чего восстановленный участок трубопровода в границах Ь=Ц, работает как биметалл

Для рассматриваемого случая были получены выражения для определения средних предельных кольцевых напряжений в стенке аср и соответствующей им величины внутреннего давления р

°сР=[1-^|ф°'3Км5 (17)

р=1[1"^г1Ф0'3]оГ' (18)

где H/S - относительная степень ослабления стенки трубопровода (Н, S -соответственно глубина выборки (каверны) и толщина стенки трубы), L/D -относительная протяженность (длина) каверны в направлении продольной оси трубы (D=2R - внутренний диаметр трубопровода)

Исходя из обеспечения равнопрочности восстановленных и бездефектных участков трубопроводов было получено выражение, позволяющее оценить предельно допустимые размеры коррозионных каверн (L, W, Н), подлежащих восстановлению с помощью наплавки

Ш"

гДе 7ом = атМ/°вМ - склонность металла труб к деформационному

,/ \ sina/. ч sin^a Ггс-сЛ

упрочнению, Да)=-(l-cosa)+-+ - cosa stna - поправочная

a xa у п J

180° W

функция на жесткость, a ---- угол, определяющий сектор наплавки

я R

С использованием полученных аналитических зависимостей был выполнен расчет допустимых размеров каверн, подлежащих ремонту с применением наплавки (геометрических параметров зоны наплавки) для труб фирмы «Маннесман» из стали класса К60 с нормативными пределами прочности а™=588,4 МПа и текучести о°м=461,0 МПа размерами 1420x15,7 мм и 1420 к18,7 мм

Рассматривались варианты восстановления поврежденных участков магистральных трубопроводов с применением однослойной (Н1ИП=Н=3 мм), двухслойной (Ннап=Н=6 мм) и трехслойной (Нит=И=9 мм) наплавки на обратной и прямой полярности В обоих вариантах применяли для сравнения два типа проволок ТМв-3- N1 и «\УА»Х81Т7№2

В результате сравнительных испытаний было установлено, что наплавку целесообразно выполнять с использованием проволоки «\УА»Х81Т7№2 диаметром 1,6 мм в положении снизу вверх горизонтальными валиками на прямой полярности на режимах ид=20В, 1св=140. 150А, Упп=2,7 м/мин

После отработки и выбора технологии наплавки были произведены испытания восстановленных катушек труб путем приложения избыточного давления по циклу 0*->7,5МПа в соответствии с методикой ВНИИГаз (с общим числом циклов нагружения порядка 1500) с последующим проведением визуального осмотра поверхностей катушек труб, а также статическое нагружение катушек труб с поэтапным повышением избыточного давления до разрывного

Испытания катушек труб с коррозионными повреждениями, восстановленными наплавкой, показали, что данный способ ремонта позволяет обеспечить работоспособность восстановленных участков труб на уровне основного металла и представляется весьма перспективным с учетом дальнейшего совершенствования технологического процесса наплавки

На основании проведенных исследований могут быть сделаны следующие основные выводы:

1 Установлены основные факторы, дополняющие систему управления промышленной безопасностью (СУПБ) оболочковых конструкций объектов нефтегазового комплекса и обеспечивающие работоспособность оборудования оболочкового типа на всех стадиях жизненного цикла (конструктивно-геометрические параметры стыковых соединений, место их расположения, режимы опрессовки и локальной термомеханической обработки (ЛТМО), характер нагружения, геометрическая форма оболочки и тд)

2 На основе проведенных исследований установлено, что ЛТМО сварных соединений обеспечивает их микроструктуру, трещиностойкость и коррозионную стойкость на уровне основного металла На основании полученных данных предложена методика определения оптимальных температурно-временных режимов локальной термомеханической обработки (скорости охлаждения при прокатке и закалке, продолжительности отпуска, температуры отпуска), гарантирующих требуемый уровень механических характеристик металл труб и их сварных соединений

3 Предложены методы оценки несушей способности оболочковых конструкций (трубопроводов, отводов), которые учитывают особенности их напряженно-деформированного состояния в условиях эксплуатации, позволяющие провести оптимизацию конструктивно-геометрических параметров стыковых швов (Кв = о*/с", ae=h/t, <pre) с учетом геометрической формы оболочек (t/R, R,/R2), условий их нагружения (п=а2/а.) и месторасположения их сварных соединений, и разработаны рекомендации по выбору оптимального диапазона давлений опрессовки, обеспечивающих полное снятие остаточных сварочных напряжений при упругом нагружении основного металла оболочки, и гидравлический стенд для реализации опрессовки отводов

4 Разработана методика определения остаточного ресурса оболочковых конструкций на базе оценки запаса пластичности металла по сертификационным данным материала, предупреждающая возникновение аварийных ситуаций и предложен метод оценки остаточного ресурса для статически нагруженных объектов, учитывающий характер предполагаемого разрушения, наличие дефектов, месторасположение сварных швов и скорость коррозии

5 Разработана расчетная методика оценки несущей способности восстановленных участков нефтепроводов, позволяющая определить максимальное допустимое давление в восстановленном трубопроводе р и предельно допустимые размеры коррозионных повреждений, подлежащих восстановлению наплавкой, обеспечивающие требуемый уровень их эксплуатационной безопасности

Основные результаты исследований опубликованы в следующих печатных работах:

1 Ерофеев, С В Оценка ресурса пластичности металла, по сертификатным данным / СВ. Ерофеев, В В. Коваленко, А В Сибирко и др // Тезисы докл XXI Российской школы по проблемам науки и технологий -Миасс Изд-во МНУЦ, 2001 - С. 54

2 Адаптивные стратегии развития систем трубопроводного транспорта опыт, проблемы, перспективы / Н Р Ямуров, Р Г. Шарафиев, С В Ерофеев и др - Челябинск ЦНТИ, 2003 -278 с

3 Определение давления опрессовки штампосварных отводов / MB Шахматов, В В Ерофеев, Ю А Марамыгин, С В Ерофеев, А В Сибирко // Инжиниринг, инновации, инвестиции сб науч тр - Челябинск Изд-во ЧНЦ РАЕН, ЧРО МАНПО, ЧРО МААНОИ, 2003 - Вып 2

4 Ерофеев, С В К вопросу о технологическом проектировании сварных соединений штампосварных отводов труб большого диаметра / С В Ерофеев, В В Ерофеев, Слинько Б П. и др // Инжиниринг, инновации, инвестиции сб науч тр - Челябинск- Изд-во ЧНЦ РАЕН, РУО МАИ, ЧРО МАНПО, ЧРО МААНОИ, Чел ЦНТИ, 2003 -Вып 3 -С 17-23

5 Ерофеев, С В Оценка остаточного рабочего ресурса газопроводов / С В Ерофеев, А Г Игнатьев, Ю А Марамыгин и др // Ингеллектика, логистика, системология сб науч тр - Челябинск Изд-во ЧНЦ РАЕН, ЧРО МАНПО, ЧРО МААНОИ, 2003 -Вып 12 -С 14-19

6 Ерофеев, С В Анализ микроструктуры сварных соединений труб после локальной термомеханической обработки (ЛТМО) / С В Ерофеев, В А Плясунов, А И Романцов и др // Интеллектика, логистика, системология сб науч тр - Челябинск- Изд-во ЧНЦ РАЕН, ЧРО МАНПО, ЧРО МААНОИ, 2003 -Вып 13 -С 127-130

7 Ерофеев, С.В Влияние температурно-временных режимов ЛТМО на прочность и ударную вязкость сварных соединений труб стали 08Г1НФБ-ПЛ /СВ. Ерофеев, В А Плясунов, А И Романцов и др // Интеллектика, логистика, системология сб науч тр - Челябинск Изд-во ЧНЦ РАЕН, ЧРО МАНПО, ЧРО МААНОИ, 2003 -Вып 13 -С 131-133

8 Ерофеев, СВ. Оценка остаточного ресурса сварных трубопроводов газовых сетей на основе данных технической диагностики / С В Ерофеев, Ю А Марамыгин, А В Сибирко и др // Сварка и конгроль-2004 тез. докл. Междунар научн -техн конф - Пермь: Изд-во ПГТУ, 2004 - С. 342-344

9 Ерофеев, С В. Методика оценки рабочего ресурса трубопроводов и оборудования газовых сетей / С В Ерофеев, А Г Игнатьев, Ю А Марамыгин и др // Новоселовские чтения материалы II Международной научн-техн конф - Уфа Изд-воУГНТУ,2004 -Вып.2 - С 85-86

10 Ерофеев, С В Оценка работоспособности поврежденных участков сварных трубопроводов, восстановленных наплавкой / С В Ерофеев, В А Короткое, А Г. Игнатьев и др // Наука, Образование Производство, материалы научн -техн конф Т 2. Сварка, реновация и инженерия поверхности -Н Тагил УГНТУ-УПИ,2004 -С 28-32

11 Ерофеев, С В Повышение эксплуатационной надежности штампосварных отводов на стадии их конструктивно-технологического проектирования и изготовления / СВ. Ерофеев // Вестник ЮУрГУ. Сер «Машиностроение» -2004.-Вып 5 -№5(34) - С 154-161

12 Ерофеев, СВ. Методика прогнозирования остаточного ресурса сварных трубопроводов / С.В Ерофеев, В В Ерофеев, М.В Шахматов // Сварка в Сибири -2004 -№2 - С 51-52

13 Ерофеев, С В Оценка несущей способности и ремонтопригодности поврежденных участков магистральных трубопроводов с применением наплавки / С В Ерофеев, А Г Игнатьев, Р.Г Шарафиев и др // Проблема промышленной безопасности в системе нефтегазового комплекса и трубопроводного транспорта материалы Всерос. семинара - совещания Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору по совершенствованию надзорной деятельности на объектах нефтегазового комплекса и магистрального трубопроводного транспорта 5-9 сентября2005 г - Уфа, 2005 -С 175-181

14 Ерофеев, С В Промышленная безопасность опыт, проблемы я перспективы эксплуатации нефтегазопроводов ' С В Ерофеев, РГ Шарафиев, Р А Кускильдин - Челябинск, Изд-ео ЦНТИ, 2005 - 448 с

15 Ерофеев, С В Исследование стойкости к общей коррозии металла труб после ЛТМО сварных соединений /СБ Ерофеев, В А Плясунов, А И Романцов и др // Инжиниринг, инновации, инвестиции сб науч тр -Челябинск Изд-во ЧНЦ РАЕН, ЧРО МААНОИ, ЧРО МАНПО - 2005 -Выл 7 -С 71-76

16 Пат. 60421 Российская Федерация. Установка для обработки сварных тороидальных конструкций оболочкового типа / СВ. Ерофеев, АX Альмухаметов, РГ Шарафиев - № 2006114012, заявл 25 04 06, опубл. 27 01.2007 -Бюл №3 -Зс

17 Плясунов, В А К вопросу о выборе температурно-временных режимов локальной термомеханической обработки сварных соединений труб из стали 08Г1НФБ-ПЛ / В А Плясунов, А.И. Романцов, С В Ерофеев, Р Г Шарафиев // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа тез докл науч-практ конф - Уфа ТРАНСТЭК, 2006 - С 79-81

18 Ерофеев, С В Трещиностойкость электросварных труб большого диаметра после применения локальной термомеханической обработки / С В Ерофеев, А И Романцов, В А. Плясунов и др // Проблемы строительного комплекса России материалы Междунар научн -техн конф при X Междунар специализированной выставке «Строительство. Коммунальное хозяйство-2006» - Уфа Изд-во УГНТУ, 2006 -Т 2.-С 236-238

Формат 60x84 1/16 Услпечл 1,0 Тираж 100 экз Заказ 12 Отпечатано в типографии Челябинского ЦНТИ, г Челябинск, ул Труда, 157

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О РАБОТОСПОСОБНОСТИ СВАРНЫХ ОБОЛОЧКОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОБЪЕКТОВ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА.

1.1. Классификация и типы нефтегазового оборудования и частные случаи их нагружения.

1.2. Основные представления о работоспособности сварных соединений оболочковых конструкций. Методы оценки их несущей способности и требования к конструктивно-технологическому проектированию.

1.3. Существующие методы оценки остаточного ресурса нефтегазового оборудования оболочкового типа.

Выводы по первому разделу.

2. ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СВАРНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ПОСРЕДСТВОМ ЛОКАЛЬНОЙ

ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ (ЛТМО).

2.1. Анализ микроструктуры сварных соединений труб после

ЛТМО.

2.2. Влияние температурно-временных режимов ЛТМО на прочность и ударную вязкость сварных соединений труб из стали 08Г1НФБ-ПЛ.

2.3. Исследование стойкости к общей коррозии металла труб после ЛТМО.

2.4. Оценка трещиностойкости основного металла и сварных соединений труб с применением ЛТМО.

Выводы по второму разделу.

3. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ШТАМПОСВАРНЫХ ОТВОДОВ НА СТАДИИ ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И

ИЗГОТОВЛЕНИЯ.

3.1. Общий алгоритм решения задач по оценке напряженного состояния и несущей способности механически неоднородных сварных соединений в условиях двухосного нагружения.

3.2. Разработка расчетных основ для конструктивно-технологического проектирования сварных соединений отводов.

3.3. Выбор оптимальной геометрии стыковых У-образных соединений отводов.

3.4. Определение величины давления опрессовки штампосварных отводов.

3.5. Проектирование гидравлического стенда для опрессовки штампосварных отводов.

Выводы по третьему разделу.

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ОЦЕНКИ ОСТАТОЧНОГО

РЕСУРСА ТРУБОПРОВОДОВ. дг?

4.1. Определение остаточного ресурса трубопроводов на базе оценки запаса пластичности металла конструкций по сертификатным данным.

4.2. Оценка остаточного ресурса трубопроводов на базе данных технической диагностики.

Выводы по четвертому разделу.:.

5. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ И РЕМОНТОПРИГОДНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ ПРИ НАЛИЧИИ КОРРОЗИОННЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ, ВОССТАНОВЛЕННЫХ

НАПЛАВКОЙ.

5.1. Выбор и обоснование расчетных схем и алгоритмов.

5.2. Разработка технологии наплавки труб и результаты испытаний.

Выводы по пятому разделу.

Актуальность темы. К проблеме снижения риска аварий и обеспечения необходимого уровня работоспособности нефтегазового оборудования (сосудов, аппаратов, трубопроводов и т.п.)* приковано пристальное внимание многочисленных научно-исследовательских организаций и промышленных предприятий. Последнее связано с тем, что данное оборудование в большинстве случаев изготавливается и эксплуатируется по нормам и правилам, не отвечающим современным требованиям и не позволяющим обеспечить его высокую работоспособность, что снижает эффективность работы ряда отраслей промышленности [66, 157].

Принятый Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» выдвигает перед предприятиями и организациями в качестве обязательных и приоритетных задач обеспечение безопасной эксплуатации производственных объектов, защиту личности и общества от аварий и их последствий. Эти требования в полной мере относятся к организациям и предприятиям, выполняющим комплекс работ, связанных с проектированием, изготовлением и технической эксплуатацией объектов нефтегазового комплекса.

В этой связи актуальной проблемой для предприятий и организаций нефтегазового комплекса является создание системы управления промышленной безопасностью (СУПЬ), обеспечивающей выполнение ряда организационных и технических мероприятий, направленных на своевременное выполнение требований промышленной безопасности, мониторинг технического состояния объектов и снижение риска возникновения аварий. Одна из составляющих системы СУПБ - анализ риска аварий включает в себя идентификацию опасных веществ и, собственно, оценку риска аварий для людей, имущества и окружающей среды. Процесс анализа риска аварий должен носить объективный и всесторонний характер, что требует использования определенных методик [113,122], учитывающих специфические особенности нефтегазового оборудования. Неполный- и необъективный анализ риска аварий может привести к недооценке или переоценке опасностей и последствий аварий; что, в свою очередь, приведет к разработке некорректных рекомендаций по уменьшению риска аварий.

В> первом случае не будут учтены все источники опасности и, следовательно, - снижен контроль за состоянием промышленной безопасности нефтегазового оборудования;. Во втором случае может произойти неправильное перераспределение сил и средств,, которое приведет к увеличению общих затрат и отвлечению денежных средств от других первоочередных программ.

Анализ риска аварий включает в себя несколько этапов: предварительный; анализ технического состояния объектов; идентификация опасностей и оценка риска аварий; разработка рекомендаций.по уменьшению риска: Одним из основополагающих этапов является анализ технического состояния; нефтегазового оборудования,, на; базе которого могут быть разработаны, приоритетные мероприятия; направленные на повышение пожарной и промышленной безопасности объектов. В; частности, более точно могут быть установлены» наиболее узкие места: в * технологии; изготовления и их конструктивные недоработки, усовершенствована нормативно-техническая документация на производство, эксплуатацию и ремонт объектов.

Практика эксплуатации и статистика отказов нефтегазового оборудования неизменно свидетельствует о снижении его аварийности по мере совершенствования и внедрения конструктивно-технологических методов проектирования и изготовления, а также нормативных документов.

Данное обстоятельство позволяет сформулировать новые и скорректировать существующие положения систем управления качеством на предприятиях с учетом: углубленного анализа: причин разрушения оборудования; а также осуществить оценку его работоспособности.

Используемые в настоящее время: расчетные методы оценки работоспособности нефтегазового оборудования (сосудов, трубопроводов; аппаратов и т. д.) в основном базируются на сертификатных характеристиках основного металла ав, стх, 8, Данные расчетные подходы не учитывают особенности, вносимые режимами сварки, термической обработкой и рядом других родственных технологий, которые способствуют возникновению химической, структурной и, как следствие, механической неоднородности в конструктивных элементах нефтегазового оборудования оболочкового типа [67,83,106;137,152,156,165,166]. Отсутствие целенаправленных исследований по оценке влияния реальной картины распределения механических характеристик в элементах нефтегазового оборудования на их работоспособность в значительной мере сужает возможности выбора оптимальных параметров технологических процессов их изготовления (например, режимов сварки, термообработки, давления опрессовки и т. д.).

Работоспособность оболочковых конструкций определяется не только уровнем их конструктивно-технологического проектирования, но и качеством выполнения- изделий и их сварных соединений. Несмотря на определенные успехи в области механизации и автоматизации технологических процессов изготовления оболочковых конструкций, исключить дефекты полностью, даже в ответственных конструкциях практически не удается: Полная характеристика основных технологических дефектов сварных соединений представлена в работах [31,35,129,153].

Уровень качества сварных соединений в значительной мере определяется современными средствами дефектоскопии и нормативными документами, которыми руководствуются при контроле. Большинство действующих нормативных документов [27,30,68,69,91,92,108,118,119,127] составлено исходя из эксплуатационных показателей сварных конструкций с учетом опыта сварочных работ [159-162,169]. Предельно допустимые размеры дефектов, типа непроваров, трещин, задиров выбирались как минимально возможные при хорошо отработанных технологических процессах сварки с учетом специфики нагруженности конструкций, геометрической формы сварных соединений на базе современных методов механики разрушения. В процессе монтажа или ремонта конструкций часто имеют место механические повреждения их наружных поверхностей типа задиров и царапин [20,82 и др.], которые также регламентируются как технологические дефекты.

Практика эксплуатации нефтегазового оборудования оболочкового типа и полученные результаты испытаний свидетельствуют о том, что в подавляющем большинстве случаев дефекты с размерами, превышающими их допустимые значения, регламентируемые существующими нормативными документами, не приводят к снижению работоспособности конструкций.

Кроме того, эксплуатация нефтегазового оборудования, как правило, сопровождается общими и локальными коррозионными разрушениями [33, 34,74,101,124,136]. В. результате коррозионных процессов, протекающих преимущественно в зонах повышенной концентрации напряжений, наблюдаются существенные повреждения стенки оболочковых конструкций. В процессе эксплуатации конструкций в результате их повторного статического нагружения, сопровождающегося накоплением повреждаемости материала оболочек и их сварных соединений, также происходит деформационное старение металла. В связи с этим, для обеспечения* требуемого уровня эксплуатационной надежности оболочковых конструкций и снижения риска аварий необходимы, объективные критерии оценки их технического состояния, учитывающие реальные механические свойства материалов, степень поражения стенки конструкций и позволяющие определить их эксплуатационный ресурс.

В ряде организаций, в качестве основного эффективного инструмента, позволяющего исключить негативное влияние процесса сварки на служебные свойства основного металла в зоне термического влияния и сварных соединений, используют локальную термомеханическую обработку (ЛТМО). Тем не менее, технология ЛТМО нуждается в корректировке температурно-временных режимов-обработки и оценке их влияния на прочность и ударную вязкость сварных стыковых соединений, а также в выполнении расчетных обоснований эффективности применения ЛТМО с точки зрения изменения стойкости к общей коррозии металла и трещиностойкости основного металла и сварных соединений.

Решение перечисленных проблем невозможно без создания расчетных основ и методов экспресс-контроля технического состояния рассматриваемых оболочковых конструкций, которые позволили бы установить взаимосвязь остаточного эксплуатационного ресурса с реальным состоянием конструкций в их наиболее нагруженных и ослабленных участках.

Основой исследований и разработок автора послужили работы, проведенные в данном направлении O.A. Бакши, A.B. Бакиевым, О.И. Стекловым, P.C. Зайнуллиным, А.Г. Халимовым, А.Г. Гареевым,

B.В. Ерофеевым, И.Р. Байковым, P.F. Шарафиевым, А.Н. Моношковым,

C.М. Султанмагомедовым, В.Ф. Лукьяновым, С.А. Куркиным и др.

Исследования проводились в соответствии с Государственной научнотехнической программой «Безопасность» - «Новые методы и критерии обеспечения безопасности рабочих процессов, технологий, конструкций, сложных технических систем, людей и окружающей среды в случае возникновения техногенных аварий и катастроф».

Целью работы! является разработка расчетно-экспериментальных и технологических методов повышения безопасности эксплуатации; сварных оболочковых конструкций нефтегазового оборудования на основе мероприятий по обеспечению требуемого уровня проектирования, изготовления, эксплуатации и ремонта.

Реализация цели диссертационной работы осуществлялась путем постановки и решения следующих основных задач:

- разработка и обоснование методики повышения безопасности эксплуатации электросварных труб большого диаметра, изготавливаемых с применением локальной термомеханической обработки (JITMO), обеспечивающей снижение риска возникновения аварий;

- определение диапазона давлений опрессовки тонкостенных штампосварных отводов для снятия остаточных сварочных напряжений с целью повышения их безопасности при эксплуатации и разработка установки для реализации опрессовки, обеспечивающей безопасность технологического процесса;

- разработка методов конструктивно-технологического проектирования штампосварных отводов, позволяющих снизить степень риска возникновения аварийных ситуаций, и методов прогнозирования их остаточного ресурса, предупреждающих возникновение аварий на объектах нефтегазового комплекса;

- исследование работоспособности сварных трубопроводов при наличии коррозионных повреждений, восстановленных наплавкой, и разработка технологии ремонта, обеспечивающей требуемый уровень их эксплуатационной безопасности.

Научная новизна:

1 Предложен метод повышения безопасности эксплуатации оболочковых конструкций на базе оценки их напряженного состояния и несущей способности, выполненной методом линий скольжения, модернизированным для класса задач двухосного нагружения, учитывающий механическую неоднородность сварных соединений (Кв = ein/0" ), их конструктивнотехнологические параметры (ae=h/t, сргс), геометрические параметры оболочковых конструкций (t/R, RJR2 ) и характер их нагружения (n=a2/cri).

2 Разработана методика повышения безопасности эксплуатации электросварных труб большого диаметра за счет улучшения их служебных свойств посредством локальной термомеханической обработки их сварных соединений, включающая исследование микроструктуры сварных соединений, оценку влияния температурно-временных режимов ЛТМО на их прочность и ударную вязкость, оценку трещиностойкости и, коррозионной стойкости металла труб и их сварных соединений.

3 Разработаны методы конструктивно-технологического проектирования штампосварных отводов, позволяющие снизить степень риска возникновения аварийных ситуаций за счет выбора оптимальных конструктивных и геометрических параметров сварных соединений (кр, фгс), обеспечивающих их равнопрочность основному металлу, и установления диапазона, давлений опрессовки [ропр], обеспечивающего полное снятие остаточных напряжений.

4 Разработаны расчетно-графические методы, прогнозирования остаточного ресурса трубопроводов^ предупреждающие возникновение аварий на базе оценки: запаса пластичности металла конструкций по сертификационным данным и на основе данных технической диагностики, учитывающие эффект старения металла, степень коррозионного повреждения; стенки, характер нагружения и предполагаемого разрушения;

5 Разработан метод определения несущей способности восстановленных участков, нефтепроводов, позволяющий? оценить предельно допустимые размеры коррозионных каверн, подлежащих восстановлению наплавкой, и выбрать, конструктивно-технологические; параметры; наплавляемых слоев, обеспечивающие требуемышуровень их эксплуатационной безопасности.

Практическая значимость работы:;

1 Разработанные' методы повышения несущей. способности; штампосварных отводов труб большого? диаметра: и гидравлический стенд,, обеспечивающий, проведение опрессовки; с повышением безопасности технологического процесса в диапазоне рекомендованных давлений без локального разрушения, их поверхностей используются ОАО «Салаватнефтемаш» на стадии конструктивно-технологического проектирования и изготовления отводов;

2 Предложенная; методика определения остаточного ресурса оболочковых конструкций: на: базе оценки запаса пластичности, металла по сертификационнымтданным материала, исключающая испытаниям вырезаемых образцов используется ОАО «Газ-Сервис», ООО» «Азат-2» при проведении диагностических мероприятий нефтегазовых объектов и прогнозировании их остаточного ресурса.

3 Метод определения несущей способности восстановленных участков трубопроводов, позволяющий рассчитать максимальное допустимое давление п и предельно допустимые размеры коррозионных повреждений, используется ООО' «Композит» при выборе технологии наплавки во время проведения ремонтно-восстановительных работ.

На защиту выносятся основные результаты исследований по разработке методов конструктивно-технологического проектирования, изготовления и ремонта, позволяющих снизить степень риска предполагаемых аварий- и обеспечить безопасную эксплуатацию оболочковых конструкций нефтегазового оборудования. В работе представлены теоретические обоснования полученных результатов исследований и практические рекомендации.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на: XXI Российской школе по проблемам науки и технологий-(г.Миасс, 2001); XX и XXIII научно-технических конференциях сварщиков Урала (г. Н. Тагил, 2001; г. Пермь, 2004); II Международной-научно-технической конференции «Новоселовские чтения»-(г.Уфа, 2004); Всероссийском семинаре-совещании Ростехнадзора по совершенствованию < надзорной* деятельности на объектах нефтегазового комплекса и магистрального * трубопроводного транспорта (г.Уфа; 2005); Научно-практической конференции «Проблемы :и методы обеспечения, надежности и безопасности* систем- транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» (г. Уфа, 2006); X Международной научно-технической конференции «Проблемы строительного комплекса России» (г. Уфа, 2006); Научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» (г. Уфа, 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 научных работ, в том числе 2 монографии, (в, соавторстве), 8- статей, тезисы 6 докладов, 1 патент.

Структура, и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, списка использованных источников из 169 наименований и 5 приложений. Диссертация содержит 136 страниц машинописного текста

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Установлены* основные факторы, дополняющие систему управления промышленной безопасностью (СУПБ) оболочковых конструкций объектов нефтегазового комплекса и обеспечивающие работоспособность оборудования оболочкового типа на всех стадиях жизненного цикла (конструктивно-геометрические параметры стыковых соединений, место их расположения, режимы опрессовки и локальной термомеханической обработки (JITMO), характер нагружения, геометрическая форма оболочки и т.д.).

2. На основе проведенных исследований установлено, что JITMO сварных соединений обеспечивает их микроструктуру, трещиностойкость и коррозионную стойкость на уровне основного металла. На основании полученных данных предложена методика определения оптимальных температурно-временных режимов локальной термомеханической обработки (скорости охлаждения при прокатке и-закалке,, продолжительности-отпуска, температуры отпуска), гарантирующих требуемый уровень механических характеристик металл труб и их сварных соединений.

3. Предложены методы оценки несущей способности оболочковых конструкций (трубопроводов, отводов), которые учитывают особенности их напряженно-деформированного состояния в условиях эксплуатации, позволяющие провести оптимизацию конструктивно-геометрических параметров стыковых швов (Кв = сГ /а" , se=h/t, фгс) с учетом геометрической формы оболочек (t/R, R,/R2), условий их нагружения (n=<72/c7i) и месторасположения их сварных соединений и разработаны рекомендации по выбору оптимального- диапазона давлений опрессовки, обеспечивающих полное снятие остаточных сварочных напряжений при упругом нагружении основного металла оболочки и гидравлический стенд для реализации опрессовки отводов.

4. Разработана методика определения остаточного ресурса оболочковых конструкций на базе оценки запаса пластичности металла по сертификационным данным материала, предупреждающая возникновение аварийных ситуаций и предложен метод оценки остаточного ресурса для статически нагруженных объектов, учитывающий характер предполагаемого разрушения, наличие дефектов, месторасположение сварных швов и скорость коррозии.

5. Разработана расчетная методика оценки несущей способности восстановленных участков трубопровода, позволяющая определить максимальное допустимое давление в восстановленном трубопроводе р и предельно допустимые размеры коррозионных повреждений, подлежащих восстановлению наплавкой, обеспечивающие требуемый уровень их эксплуатационной безопасности.

1. Адаптивные стратегии развития систем трубопроводного транспорта: опыт, проблемы,. перспективы / Н:Р. Ямуров, Р.Г. Шарафиев, С .В. Ерофеев и др. Челябинск: ЦНТИ, 2003. - 278 с.

2. Анисимов, Ю.И. Повышение несущей- способности паяных? стыков; магистральных трубопроводов / Ю.И. Анисимов, В.Н. Кочетков; С.И. Ярославцев и др. // Сварочное производство: 1983. - №1. - С. 3-5.

3. Антикайн, П.А. Металлы и расчет на. прочность котлов и трубопроводов / П.А. Антикайн. — М.: Энергоатомиздат, 1990. 368 с.

4. Бакши, O.A. Влияние степени механической неоднородности на вязкую прочность сварных соединений» при растяжении / OíA. Бакши, Т.В. Кульневич// Физика и химия обработки материалов; — 1973. № 1. - С. 2527.

5. Бакши, O.A. Деформационная, способность (пластичность) сварных стыковых соединений и пути ее регулирования / O.A. Бакши // Вопросы сварочного производства: сб. науч. тр. Челябин. политехи, ин-та. — 1968. — Вып. 63.-С. 3-14.

6. Бакши, O.A. Механическая неоднородность сварных соединений / O.A. Бакши. — Челябинск: Челябин. политехи, ин-т, 1981. — 4.1. — 57 е.; 4.2. — 56 с.

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

8. Бакши, O.A. О несущей способности тонкой косой мягкой прослойки в сварных соединениях / O.A. Бакши // Вопросы сварочного производства: сб. науч. тр. Челяб. политехи, ин-та. 1978. - Вып. 203. — С. 8-12.

9. Бакши, O.A. О*предельном состоянии стыкового мягкого шва с V-образной- разделкой / O.A. Бакши, В.П: Ерофеев* // Известия* ВУЗов. Машиностроение. 1971. -№ 5. - С. 173-178.

10. Бакши, O.A., Прочность механически неоднородных сварных соединений*. при двухосном растяжении / O.A. Бакши, A.C. Богомолова1 // Сварочное производство. — 1971. — № 5. — С. 3-6.

11. Бакши, O.A. Работоспособность сварных цилиндрических труб с поперечной мягкой прослойкой при осевом растяжении / O.A. Бакши, A.C. Богомолова // Сварочное производство. — 1969. — № 4. — С. 3—4.

12. Беленя, Е.И. Металлические конструкции: Спец. курс. Учебное пособие для-ВУЗов. / Е.И. Беленя, H.H. Стрелецкий, Г.С. Ведерников. М;: Стройиздат, 1991. - 678 с.

13. Бидерман, B.JI. Механика тонкостенных конструкций; Статика / В.Л: Бидерман. М.: Машиностроение, 1977. - 488 с.

14. Блинов, Ю.И. Методические указания по выбору конструкции труб большого диаметра для магистральных трубопроводов/ Ю.И. Блинов, А.Н. Моношков, В.А. Лупин. Челябинск: УралНИТИ, 1977. - 43 с.

15. Богатов, A.A. Ресурс пластичности металлов при обработке давлением / A.A. Богатов, О.И. Мижирицкий, С.В. Смирнов. Металлургия, 1984. - 154 с.

16. Бордубанов, ВШ. Несущая способность трубы с. поверхностным повреждением: методы оценки / В .Г. Бордубанов // Строительство трубопроводов. 1986. - № 8. - С. 36-37! ,

17. Бородавкин, П.П. Подземные трубопроводы / П.П. Бородавкиш — М.: Недра; 1973: — 304?с. " ,

18. Броек, Д. Основы механики^ разрушения / Д. Броек. М.: Высшая школа, 1980. — 368 с.

19. Ганулич, Б.К. К вопросу о контактном упрочнении мягких прослоек / Б.Г. Ганулич, И.П. Гнып, В.И. Пахмурский// Физико-химическая механика материалов. — 1981. — № 3. С. 68-73. ^ •

20. ГОСТ 14249-80. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.

21. ГОСТ 3845-75. Трубы. Методы испытания гидравлическими давлением; — М.: Изд-во стандартов, 1969. — 9 с.

22. ГОСТ 7512-82. Контроль неразрушающий. Сварка, металлов плавлением. Соединения сварные. Неразрушающий радиографический метод.

23. Гривняк, И. Свариваемость сталей' / И. Гривняк. — М.: Машиностроение, 1984. — 256 с.

24. Гурьев, A.B. К расчету прочности составных образцов с мягкой прослойкой при статическом растяжении / A.B. Гурьев, В:П. Багмутов, Ю.Ф." Хесин и др. // Проблемььпрочности. 1973'. - №1. - С. 9-12.

25. Гутман, Э.М. Долговечность сосудов высокого давления в условиях механохимической коррозии / Э.М. Гутман, P.C. Зайнуллин, В.А. Зарипов7/ Коррозия и защита в нефтегазовой < промышленности. — М.: ВНИИОЭНГ, 1977.-Вып. 9.-С. 3-5.

26. Гутман, Э.М. Прочность газопромысловых труб в условиях коррозионного износа / Э.М. Гутман, Р:С. Зайнуллин, А.Т. Шаталов. М.: Недра. - 1984. - 75 с.

27. Деев, Г.Ф. Дефекты сварных швов / Г.Д. Деев, И.Р. Пацкевич. — Киев: Наукова^думка, 1984. 208'с.36: Егоров; A.C. Неорганическая и органическая химия / A.C. Егоров, Г.Х. Аминова. Ростов н/Д: Изд-во «Феникс», 2002. - 336 с.

28. Ерофеев, В.В. О влиянии степени механической неоднородности на статическую прочность сварных соединений / В.В. Ерофеев, O.A. Бакши, М.В. Шахматов и др. // Сварочное производство. 1983. -№ 4. - С. 1—4.

29. Ерофеев, В.В*. О некоторых особенностях использования метода линий,скольжения (применительно к задачам-двухосного нагружения)*/ В.В. Ерофеев, A.A. Распопов, М.В: Шахматов // Проблемы прочности. 1990. -№3.-С. 63-68.

30. Ерофеев В.В; Определение ресурса трубопроводов по оценке остаточной пластичности металла труб и- их сварных соединений / В.В. Ерофеев, Ф.Г. Айметов, М.В. Шахматов и др. // Проблемы прочности. 1993. - № 12. - С. 84-86.

31. Ерофеев, В.В. Прогнозирование остаточного эксплуатационного ресурса труб при статическом нагружении в коррозионных средах / В.В. Ерофеев, Ф.Г. Айметов, М.В. Шахматов и др. // Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. 1993. - № 2. - С. 20-24.

32. Ерофеев, В.П. Напряженно-деформированное состояние сварных соединений с щелевой разделкой кромок / В.П. Ерофеев, М.В. Шахматов // Автоматическая сварка. 1979. — № 4. - С. 13-16.

33. Ерофеев, В.П. Несущая- способность сварных соединений с косой мягкой прослойкой / В.П. Ерофеев, Ю:А. Тюпышев // Машиноведение: сб. науч. тр: Челябин. политехи, ин-та. — 1977. — Вып. 194. — С. 157-163:

34. Ерофеев, В.П. Расчетное определение показателя напряженного состояния в сварных соединениях с мягкими участками в стыковом шве / В.П. Ерофеев; М.В'. Шахматов // Сварочное производство. — 1979. — №*7. — С. 1-3.

35. Ерофеев, С.В. Влияние температурно-временных режимов ЛТМО на прочность и ударную вязкость сварных соединений труб стали 08Г1НФБ-ПЛ

36. C.B. Ерофеев, B.A. Плясунов, А.И. Романцов и др. // Интеллектика, логистика, системология: сб. науч. тр. Челябинск: Изд-во ЧНЦ РАЕН, ЧРО МАНПО^ ЧРОМААНОИ, 2003.-Вып. 13. - С. 131-133.

37. Ерофеев, C.B. Методика оценки рабочего ресурса трубопроводов и оборудования тазовых сетей / C.B. Ерофеев; А.Г. Игнатьев;. KDïA. Марамыгин и др. // Материалы II Международной НТ-конф.: Новоселовские чтения. -Уфа: Изд-во УГНТУ, 2004. Вып. 2'. - С. 85-86:

38. Ерофеев,. C.B. Методика прогнозирования остаточного ресурса сварных трубопроводов / C.B. Ерофеев, В.В. Ерофеев, М.В. Шахматов // Сварка в Сибири, 2004. № 2. - С. 51-52.

39. Ерофеев, C.B. Оценка остаточного рабочего ресурса газопроводов /

40. C.B. Ерофеев, А.Г. Игнатьев, Ю.А. Марамыгин и др. // Интеллектика, логистика, системология: сб. науч. тр. — Челябинск: Изд-во ЧНЦ РАЕН; ЧРО МАНПО, ЧРО МААНОИ, 2003. Вып. 12. - С. 14-19.

41. Ерофеев, С.В: Оценка ресурса пластичности металла по сертификатным данным / C.B. Ерофеев, В!В. Коваленко, А.В: Сибирко^ и др. // Тезисы докл. XXI Российской школы по проблемам, науки и технологий. — Миасс: Изд-во МНУЦ, 2001. С. 54.

42. Ерофеев, C.B. Повышение эксплуатационной надежности штампосварных отводов на стадии их конструктивно-технологического проектирования и изготовления / C.B. Ерофеев // Вестник. ЮУрГУ. Серия Машиностроение. 2004. - Вып. 5.-№5 (34).-С. 154-161.

43. Зайнуллин, P.C. Кинематика, механохимического разрушения. Сосуды и трубопроводы, работающие под давлением. Основы* расчета остаточного ресурса / P.C. Зайнуллин: — Москва-Уфа: Баштехинформ, 1996. — 439 с.

44. Зайнуллин, P.C. Несущая способность сварных сосудов с острыми поверхностными'дефектами- / P.C. Зайнуллин // Сварочное производство.1981.-№3.-С. 5-7.

45. Зайнуллин, P.C. Прочность сварных соединений с разупрочненными участками при двухосном растяжении / P.C. Зайнуллин, Ю.И. Анисимов // Сварочное производство. 1973. - № 4. - С. 35—36.

46. Зайнуллин; P.C. Ресурс нефтехимического оборудования с механической неоднородностью / P.C. Зайнуллин, O.A. Бакши, P.C. Абдуллиш М.: Недра, 1998. - 268 с:

47. Камерштейн, А.Г. Условия работы стальных трубопроводов и резервы их несущей способности / А.Г. Камерштейн. — М.: Стройиздат, 1966. 242 с.

48. Карзов, Г.П. Сварные сосуды высокого давления / Г.П. Карзов, В.П. Леонов, Б.Т. Тимофеев. — JL: Машиностроение, Ленинградское отделение,1982.-320 с.

49. Классификация дефектов в сварных швах, выполненных плавлением; / Документ МИС UW 340-69.69: Классы качества сварных, соединений: Сварка сталей плавлением / Стандарт ГДР.-TGL II 776/1, 1966.

50. Ковальчук, Г.И. К вопросу о потере устойчивости; пластического деформирования оболочек / Г.И. Ковальчук // Проблемы прочности. — 1983. — №5: — С. 11—16.

51. Когут, Н;С. Несущая способность сварных соединений'/ I I.С. Когут, М!В' Шахматову В®1Ерофеев: —Львов: Свит, 1990: 180 с.

52. Кузнецов, А.И. Предельное состояние фигурной прослойки при растяжении и изгибе / А.И. Кузнецов // Исследования по упругости и пластичности: сб. науч. тр. Ленинградского госуд. ун-та. — 1964. — Выш: 3- — С. 15-23.

53. Кульневич, Т.В. Работоспособность соединений с учетом фактора механической; неоднородности: автореферат дисс. . канд. техн. наук:/ Т.В. Кульневич. — Челябинск: Челяб. политехи, ин-т, 1971. 16 с.

54. Кульневич, Т.В; Расчет относительного сужения мягкой прослойки при растяжении / Т.В. Кульневич // Теория и практика сварочного производства: сб. науч. тр. Челябин. политехш ин-та. 1969. - Вып. 82. - С. 34-35:

55. Кульневич, T.B. Оценка деформационной способности сварных соединений с мягким швом при растяжении / Т.В. Кульневич, Б.Г. Кульневич // Теория и практика сварочного производства: сб. науч. тр. Уральского политехи, ин-та. — Свердловск, 1977. С. 57-61.

56. Кульневич, Т.В. Расчет энергоемкости сварных соединений при растяжении / Т.В. Кульневич, Б.Г. Кульневич // Теория< и практика сварочного производства: сб. науч. тр. Челябин. политехи, ин-та. — 1974. — Вып. 139.-С. 30-36.

57. Куркин, С.А. Прочность сварных тонкостенных сосудов, работающих под давлением /С.А. Куркин М.: Машностроение, 1976 — 184с.

58. Куркин, С.А. Сварные конструкции. Технология изготовления, механизация, автоматизация и контроль качества в сварочном производстве / С.А. Куркин, Г.А. Николаев. М.: Высшая школа, 1992. - 430 с.

59. Лившиц; JI.O. Оценка допустимой глубины поверхностных дефектов для труб большого диаметра / JI.C. Лившиц, И.А. Шрейбер, С.З. Подхалюзин» и др. // Строительство трубопроводов; — 1986. — № 8. С. 37—38.

60. Лизин, В.Т. Проектирование тонкостенных конструкций / В.Т. Лизин, В.А. Пяткин. — М.: Машиностроение, 1985. — 344 с.

61. Локальная термомеханическая обработка сварных соединений газонефтепроводных труб большого диаметра // Сталь. М.: Изд-во «Интермет Инжиниринг», 2001. - С. 81.

62. Максимов, П.К. Прогнозирование прочности при осевом растяжении контактно-стыковых соединений труб из термоупрочненных сталей / П.К. Максимов // Сварочное производство. 1978. - № 8. - С. 6-8'.

63. Малинин, H.H. Прикладная теория, пластичности*и ползучести. — М.: Машиностроение, 1975.-400 с.

64. Маху tob, H.A. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность / H.A. Махутов. М.: Машиностроение, 1981.—271 с.

65. Моношков, А.Н. Пластическая устойчивость и ее роль в оценкепрочности труб / А.Н. Моношков, С.П. Пыхов, И.А. Пустин // Производство труб с покрытиями, отделка и контроль качества труб. М.: Металлургия, 1972.-G. 77-81.

66. Нетребский, М. А. Определение давления опрессовки сосудов высокого давления с мягкими кольцевыми швами / М.А. Нетребский, // Многослойные сварные конструкции и трубы: Материалы 1 Всесоюзн. конф. Киев: Наукова думка, 1984. - С. 85-91.

67. Нетребский, М.А. О прочности кольцевых швов сосудов-высокого давления / М:А. Нетребский // Многослойные сварные конструкции и трубы: Материалы I Всесоюзной конференции: Киев: Наукова думка, 1984. - G. 354-359.

68. Обеспечение качества сварных работ. Соединения сваркой плавлением стальных изделий, требования, оценочные группы / • Стандарт ФРГ DIN 8563/3,1976.

69. ОСТ 9539-82.-1983. Соединения сварных- изделиш для-радиохимических производств.

70. ОСТ 108.031.02-75. Котлы стационарные паровые и водогрейные и трубопроводы пара и> горячей воды: Нормы расчета* на прочность. — JL: НПО ЦЕСЩ 1975.

71. ОСТ 108.031.08-85. Котлы стационарные паровые и трубопроводы пара и горячей воды. Нормы расчета на прочность. Общие положения по обоснованию толщины стенки.

72. ОСТ 108.031.10-85. Котлы стационарные и трубопроводы пара и горячей воды. Нормы расчета' на прочность. Определение коэффициентов прочности.

73. Островский, A.A. К экспериментального- обоснованию критерия потери устойчивости- пластического деформирования» тонкостенных элементов / A.A. Островский // Проблемы прочности. — 1981. — № 8. С. 57— 58.

74. Островский, A.A. О направлении локальных слоев текучести присложном,напряженном состоянии / A.A. Островский // Прикладная механика. -1974.-Т. Х.-Вып. 2.-С. 112-115.

75. Полянский, Р.П: Трубы для нефтяной и газовой промышленности за рубежом / Р:П: Полянский, В.И. Пастернак. — Mi: Недра, 1979; 215 с.

76. Промышленная безопасность газопроводов и газовых сетей / Н.Р.' Ямуров, Р.Г. Шарафиев, C.B. Ерофеев и др. Челябинск, Уфа: Изд-во ЦНТИ, 2004. - 294 с.

77. Промышленная безопасность: опыт, проблемы, и перспективы эксплуатации* нефтегазопроводов1 / Р.Г. Шарафиев, Н.И1 Крюков, С.В: Ерофеев и др. Челябинск, Уфа: Изд-во ЦНТИ, 2005. - 448 с.

78. Прочность, устойчивость, колебания. Справочник в трех томах. Т. 1> / под ред. ИА'. Биргера; Я.Г. Пановко. М.: Машиностроение, 1968. - 831с.

79. Работнов;. Ю.Н: Механика деформируемого твердого тела / Ю.Н. Работнов. М. Наука, 1979: - 744 с.106: Расчет напряженного состояния сосудов / под ред. Р. Никольса. — М.: Мир, 1980.-208 с.

80. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность. Справочник / В.П. Когаев, H.A. Махутов, А.П. Гусенков и др. М: Машиностроение, 1985. - 224 с.

81. РД 39-0014710-001-91. Методика оценки работоспособности труб линейной части нефтепроводов на основе диагностической информации. — Уфа: ВНИИСПТнефть. 142 с. ,

82. РД 39-0147103-305-88. Методика расчета на прочность и долговечность сварных соединений трубопроводов и нефтепромысловой аппаратуры с технологическими дефектами. — Уфа: ВНИИСПТнефть, 1988. — 42 с.

83. РД 39-0147103-361-86. Методика по выбору параметров труб и поверочного расчета линейной- части магистральных нефтепроводов на малоцикловую прочность. — Уфа: ВНИИСПТнефть, 1986. 41 с.

84. РД 39-067-91. Методика прогнозирования технического состояния нефтепроводов на основе данных многократного диагностического обследования. Уфа: ВНИИСПТнефть, 1991. - 48 с.

85. РД 153-39.4-061-00. Методика определения эксплуатационно-технических параметров соединительных деталей трубопроводов и их паспортизация. Уфа: ООО «Азат-2», 2000. — 74 с.

86. РД 03-418-01. Методические рекомендации по проведению анализа риска опасных промышленных объектов (Утверждены постановлением Госгортехнадзора России от 10.07.01, №30).

87. Рынок трубной продукции ОАО "АК "Транснефть" // Нефтегазовая вертикаль. 2001. — № 17.

88. Рыхлевский, Я. О произвольно малой пластической неоднородности /Я. Рыхлевский //Бюлл. Польской Академии наук. 1963. -№ 6. -С. 212-215.

89. Серенсен, C.B. Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению / C.B. Серенсен. М: Атомиздат, 1975. - 189 с.

90. Системы трубопроводов для нефтехимических заводов / BS-3351— 71 : Стандарт Великобритании. — 1971.

91. СНиП Ш-42-80. Строительные нормы.и правила. Часть III: Правила производства и приемки работ. М.: Стройиздат, 1981.

92. Соколовский, В.В. Построение полей напряжений и скоростей в задачах пластического течения / В'.В. Соколовский // Инженерный журнал. — 1961.-Т. 1. — Вып. 3. — С. 77-83.

93. Соколовский; В.В. Теория пластичности. -М.-Л::гиттл., 1950— 395с.

94. СТО РД Газпром 39.-1.10-084-2003. Методические указания по проведению анализа риска для опасных производственных объектов газотранспортных предприятий ОАО «ГАЗПРОМ».

95. Стальные трубы. Справочник: Пер.' с нем. / под ред: Д^ Шмидта. — М.: Металлургия. 1982. - 536 с.

96. Стеклов, О.И. Стойкость материалов и конструкций к коррозиишод напряжением / ОМ. Стеклов. М.: Машиностроение, 1990. — 384 с.

97. Сторожев, М.В. Теория обработки металлов давлением / М.В. Сторожев, Е.А. Попов. М.: Машиностроение, 1971. - 424 с.

98. ТИ 158-Тр.ТС.6-9-91. Технологическая инструкция «Производство электросварных прямошовных экспандированных труб диаметром 1020 и 1220 мм». Челябинск: ЧТПЗ, 199Т.

99. Требования к сварным швам нелегированных и низколегированных сталей с нормативным пределом текучести» 355 Н/мм и ниже, работающих при статических нагрузках: Документ МИС UWXV-521-82: Пер. с анг. 10 с.

100. Унксов, Е.П. Еще раз о плоской осадке полосы между параллельными шероховатыми1 плитами / Е.П. Унксов // Кузнечно-штамповочное производство. 1980. — № 5. — С. 18-20.

101. Филин, А.П. Элементы теории оболочек / А.П. Филин. Л.: Стройиздат, 1987. - 384 с.

102. Филоненко Бородин, М.М. Механические теории прочности / М.М. Филоненко - Бородин. - М.: Изд-во МГУ, 1961. - 91с.

103. Фрейтаг, В.А. Исследование несущей способности толстостенных цилиндров с учетом влияния структуры металла / В.А. Фрейтаг // Химическое машиностроение. 1963. — № 2. — С. 20-27.

104. Хисматуллин, Е.Р. Сосуды и трубопроводы высокого давления. Справочник / Е.Р: Хисматулин, Е.М. Королев, В.И. Лившиц. — М.: Машиностроение,* 1990. — 384 с.

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

106. Черток, Ф.К. Коррозионный износ и долговечность сварных соединений / Ф.К. Черток. — Л.: Судостроение, 1977. — 144 с.

107. Чечин, Э.В. Резервы снижения металлоемкости сварных сосудов, работающих при температурах 293К и 77К / Э.В. Чечин // Автоматическая сварка. 1985. -№ 2. - С. 6-12.

108. Чудновский, В.А. Контактная стыковая сварка термоупрочненной арматуры железобетона / В.А. Чудновский, Г.М. Грейз, М.В. Шахматов и др. // Сварочное производство. — 1983. № 1. — С. 26-28.

109. Шарафиев, Р.'Г. Промышленная безопасность: опыт, проблемы и перспективы эксплуатации нефтегазопроводов / РТ.Шарафиев, Н.И. Крюков Р:А. Кускильдин. Челябинск, Изд-во ЦНТИ, 2005. - 448 с.

110. Шахматов, М.В. Влияние геометрических параметров механически неоднородных сварных соединений арматуры железобетона на их предельную несущую способность / М.В. Шахматов, Л.И Хмарова, O.A. Бакши // Сварочное производство. 1986. - № 6. - С. 28-30.

111. Шахматов, M.B. Инженерные расчеты сварных оболочковых конструкций / М.В. Шахматов, В.В'. Ерофеев. —Челябинск:ЧГТУ, 1995. -229с.

112. Шахматов, М.В. Несущая способность механически неоднородных сварных- соединений, износостойких труб / М.В; Шахматов, В.В'. Ерофеев, В.А. Лупин и др. // Проблемы-прочности. 1986. — № 12. — С. 33-36.

113. Шахматов, М.В. О некоторых особенностях метода линий' скольжения« при* решении осесимметричных задач; теории- пластичности / М.В. Шахматов, В.В. Ерофеев, A.A. Остсемин // Проблемы прочности. — 1985.-№3:-С. 88-94.

114. Шахматов, М.В. Оптимизация конструктивных и геометрических параметров стыковых сварных соединений теплоустойчивых разнородных сталей / М.В. Шахматов; В.В1 Ерофеев,JI.И. Хмарова и др. // Автоматическая-сварка. 1987. - № 8. - С. 27-31*.

115. Шахматов, М.В. О рациональном проектировании механически неоднородных сварных соединений с косой разделкой кромок / М.В. Шахматов, В:В. Ерофеев, Ю:А. Тюпышев // Автоматическая*сварка. 1987. -№5.-С. 8-11.

116. Шахматов, М.В. Технология изготовления и расчет сварных оболочек / М.В; Шахматов,4 В:В. Ерофеев; В.В. Коваленко. Уфа: Полиграфкомбинат, 1999;- 272 с;

117. Щеглов, Б.А. Оценка механических свойств листовых материалов: при гидравлических испытаниях. Исследование процессов? пластической деформации металлов / Б.А. Щеглов; — М.: Металлургия, 1965. С! 24—29.

118. Ширшов, В.П. К расчету тонкостенных сосудов давления на разрушение / В.П. Ширшов // Проблемы прочности. -1982. № 6.- — С. 60Ч>3:

119. Шмелева, И.А. Дуговая сварка стальных трубных конструкций / И:А; Шмелева;.М;3: Шёйкин; И.В. Михайлов. М:: Машиностроение, 1985. — 232 с. ■ • • . ■

120. Ямуров, Н.Р. Методика оценки остаточного; ресурса элементов оборудования по; параметрам? испытаний^ и эксплуатации (стандарт предприятия) / Н;Р. Ямуров, Н.И. Крюков, Р.Г. Шарафиев. Уфа: ОАО «Газ-сервис», 2001. .- 18 с.

121. Alfery, Т.Polimer Sci / Т. Alfery, E.F. Gurnee, W.D; Llood. 1966. - P. 12,249: '

122. Burdekin, F.M. Properties and requirements for weld metal in relation to failure by brittle; fracture: IIW DOC.N Х-506-69/ F.M. Burdekin, M.G. Dawes, D.V. Widgery. IIW, 1969. - 56 p.

123. Caplan, J^Ci,The;ultrasonic map anddts use inipreservice inspection5/J;C. Caplan // Conf. on periodic inspection» -Eondon.—T9745.-p.71—73.

124. Cooper, W.E. The siquificause of the tensils test to pressure vessel design / W.E. Cooper-Welding Journal, vol.36, N2, 1956. p. 495-565.

125. Erdogan, F. Fracture initiation and propagation in, a cylindrical sheet containing an initial surface feaw / F. Erdogan, M. Ratwani.// Nuclear Eng and

126. Design. 1974. - vol.2. -N 1. - p. 14-29.

127. Kichara, H. Precaution for evoidance of fracture of pressure vessels. Plastical application of F.M. to pressure vessels technology / H. Kichara. — London, 1971.-p. 123.

128. Neuman, D. Praktische erfarungen beim verarbeiten von feinkorn baustahlen fur Grossbehalter / D. Neuman // Schweiss technik. — 1974. — vol. 28. -N8.-p. 156-160.

129. Nichols, R.W. An analysis of defects in pressure vessel mein seans / R.W. Nichols // Welding and metal fabrication. 1973. - vol.41 - N4. - p. 12713 k

130. Olszak, W. Gedanker zur Entwiklung der plastitats theorie / W. Olszak // Zeitschrift fur angewandte Mathematik und Mechanik. — 1975. — v. 55. — N 4. — s. 44-45.

131. Korshaw, C. Pressure testing of pipelines / C. Korshaw // «Meascontr.». 1987. - vol. 20.-N 9. - p. 61-62.

132. Satoh, K. Joint strength of heavy plastics with lower strength weld metal / K. Satoh, M. Toyoda // Welding Journal. Sept. -1975. - N 9.91870.— p. 311319.

133. Satoh, K. Size effect on static tensile properties of welded joints including of soft interlaver / K. Satoh, T. Doi, M. Toyoda // J. -Jap. Welding Soc. -1968. -37. N 11. - p. 242-249.

134. Sowerby R. The diametral compression of circular rings by point loads / R. Sowerby, W. Johnson, S. Samanta. Jnt.J.Tech.Sci, 10 (369), 1968.

135. Steele, M.C. Non-homogeneous welding of seel cylinders: I Mild steel / M.C. Steele, L.C. Eichberger. - Trans ASME. 79, 1608, 1957.

136. Zdrodowski, S. Badania radiograficzne jakosci s poin montazowijch na przykbzie bloku energetycznego o mocy 200 MW / S. Zdrodowski // pozor Techniczny. 1979. - N 4. - p. 9-14.