автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Совершенствование методов расчетной оценки прочности и долговечности базовых элементов нефтегазового оборудования с учетом коррозии металла

УДК 622.692.4:621.193/197

На правах рукописи

005011027

Сазонов Константин Анатольевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТНОЙ ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ БАЗОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НЕФТЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ С УЧЕТОМ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛА

Специальности: 05.26.03 - Пожарная и промышленная

безопасность (нефтегазовый комплекс); 25.00.19 - Строительство и эксплуатация

нефтегазопроводов, баз и хранилищ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа 2012

005011027

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

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Зайнуллин Рашит Сибагатовнч

Научный консультант - кандидат технических наук

Кантемиров Игорь Финсурович

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Султанов Марат Хатмуллинович

- кандидат технических наук, доцент Габбасов Дмитрий Фанисович

Ведущее предприятие - ОАО «Институт «Нефтегазпроект»

Защита диссертации состоится 29 февраля 2012 г. в Ю30 часов на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» по адресу: 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «ИПТЭР».

Автореферат разослан 27 января 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор ' -—Л.П. Худякова

з

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Как известно, основным фактором снижения работоспособности большинства нефтегазового оборудования является коррозия, активируемая механическими напряжениями. В связи с этим возникает актуальная проблема создания адекватных кинетических уравнений для оценки коэффициентов механической активации коррозии, а также методов расчета на прочность и долговечность базовых элементов нефтегазового оборудования (НГО).

Работа выполнена в соответствии с планами важнейших научноисследовательских работ и Государственной научно-технической программой Академии наук Республики Башкортостан «Проблемы машиностроения, конструктивных материалов и технологии» (п. 6.2 «Надежность и безопасность технических систем в нефтегазохимическом комплексе»).

Цель работы - обеспечение безопасности эксплуатации нефтегазового оборудования совершенствованием методов расчетов на прочность и долговечность с учетом механической активации коррозии металла его базовых элементов.

Для решения поставленной цели были сформулированы следующие основные задачи:

- анализ разрушений базовых элементов НГО;

- обоснование рациональной степени напряженности базовых элементов НГО;

- оценка взаимосвязей свойств металла и предельного состояния базовых элементов НГО;

- выбор и обоснование кинетического уравнения механической активации коррозии металла;

- разработка методов расчетов на прочность и ресурс базовых элементов НГО с учетом коррозии металла.

Методы решения поставленных задач. Теоретические исследования выполнены с использованием современных подходов теорий коррозии, пластичности, механохимии металлов, механики разрушения, физики твердого тела и др.

Научная новизна результатов работы

• Научно обоснована взаимосвязь коэффициента использования несущей способности базовых элементов НГО и отношения пределов текучести и прочности металла. Доказано, что для большинства оболочковых элементов НГО рабочие напряжения находятся на уровне пределов усталости при симметричном и отнулевом пульсационном нагружениях.

• На основании подходов и положений механики твердого деформируемого тела показано, что силовые характеристики разрушения базовых элементов НГО практически не зависят от схемы напряженного состояния. При этом деформационные параметры могут снижаться до двух раз.

• Базируясь на предложенном кинетическом уравнении механической активации коррозии металла (Р.С. Зайнуллин), разработаны методы расчетов на прочность и долговечность базовых элементов НГО в зависимости от заданного предельного состояния, включая достижение неустойчивого пластического деформирования.

На защиту выносятся результаты исследований, определяющие научную и практическую ценность, а также данные, полученные в результате проведенного комплекса исследований, в частности: предложенные аналитические зависимости для расчетов долговечности базовых элементов НГО; методы расчетов на прочность и ресурс базовых элементов НГО; методические рекомендации по оценке сроков безопасной эксплуатации НГО.

Практическая ценность результатов работы

Разработанные методы расчета на прочность и долговечность базовых элементов позволяют научно обоснованно назначать безопасные сроки эксплуатации НГО как на стадиях проектирования, так и по результатам диагностической информации.

Основные результаты нашли отражение в разработанных методических рекомендациях по расчетам на прочность и ресурс НГО.

Достоверность результатов исследования. Выполненные исследования базируются на широко апробированных подходах и положениях теории упругости и пластичности, механохимии металлов и материаловедения, ме-

ханики деформируемых тел и др. Теоретические результаты согласуются с экспериментальными данными других авторов.

Апробация результатов работы. Основные положения и результаты работы докладывались на научно-практических конференциях «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа», «Проблемы и методы рационального использования нефтяного попутного газа» в рамках XVIII международной специализированной выставки «Газ. Нефть. Технологии - 2010» (г. Уфа, 2010 г.); XI Всероссийской научно-практической конференции «Энергоэффективность. Проблемы и решения» в рамках XI Российского энергетического форума (г. Уфа, 2011 г.).

Работа заслушана на секции Ученого совета «Безопасность нефтегазового оборудования и трубопроводов» ГУП «ИПТЭР» и рекомендована к защите (протокол № 4 от 27 декабря 2011 г.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 12 научных трудах, в том числе в 4 ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, в 2 монографиях и 3 методических рекомендациях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка использованной литературы, включающего 131 наименование. Работа изложена на 114 страницах, содержит 46 рисунков, 2 таблицы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы ее цель и основные задачи, обозначены основные положения, выносимые на защиту, показаны научная новизна и практическая ценность результатов работы.

Первая глава посвящена анализу формирования характеристик безопасности на всех стадиях жизненного цикла НГО, проанализированы основные факторы повреждаемости, рассмотрена общая методология исследования.

Показано, что большинство разрушений НГО связано с процессами одновременного действия коррозионных сред и механических напряжений.

Скорость механохимической коррозии металла при упругих деформациях экспоненциально возрастает с увеличением степени его напряженности. В пластической стадии деформирования металла скорость коррозионномеханической повреждаемости металла изменяется по сложной экстремальной зависимости с максимумом в области предельной устойчивой интенсивности деформаций.

Обоснована необходимость разработок по усовершенствованию и созданию методов расчета на прочность и ресурс базовых элементов НГО с учетом особенностей взаимодействия механических напряжений и коррозионноактивных сред на всех стадиях деформирования металла.

Во второй главе диссертации выполнен анализ механизмов разрушений базовых элементов НГО и обоснованы усовершенствованные критерии по оценке предельных (допускаемых) напряжений в базовых элементах НГО.

Базируясь на основных положениях и подходах теории упругости и пластичности, в работе показано, что независимо от свойств стали и условий эксплуатации механические отказы нефтегазового оборудования и трубопроводов могут возникать в результате макроскопической или локализованной потери устойчивости пластических деформаций с реализацией соответствующего излома. Высокоэнергетическое (вязкое) разрушение характеризуется волокнистым (шиферным, древовидным и слоистым) изломом. Малоэнергетические (хрупкие) разрушения инициируются в областях металла с высокой степенью жесткости напряженного состояния (стесненности деформаций), при ударных и циклических нагрузках, при действии отрицательных температур и водородсодержащих сред.

В современных нормативных материалах в основу расчетов на прочность элементов оборудования закладываются некоторые предельные напряжения с?пр и коэффициент запаса прочности п. В общем случае условия

прочности записываются в следующем виде: о < [а] = опр/ п, где ст - параметр, характеризующий интенсивность напряженного состояния в опасном сечении; [а] - допустимое значение параметра с?.

Параметр а определяется методами, основанными на теории сопротивления материалов, теории упругости, механики трещин и др. и включает в себя компоненты тензора напряжений, зависящие от геометрических характеристик конструкции, внешних силовых нагрузок, упругих свойств материала и др. Коэффициент запаса прочности характеризует уровень напряжений при эксплуатации изделия и устанавливается в зависимости от условий работы на основании статистических данных о работоспособности подобных конструкций. Параметр п косвенно оценивает качество технологии изготовления, расчетов на прочность, материалов и др. За предельное напряжение апр принимается одно из значений компонент тензора напряжений или их

определенное сочетание, при котором наступает текучесть, разрушение или нарушение первоначальной формы изделия. Обычно в условиях статического нагружения за величину <5пр принимают либо предел текучести стт, либо временное сопротивление металла а„. При этом коэффициенты запаса прочности обозначают соответственно через пт и пв. В условиях воздействия повышенных и высоких температур за предельное напряжение принимается предел ползучести или длительной прочности. Если элемент испытывает циклические нагрузки, то опр = аг, где стг - предел усталости (стг =су_, и стг = а0 соответственно при симметричном и отнулевом пульсационном нагружениях).

Аналогичный подход заложен в методах расчета на прочность трубопроводов по СНиП 2.05.06-85*. В частности, расчетное сопротивление растяжению И.! (допускаемое напряжение) определяется по формуле Я| = = К|,-т/(К,-К,,), где ш - коэффициент условий работы трубопровода (т= 0,6...0,9); К| - коэффициент надежности по материалу (К| = 1,34...1,55); К„ - коэффициент надежности по назначению (К„ = 1,0...1,5); - норма-

тивное сопротивление растяжению, принимаемое равным временному сопротивлению металла труб аа. Ясно, что К,-Ки/т = пв. Заметим, что общии принцип расчета на прочность сохраняется не только для магистральных

трубопроводов, но и для другого оболочкового оборудования. Отличие существующих методов расчета на прочность, в основном, заключается в различной интерпретации значения допускаемого напряжения [о]. Например, в ряде случаев при определении толщины стенок промысловых труб допускаемые напряжения выражают в долях от предела текучести металла стт: [о] = К-ат, где К = 0,4.„О,6 в зависимости от категорийности трубопровода.

При таком подходе в ряде случаев занижаются запасы прочности, например, труб из сталей с высоким отношением предела текучести к временному сопротивлению Ктв (Ктв = ат / стЕ). Кроме того, тенденция снижения металлоемкости оборудования создает предпосылки для создания и применения сталей с повышенным пределом текучести без улучшения вязкопластических характеристик. Примером этому может служить способ повышения предела текучести путем предварительной «холодной» пластической деформации, например, при калибровке труб, гидравлических испытаниях и др. Заметим, что «холодная» деформация металла увеличивает параметр Ктви снижает вязкопластические характеристики.

Обычно за допускаемые напряжения принимается наименьшее значение из двух, рассчитанных по пределу текучести и временному сопротивлению: [а] = ат/пг и [а] = ав/пв, где пт= 1,5 и пв= 2,4. Такой подход консервативен к пластичным сталям с низким отношением Ктв. На наш взгляд, целесообразно назначать допускаемые напряжения дифференцированно в зависимости от отношения предела текучести к временному сопротивлению Ктв. Об этом говорит хотя бы тот факт, что величина Ктв непосредственно связана с коэффициентом деформационного упрочнения п(К„ ~ 1 —1,5 ■ п), предопределяющим многие характеристики работоспособности: предел трещиностой-кости, параметры малоцикловой долговечности и циклической трещиностой-кости, несущую способность конструктивных элементов и др.

В работе предлагается следующий подход к учету параметра Ктв при назначении коэффициентов запаса прочности базовых элементов НГО. Пусть

[а]т и [а]в, пт и пв соответственно допускаемые напряжения и коэффициенты запаса прочности по пределу текучести и временному сопротивлению [ст]т = стт/пт; [о], = ав/пв. Очевидно, наиболее благоприятный случай, когда [сг]т = [а]в, что обеспечивается при условии пт/па = Ктв. Для сосудов давления (пт = 1,5 и п„ = 2,4) это условие выполняется при Ктв = 0,625. Таким образом, пт = пв Ктв. Если пв= 2,4, Ктв < 0,417, то пт < 1. Это означает, что рабочие напряжения могут быть больше ат. Ясно, что в данном случае целесообразно ограничить значение пт единицей независимо от величины Ктв при Ктв <0,417. Такой подход позволяет в ряде случаев заметно снизить металлоемкость оборудования из сталей с малыми значениями Ктв. Возможность такого ограничения пт (в сравнении с установленной величиной пт = 1,5) оправдывается расчетами на прочность по критерию малоцикловой усталости. Возможно применение следующего альтернативного подхода к оценке допускаемых напряжений, охватывающего более широкий круг конструктивных сталей. Анализ литературных данных показывает, что для многих конструкций, в частности сосудов, работающих под давлением, рабочие напряжения ор примерно равны пределу усталости при симметричном цикле нагружения с_,. При этом для многих конструкционных сталей по данным ИМАШ РАН им. А.А. Благонравова, а_, = 0,4 ав. Это значение широко используется в нормативных материалах, в частности, в расчетах на прочность трубопроводов в атомной промышленности.

В работе установлено, что величина а., зависит от Ктв:

о_, = 0,25 ст0 /Ктв. (1)

Следовательно, рабочие напряжения в элементе стр = 0,25 • ств /Ктв. Тогда коэффициент использования несущей способности Рн (р„ =стр/ств) будет равным Б,, =0,25-Ктв. Уменьшение К1В приводит к заметному росту Рн (рисунок 1) и в ряде случаев - к соответствующему снижению металлоемкости базовых элементов НГО.

Рисунок 1 - Зависимость коэффициента использования несущей способности Б,, от отношения пределов текучести <3Т и прочности <тв

Третья глава посвящена исследованию взаимосвязей свойств металла при испытаниях образцов на растяжение и базовых элементов под действием внутреннего давления.

Известным видом натурных испытаний является нагружение цилиндра (трубы) с приварными днищами (рисунок 2).

тшти

.р

21Ц

шшшк

Рисунок 2 - Цилиндр с днищами под давлением (а) и напряженный элемент (б)

Внутреннее давление Р (внешняя нагрузка), основные геометрические параметры (толщина § , радиус Я и длина Ь цилиндра) и соответствующие по главным направлениям напряжения (внутренние удельные силы сопротивления деформированию) СГ,,СТ2 и сг3 подчиняются известным условиям статического равновесия:

О, 2РЯЬ РЯ. <32 Р-тт-Я3 Р-Я. Л ...

ОI — ■ — 1 " — . От — — — , л*и (2)

1 Е 25-1, 5 Р, 2л II б 25 ^

где (?, и 02 - усилия по главным направлениям, действующие по соответ-

ствующим площадям Р, и Е,. Большинство базовых элементов в виде цилиндров относятся к категории тонкостенных, для которых 5 / 211 < 0,1 и С] ~0. В толстостенных цилиндрах 8/2Я > 0,1, действующие напряжения ст,,о2,а3 соразмерны по величине с внутренним давлением Р. При этом на внутренней поверхности а2 = -Р, а на наружной а3 = 0. Отсюда следует, что тонкостенные цилиндры (оболочки вращения) под действием внутреннего (наружного) давления испытывают двуосное напряженное состояние с отношением главных напряжений а2 /а, = ша = 0,5. Заметим, что в сферах: та =1,0; о, = а2 = Р1Ш8. Ясно, что при одинаковом значении Я сфера оказывается в два раза менее напряженной, чем цилиндр. Заметим также, что при отсутствии днищ в цилиндрах гипотетически в них реализуется одноосное напряженное состояние: С?2 = а2 = 0; та = 0. Поэтому возникает задача

оценки влияния гпс (схемы напряженного состояния) на условия перехода металла цилиндров в то или иное предельное состояние. Для этого вводят понятия эквивалентного напряжения стэкв или интенсивности напряжений а,.

В условиях двуосного напряженного состояния: С71 =о, =дД-ш0+ш^ а,. Анализ этого выражения показывает, что в реальном интервале т„ (т0 = 0...1,0) отношение сг1 /ст, изменяется от ша по экстремальной функции с минимумом при та »0,5:(ст, / сг, )гп;п = ->/з / 2 « 0,866. Если за предельное состояние принять условие текучести Губера-Мизеса ст, =<гт (сгт -предел текучести стали при одноосном растяжении образцов), то следует, что

2

о(/от =1...-т=» 1,00—1,15. Это дает основание принимать за условие прочно-л/З

сти равенство а, = а, = ат, совпадающее с первой теорией прочности в теории сопротивления материалов.

На диаграммах испытаний цилиндрических сосудов внутренним давлением выделяют три характерные состояния: I - упругое; II - пластическое; III - разрушение (рисунок 3). Наряду с этим различают переходные состоя-

ния: из упругого в пластическое при Р = Рт (состояние текучести); из устойчивого пластического состояния в неустойчивое при Р = Ртах = Р, (начало

выпучивания).

^лмд

Рт

2 Я,

2 Я.

б)

в)

у'ГгУ / і /

■ / /

! / / / 1 - бездефектный сосуд; 2,3 -

' сосуды с различными степенями

поврежденности; ЛМД - линия

! /

максимального давления; ЛР - линия разрушения

і г)

2К

а)

Рисунок 3 - Диаграммы испытаний сосудов (а) и схемы упругого (б), устойчивого (в) и неустойчивого (г) пластического деформирования

Первое переходное состояние (текучести) сосуда (Р = РТ) описывается основным уравнением: Рт =2 50 -аг/Я0. Стадия устойчивого пластического деформирования характеризуется следующими взаимосвязями:

2 8„ а.

Р = —---------^= А г"; = ~^= (п — = —\= £п —

л/3 ехр л/3 £( л/3 г0 л/з 50

(3)

где Г и 8 - текущие радиус и толщина стенок сосуда; А и п - константы прочности и упрочнения.

Силовые и деформационные характеристики, отвечающие максимальному давлению в сосуде (Р = Ртк=Рв), имеют наибольшую практическую значимость:

В таблице 1 приведены основные механические характеристики диаграмм одноосного растяжения образцов из распространенных в нефтегазовой отрасли малоуглеродистых и низколегированных сталей.

Таблица 1 - Характеристики диаграмм растяжения образцов при 1„сп= 20 °С

Марка стали От, МПа ств, МПа А, МПа К-гв ССТд 85 V Цпл "V МДж м3

СтЗ 260 480 870,000 0,54 0,33 0,60 0,94 116

20 260 461 830,000 0,57 0,31 0,56 1,02 110

17ГС 351 549 910,000 0,64 0,27 0,52 0,96 120

08Г2СФТ 600 730 1,145 0,82 0,21 0,46 1,00 138

Анализ результатов и испытаний показывает, что при Р = Р„ предельная интенсивность деформаций цилиндрического сосуда (е-в) и образца на осевое растяжение (е“) находится в соотношении ксо = б[, /е° = 1/л/з «1,732. Другими словами, предельные интенсивности сосуда и образца из одной и той же стали могут различаться почти вдвое (е-в « 0,58 е°). Здесь необходимо обратить внимание на тот факт, что пластический коэффициент Пуассона цпл, определяемый отношением поперечной деформации к продольной, не всегда может быть равным 0,5 = 0,5).

В области неустойчивого пластического деформирования коэффициент Пуассона возрастает до единицы и более (таблица 1). В целом, можно полагать, что в образцах на одноосное растяжение после разрушения для многих сталей ц = V]; / 2 55 »1,0. Поскольку при испытаниях цилиндрических сосудов металл находится в стесненных условиях, можно полагать, что полные удлинения периметра и сужения толщины стенок, как и соответствующие им равномерные удлинение еви сужение у,, уменьшаются в 1/л/з раза. В этом случае можно ожидать, что максимальное утонение стенок цилиндрического

сосуда УцС ~ 0,655. Это условие достаточно адекватно для цилиндрических сосудов, изготовленных из пластичных малоуглеродистых (СтЗ, 20, 22К) и низколегированных (14ГН, 14ХГС, 16ГС, 16ГН, 17ГС, 17Г1С, 09Г2С, Х70) сталей в горячекатаном и нормализованном состояниях.

В дальнейшем в работе проведен анализ закономерностей изменения силовых и деформационных характеристик оболочкового элемента произвольной формы под действием внутреннего давления до разрушения.

Полученные ранее закономерности использованы для оценки изменения энергетических параметров при статическом нагружении оболочковых элементов.

Как известно, плотность энергии деформации при нагружении элемен-

С,

тов определяется по уравнению: wд = |а( с1е(. При одноосном нагружении об-

0

разцов: \у(во)=св-п. При испытаниях цилиндрического сосуда:

\увЦ1:) « 0,6 п ■ сг0в, где ст0в - предельное окружное напряжение цилиндрического сосуда (ст0в * а,). Отсюда следует, что к моменту достижения Р = Ргаю в сосуде накапливается энергия деформации ч/вис), которая почти в два раза меньше реализуемой в образце на осевое растяжение. Это свидетельствует о том, что в цилиндрических сосудах значительно повышается вероятность хрупкого

2п

разрушения. В сферическом сосуде из такой же стали: \у(всс| = — -стев, где

ст0в = А(2п/3-е)". При этом стев »ств. Следовательно, уИ,сс) = 2стЕ-п/3, что на 15 % выше, чем для цилиндрического сосуда. При этом: п я (0,7...0,8)55, где

5, - относительное удлинение пятикратного образца.

К моменту полного разрушения цилиндрического сосуда энергия разрушения:

\У(рцс) »0,6ав -55. (5)

Для расчетов относительного удлинения 53 и сужения М* в работе обоснованы следующие зависимости:

55=™рЛ„; Ч' = 2\Ур5/ав, (6)

гДе "'рй _ базовая энергия разрушения осесимметричных (круглых) образцов на растяжение из пластичных малоуглеродистых и низколегированных сталей, для которых \ур- =135 МДж/м3. Заметим, что для этих сталей (.1,и -1,0. При этом предел прочности изменяется в интервале <тв = 380...450МПа, а относительное удлинение 53 = 0,30...0,35. Для оценки параметра п в зависимости от ств может быть использована формула:

п = (100...125)/ав, (7)

где ов измеряется в МПа. Как известно, п = 5В - равномерное удлинение (сужение) стали.

С целью оценки влияния химического состава и вида термообработки сталей на получена следующая формула:

™Р=™р5-кТ0-км: = \ур5-кулр, (8)

где кГ() и кхс - коэффициенты, предопределяющие степень улучшения (упрочнения) стали от термообработки и изменение химического состава (снижение количества вредных элементов); купр = кто ■ кхс - общий коэффициент улучшения (коэффициент работоспособности).

Анализ и обобщение литературных данных позволили рекомендовать следующие формулы для оценки кто и кхс:

К — 1

кто = К“™; к = 1 +---------^-------г (9)

пр хс 1 + ехр (Кпр -1)’ V*

где Кпр = ст, /ав5; а„ и ов8 - текущее и базовое значения предела прочности; што - показатель степени, изменяющийся в пределах от 0,125 до 0,250.

Полученные результаты работы достаточно адекватно отвечают экспериментальным данным отечественных и зарубежных исследователей. В частности, на рисунке 4 приведены расчетные и экспериментальные зависимости б5 (о.) у (о.)и \ур (ст.).

Зависимости кто,кхс,кр6от Кпр приведены на рисунках 5 и 6.

Особую практическую и теоретическую ценность представляют исследования ученых ГДР, результаты которых представлены на рисунках 7 и 8. Анализ этих рисунков показывает, что исследуемые стали достаточно адекватно описываются степенной функцией типа: =А-е" (рисунок 7). Здесь

А и п - константы стали, определяемые по диаграммам испытаний образцов.

б5

0,30 0,25 0,20 0,15

а) 0,10;

V

0,55 0,45

0,35

б) 0,25

300 400 500 600 ств, МПа

™р,

МДж/м3

70 60

в) 50

------- - по формулам (5) - (7); • - эксперимент [Виноградов, Сорокин]

Рисунок 4 - Зависимости 65 (а) ,\|/ (б) и (в) от о„

При этом формулы 6 и 7 подтверждаются в широком диапазоне изменения исходной прочности сталей.

Таким образом, произведена оценка взаимосвязей деформационных, силовых и энергетических характеристик при испытаниях образцов, цилиндрических сосудов и труб из сталей в различных структурно-прочностных состояниях.

Уточнены понятие пластического коэффициента Пуассона и способ его оценки для различных конструктивных элементов и образцов для испытаний.

а кТо(Кпр); б ■ кхс(КПр)

Рисунок 5 - Взаимосвязь кто (а) и кхс (б) с Кпр

Рисунок 6 Взаимосвязь коэффициента работоспособности кРб со степенью упрочнения стали Кпр

Таким образом, на основании критерия пластической неустойчивости деформаций и деформационной теории пластичности получены аналитические зависимости для расчетов силовых и деформационных характеристик при испытаниях образцов на растяжение и базовых элементов нефтегазового оборудования с различными исходными механическими характеристиками.

1-С10; 52-3;3-81Е460

(нормализованная); 4 - в! Е 460 (термически улучшенная);

5 - 20МпМо№55; 6 - 50СгУ4; 7-51СгМоУ4 [ГДР]

Рисунок 7 - Истинные диаграммы растяжения (I) для различных сталей с границей (II) предельных равномерных напряжений ст !в и деформаций

----- - по формуле (7);

точки - эксперимент (ГДР)

Рисунок 8 Взаимосвязь равномерного удлинения 8В и сужения ч; 0 с величиной предела прочности СТВ

На основе анализа энергетических параметров при испытаниях предложены и экспериментально подтверждены аналитические зависимости для

прогнозирования характеристик высокопрочных сталей, которые достаточно адекватно согласуются с экспериментальными данными отечественных и зарубежных ученых.

Установлено, что силовые характеристики разрушения базовых элементов оборудования практически не зависят от схемы напряженного состояния металла. Деформационные характеристики при изменении схемы напряженного состояния могут снижаться почти вдвое.

Определено, что в области неустойчивого пластического деформирования образцов, сосудов и труб пластический коэффициент Пуассона может возрастать до единицы и более.

Получены аналитические зависимости для оценки относительного удлинения и сужения и энергии разрушения для цилиндрических сосудов и труб из различных сталей после их гидростатических испытаний до разрушения.

В четвертой главе разработаны усовершенствованные методы расчетов на прочность и ресурс базовых элементов нефтегазового оборудования с учетом механической активации коррозии металла.

При этом теоретической базой предложенных методов расчетов на прочность и ресурс базовых элементов НГО явилось предложенное Р.С. Зайнуллиным кинетическое уравнение механической активации коррозии металла при упругих и пластических деформациях:

где и и о0 — скорости коррозии соответственно напряженно-деформированного (а и е) и ненапряженно-деформированного металла

температурный коэффициент; Т = Ц + 273 - абсолютная рабочая температура; - температура рабочей среды, °С; \\*а = а1 /оср - коэффициент жест-

00)

(а = е = 0); ктд=У/ЯТ0- термодинамический коэффициент, соответствующий нормальной и абсолютной температурам Т0(Т0 =293 К); V и Л-мольный объем стали и универсальная газовая постоянная; к*'* = Т0 /Т -

кости напряженного состояния; а1 - интенсивность напряжений, МПа; стср =(ст, + <т, + а3)/3 - среднее напряжение; а,,ст2,а3 - главные напряжения

в элементе; 6В - равномерное удлинение стали; ё| = е, / п; е! - интенсивность деформаций; п - коэффициент деформационного упрочнения (п ~ 8В). При этом величина ктд « 0,002875 МПа'1.

При упругих деформациях (е0 = 0) коэффициент механической коррозии металла оценивается формулой К0 = и/и0:

В таком виде Ка впервые представлен в ГУП «ИПТЭР» (И.Ф. Кантемиров, К.А. Сазонов).

Уравнение (11) является базовым при выполнении расчетов на прочность базовых элементов НГО. Это обосновывается тем, что номинальные напряжения в базовых элементах должны быть ниже предела текучести и, как было показано ранее, близки к величинам предела усталости ст_, или ст0.

Большинство базовых элементов НГО относится к категории тонкостенных, для которых радиальными напряжениями ог можно пренебрегать (стг = а3 = о). Следовательно, в базовых элементах НГО реализуется преимущественно плоское напряженное состояние, которое характеризуется отношением главных напряжений т„ = сг2 /а,, где а, и с2 - соответственно окружное и продольное напряжения.

Например, для цилиндрического сосуда ша = 0,5, а для сферического

Интенсивность напряжений ст, в условиях общего (с произвольными СТ, и а,) плоского напряженного состояния определяется по формуле:

При заданном значении т„ величина среднего напряжения равна:

и = о0 ехр кТД -к(,) -\|;ст О;.

(П)

Ша =1,0.

(12)

ср

(1 + ша)/3.

(13)

На основании формул (12) и (13) коэффициент жесткости напряженного состояния Ч;а будет определяться в соответствии со следующей формулой:

стержня: Уа =1/3.

Поскольку и = (Зг/с!т (г — текущий радиус, например, цилиндрического элемента), то время наступления того или иного предельного состояния определяется интегрированием уравнения (10):

В частности, при упругих деформациях по уравнению (15) можно получить следующую формулу для определения среднеинтегрального значения коэффициента механической активации коррозии:

где с„р - предельное (допускаемое) напряжение, Рн = аир /от - коэффициент использования несущей способности базового элемента; и — среднеинтегральная скорость коррозии металла в данной среде.

Формула (16) может быть использована для любого базового элемента при условии подстановки в него соответствующих значений Ч'а и Рн как при растягивающих, так и сжимающих напряжениях.

При действии напряжений > стг коэффициент механической активации коррозии может быть определен по формуле:

(И)

Для цилиндрического сосуда (т„=0,5); Х|/ст=1/7з. Для сферы (а, =а2): уа=2/3. При осевом растяжении (сжатии) цилиндрического

т = —t dr

Tnp uD J {exp ктд • k(t) ■ Vo • a,) [l + (1 + 2 5, Jb, /(2 +1,10 /2 S„ )J'

(16)

Основные выводы и рекомендации

1. Независимо от состава и свойств стали и условий эксплуатации механические отказы нефтегазового оборудования и трубопроводов могут возникать в результате макроскопической или локализованной потери устойчивости пластических деформаций с реализацией соответствующего излома.

Установлено, что для многих оболочковых конструкций расчетные рабочие напряжения находятся на уровне предела усталости при симметричном цикле нагружения.

Научно обоснована формула, связывающая коэффициент использования несущей способности базовых элементов и отношение пределов текучести и прочности.

Показано, что при выборе коэффициентов запаса прочности необходимо учитывать отношение пределов текучести и прочности, что в ряде случаев позволяет снизить металлоемкость базовых элементов оборудования и трубопроводов, а в других - повысить эксплуатационную безопасность.

2. На основании критерия пластической неустойчивости деформаций и теории пластичности получены аналитические зависимости для расчетов силовых и деформационных характеристик при испытаниях образцов на растяжение и базовых элементов нефтегазового оборудования.

Установлено, что силовые характеристики разрушения базовых элементов оборудования практически не зависят от схемы напряженного состояния металла. Деформационные характеристики при изменении схемы напряженного состояния могут снижаться почти вдвое.

Уточнены понятие коэффициента Пуассона и способ его оценки при испытаниях.

Определено, что пластический коэффициент Пуассона может возрастать от 0,5 до 1,0 и более. .

3. На основе анализа энергетических параметров при испытаниях предложены и экспериментально подтверждены аналитические зависимости для прогнозирования характеристик высокопрочных сталей, которые достаточно адекватно согласуются с экспериментальными данными других авторов.

4. Базируясь на основных положениях теории упругости и механохимии металлов, а также нормативно-технических материалах, разработаны методы расчетов на прочность и долговечность базовых элементов нефтегазового оборудования с учетом коррозии металла.

Предложены и научно обоснованы аналитические зависимости для определения предельных долговечностей базовых элементов оборудования, соответствующих состоянию текучести и неустойчивости пластического деформирования металла.

Полученные закономерности положены в основу разработанных методических рекомендаций по определению толщины стенок оболочковых элементов нефтегазового оборудования (сосудов, аппаратов и трубопроводов), работающих под давлением коррозионных рабочих сред.

Основные результаты работы опубликованы в следующих научных трудах:

Ведущие рецензируемые журналы

1. Мухаметшин P.P., Сазонов К.А., Шишков Э.О. Расчетная оценка ресурса толстостенных цилиндрических элементов оборудования в условиях механо-химической повреждаемости // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. - Уфа, 2009. - Вып. 4 (78). - С. 51 -54.

2. Гумеров А.Г., Фаритов А.Т., Лунев В.В., Сазонов К.А., Анфиногенов А.А. Особенности диаграмм растяжения нефтегазопроводных сталей в сероводородсодержащих средах // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. - Уфа, 2010. - Вып. 4 (82). - С. 85-88.

3. Харисов Р.А., Кантемиров И.Ф., Сазонов К.А., Зайнуллин Р.С. Основы расчетов на прочность и устойчивость с учетом прибавки на компенсацию коррозионно-механического износа базовых элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. - Уфа, 2011. - Вып. 4 (86). - С. 47-53.

4. Харисов Р.А., Латыпов А.М., Сазонов К.А. Взаимосвязь плотности энергии деформации и характеристик безопасности элементов оборудования нефтегазовой отрасли // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. - Уфа, 2011. - Вып. 4 (86). - С. 120-125.

Монографии

5. Зайнуллин Р.С. и др. Расчеты долговечности оболочковых элементов с учетом коррозии / Р.С. Зайнуллин, И.Ф. Кантемиров, К.А. Сазонов. - Уфа: Гилем, 2011. -92 с.

6. Зайнуллин Р.С., Сазонов К.А. Оценка коррозионно-механической прочности оболочковых элементов оборудования. - Уфа: Гилем, 2011. -106 с.

Методические рекомендации

7. Расчеты на прочность и ресурс толстостенных конструктивных элементов, работающих под давлением коррозионных рабочих сред: Методические рекомендации / И.Ф. Кантемиров, Э.О. Шишков, А.Р. Зайнуллина, К.А. Сазонов. - Уфа, 2010. - 16 с.

8. Определение толщины стенок оболочковых элементов нефтегазового оборудования (сосуды, аппараты и трубопроводы), работающих под давлением коррозионных рабочих сред: Методические рекомендации / Р.С. Зайнуллин, К.А. Сазонов, И.Ф. Кантемиров, Р.А. Харисов. - Уфа, 2011. - 16 с.

9. Основы расчетов на прочность базовых элементов нефтегазового оборудования (сосуды, аппараты и трубопроводы): Методические рекомендации / Р.С. Зайнуллин, И.Ф. Кантемиров, К.А. Сазонов, А.Р. Зайнуллина. -Уфа, 2011.-18 с.

Прочие печатные издания

10. Мухаметшин P.P., Рябухина В.Н., Сазонов К.А. Разработка методов расчета прогнозируемого и остаточного ресурсов нефтегазового оборудования и трубопроводов в условиях механохимической повреждаемости // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Проблемы и методы рационального использования нефтяного попутного газа. Матер, научн.-практ. конф. 26 мая 2010 г. в рамках XVIII Международной специализированной выставки «Газ. Нефть. Технологии-2010». - Уфа, 2010.-С. 278-281.

11. Сазонов К.А. Совершенствование методов расчета на прочность и долговечность базовых элементов нефтегазового оборудования в условиях коррозионно-механического износа // Энергоэффективность. Проблемы и решения. Матер. XVIII Всеросс. научн.-практ. конф. 19 октября 2011 г. в рамках XI Российского энергетического форума. - Уфа, 2011. - С. 171-172.

12. Сазонов К.А. Исследование процессов локализованной коррозии трубопроводов // Энергоэффективность. Проблемы и решения. Матер. XVIII Всеросс. научн.-практ. конф. 19 октября 2011 г. в рамках XI Российского энергетического форума. - Уфа, 2011. - С. 213.

Фонд содействия развитию научных исследований Подписано в печать 16.01.2012 г. Бумага писчая.

Заказ № 24. Тираж 100 экз.

Ротапринт ГУП «ИПТЭР» РБ. 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3

Введение.

1 Формирование характеристик безопасности нефтегазового оборудования на всех этапах их жизненного цикла.

1.1 Эксплуатационные особенности нефтегазового оборудования.

1.2 Основные факторы повреждаемости металла при производстве оборудования.

Выводы по разделу.

2 Совершенствование методов расчета допускаемых напряжений в базовых элементах оборудования и трубопроводов.

2.1 Анализ разрушений базовых элементов оборудования и трубопроводов.

2.2 Совершенствование критериев предельного состояния по действующим нормам расчетов на прочность.

Выводы по разделу.

3 Взаимосвязь свойств металла при испытаниях образцов на растяжение и базовых элементов до разрушения.

3.1 Исследование взаимосвязей силовых и деформационных характеристик сталей при испытаниях образцов и базовых элементов оборудования.

3.2 Особенности оценки характеристик работоспособности и безопасности базовых элементов из высокопрочных сталей.

Выводы по разделу.

4 Разработка усовершенствованных методов расчета на прочность и ресурс базовых элементов нефтегазового оборудования.

4.1 Теоретические основы расчетов на прочность и ресурс базовых элементов при упругих деформациях.

4.2 Расчеты на прочность базовых элементов при упругих деформациях.

4.3 Расчеты предельного ресурса упруго-нагруженных базовых элементов сосудов, аппаратов и трубопроводов (оборудования).

4.4 Расчеты предельного ресурса базовых элементов при упруго-пластических деформациях.

4.5 Особенности расчетов на прочность оборудования в средах, вызывающих коррозионно-механическое растрескивание.

Выводы по разделу.

Отличительной особенностью работы нефтегазового оборудования является высокое содержание агрессивных компонентов в рабочих средах, интенсифицируемой повреждения в металле. В большинстве случаев, указанные повреждения обуславливаются совместным действием механических напряжений и коррозионно-активных рабочих сред приводящих к нарушению его работоспособности.

Проблема обеспечения работоспособности нефтегазового оборудования в условиях коррозионно-механической повреждаемости материала, обусловленной особенностями кинетики химических реакций на поверхности напряженных конструктивных элементов, обостряется в связи с современной тенденцией повышения степени напряженности материала и коррозионной активности транспортируемых перерабатываемых сред и относится к числу малоизученных, сложных и актуальных проблем.

Доминирующая часть парка нефтегазового оборудования имеет поверхностный контакт с рабочей средой и относится к категории наиболее металлоемких и тяжело-нагруженных. Примерами такого оборудования являются сосуды, аппараты и трубопроводы, которые по геометрии серединной поверхности и характеру напряженного состояния относятся к одной общей группе оболочкового оборудования, которое выбрано в качестве объекта настоящей работы.

Работоспособность нефтегазового оборудования интерпретируется как комплекс характеристик материала и конструктивных элементов, обеспечивающих его способность выполнять заданные функции в условиях одновременного действия внешних нагрузок и коррозионно-активных рабочих сред, и зависит от достигнутого научно-технического уровня в области проектирования, изготовления и эксплуатации. Особую роль в формировании работоспособности нефтегазового оборудования, испытывающего действие агрессивных рабочих сред, приобретают факторы повреждаемости в процессе его производства, а также механическая и геометрическая неоднородность конструктивных элементов. Поэтому становятся актуальными вопросы обеспечения работоспособности оборудования на стадии его изготовления путем совершенствования и применения новых способов обработки заготовок.

Сложность и мало изученность рассматриваемой проблемы обусловлены тем, что она охватывает многие вопросы физико-химической механики материалов, металловедения, механики твердого деформируемого тела и разрушения, надежности и аппаратостроения. За последние годы достигнуты успехи в области механохимии металлов и прочности конструкций в агрессивных средах. В то же время работ по изучению закономерностей развития механохимической повреждаемости при изготовлении и эксплуатации оболочкового оборудования еще мало. Отсутствуют адекватные математические модели коррозионно-механической повреждаемости и прогнозирования работоспособности нефтегазового оборудования, учитывающие специфические условия службы материала, явление технологического наследования, наличие в конструктивных элементах механической неоднородности, технологических дефектов и др. В практике проектирования оборудования коррозионный фактор учитывается лишь при выборе марок сталей и допускаемых напряжений на основании экспериментальных кривых долговечностей в координатах "напряжение-время до разрушения". Прибавка на компенсацию коррозии обычно устанавливается без учета реальных процессов взаимодействия напряженного металла и рабочих сред в процессе эксплуатации оборудования.

Высокая металлоемкость нефтегазового оборудования и агрессивность рабочих сред обостряют проблему дефицитности материалов. Поэтому решение вопросов повышения работоспособности и снижения материалоемкости нефтегазового оборудования отвечает коренным проблемам хозяйства страны.

Цель работы - обеспечение безопасности эксплуатации нефтегазового оборудования совершенствованием методов расчетов на прочность и долговечность с учетом механохимической коррозии металла его базовых элементов.

Для решения поставленной цели были сформулированы следующие основные задачи:

- анализ разрушений базовых элементов НТО;

- обоснование методов оценки допускаемых напряжений базовых элементов НТО;

- оценка взаимосвязей свойств металла при испытаниях до разрушения базовых элементов НТО и образцов на растяжение;

- разработка методов расчета на прочность и долговечность ИГО на базе модифицированного уравнения механохимической коррозии металла.

Методы решения поставленных задач

Теоретические исследования выполнены с использованием современных подходов теории коррозии и механохимии металлов, пластичности, механики разрушения, физики твердого тела и др.

Научная новизна результатов работы

• Научно обоснована взаимосвязь коэффициента использования несущей способности базовых элементов НТО и отношение пределов текучести и прочности металла. Показано, что для большинства оболочковых конструкций рабочие напряжения находятся на уровне пределов усталости при симметричном и отнулевом пульсационном нагружениях.

• На основании основных подходов и положений механики твердого деформируемого тела установлено, что силовые характеристики разрушения базовых элементов НТО практически не зависят от схемы напряженного состояния. При этом деформационные параметры могут снижаться до двух раз.

• Разработаны методы расчетов прочности и долговечности базовых элементов НТО с учетом механохимической коррозии металла на всех стадиях упругого и пластического деформирования, включая и предельные состояния.

Практическая ценность результатов работы

- разработанные методы расчета на прочность и долговечность базовых элементов позволяют научно обоснованно назначать безопасные сроки эксплуатации НТО, как на стадиях проектирования, так и по результатам диагностической информации;

- основные результаты нашли отражение в разработанных при участии автора методических рекомендаций по расчетам на прочность и ресурс НТО.

На защиту выносятся результаты исследований, определяющие научную и практическую ценность, а также данные, полученные в результате проведенного комплекса исследований, в частности: предложенные аналитические зависимости для расчетов долговечности базовых элементов НТО; методы расчетов на прочность и ресурс базовых элементов НТО; нормативно-методические материалы по оценке сроков безопасной эксплуатации НТО.

Достоверность результатов исследования

Выполненные исследования базируются на широко апробированных подходах и положениях теории упругости и пластичности, механохимии металлов и материаловедения, механики деформируемых тел и др. Теоретические результаты согласуются с экспериментальными данными других авторов.

Апробация результатов работы

Основные положения и результаты работы докладывались на научных семинарах и конференциях ГУП «ИПТЭР» и конгрессах нефтегазопромышленников России (2009-2011 гг.).

Работа заслушана и рекомендована к защите на секции ученого Совета «Безопасность нефтегазового оборудования и трубопроводов» ГУП «ИПТЭР» (протокол № 4 от «27» декабря 2011 г.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 12 научных трудах, в том числе в двух монографиях и четырех ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК

Министерства образования и науки РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка использованной литературы, включающего 132 наименований. Работа изложена на 114 страницах машинописного текста, содержит 46 рисунков, 2 таблицы.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Независимо от состава и свойств стали и условий эксплуатации механические отказы нефтегазового оборудования и трубопроводов могут реализовываться в результате макроскопической или локализованной потери устойчивости пластических деформаций с реализацией соответствующего излома. Высокоэнергетическое (вязкое) разрушение характеризуется волокнистым (миферным, древовидным и слоистым) изломом. Малоэнергетические (хрупкие) разрушения инициируются в областях металла с высокой степенью жесткости напряженного состояния (стесненности деформаций), ударных и циклических нагрузках, при действии отрицательных температур и водородсодержащих сред.

Установлено, что для многих оболочковых конструкций расчетные рабочие напряжения находятся на уровне предела усталости при симметричном цикле нагружения.

Научно обоснована формула, связывающая коэффициент использования несущей способности базовых элементов и отношения пределов текучести и прочности.

Показано, что при выборе коэффициентов запаса прочности необходимо учитывать отношения пределов текучести и прочности, что в ряде случаев позволяет снизить металлоемкость базовых элементов оборудования и трубопроводов, а в других - повысить эксплуатационную безопасность.

2. На основании критерия пластической неустойчивости деформаций и деформационной теории пластичности получены аналитические зависимости для расчетов силовых и деформационных характеристик при испытаниях образцов на растяжение и базовых элементов нефтегазового оборудования.

Установлено, что силовые характеристики разрушения базовых элементов оборудования практически не зависят от схемы напряженного состояния металла. Деформационные характеристики при изменении схемы напряженного состояния могут снижаться почти вдвое.

Уточнено понятие коэффициента Пуассона и способа его оценки при испытаниях.

Установлено, что пластический коэффициент Пуассона может возрастать от 0,5 до единицы и более.

3. На основе анализа энергетических параметров при испытаниях предложены и экспериментально подтверждены аналитические зависимости для прогнозирования характеристик высокопрочных сталей, которые достаточно адекватно согласуются с экспериментальными данными других авторов.

4. Базируясь на основных положениях теории упругости и механохимии металлов, а также нормативно-технических материалов разработаны методы расчетов на прочность базовых элементов нефтегазового оборудования.

Предложены и научно обоснованы аналитические зависимости для определения предельных долговечностей базовых элементов оборудования, соответствующих состоянию текучести и неустойчивости пластического деформирования металла.

Полученные закономерности положены в основу разработанных методов расчетов предельных долговечностей базовых элементов нефтегазового оборудования, работающего под давлением коррозионных рабочих сред.

1. Атомистика разрушения. М.: Мир / Под ред. А.Ю. Ишлинского. -1987.-248 с.

2. Анисимов Ю.И., Бакши O.A., Моношков А.Н. О напряженном состоянии мягкой прослойки в сварном соединении с учетом деформационного упрочнения // Сварные металлоконструкции и их производство: Сб. научн. тр. / ЧПИ. 1972. - Вып. 100. - С. 21-27.

3. Александров A.A., Мирсаев Р.Н., Воробьев В.А., Худякова Л.П., Исмагилов М.А Кинетическое уравнение механохимической повреждаемости металла в высокотемпературных рабочих средах // Башкирский химический журнал. Уфа: Реактив, 2005. - № 1. - С. 30.

4. Александров A.A. Уравнение для расчета скорости и механохимической повреждаемости при циклических нагрузках // Башкирский химический журнал. Уфа: Реактив, 2005. - Т. № 12, № 2. - С. 51.

5. Акимов В.А. и др. Надежность технических систем и техногенный риск / Под ред. Фалеева. М.: Деловой экспресс, 2002. - 368 с.

6. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий: Учебное пособие: В 6 кн. / В.А. Котляревский, К.Е. Кочетков, A.A. Носач, A.B. Забегаев и др.; / под ред.В.А. Котляревского М.: Изд-во АСВ / 1995. Кн. 1. - 320 с.

7. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий: Учебное пособие: В 6 кн. / В.А. Котляревский, В.И. Ларионов, С.П. Сущев и др. / Под ред. В.А. Котляревского. М.: Изд-во АСВ, 2003. Кн. 6-403 с.

8. Бакши O.A. О напряженном состоянии мягких прослоек в сварных I соединениях при растяжении (сжатии) // Сб. науч. тр. Челябинск: УЧПИ. -1965. - Вып. 33. - С. 5-26.

9. Бакши O.A., Шрон Р.З Прочность при статическом растяжении сварных соединений с мягкой прослойкой // Сварочное производство. 1962. - № 5. - С. 6-10.

10. Болотин B.B. Ресурс машин и конструкций М.: Машиностроение, 1990.-448 с.

11. Бесчастнов М.В. Промышленные взрывы. Оценка и предупреждение. М.: Химия, 1991. -432 с.

12. Бернштейн М.А., Займовский В.А. Механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1979. - С. 3 14 - 325.

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

14. Белогазов С.Н. Наводораживание стали при электрохимических процессах. Л.: ЛГУ, 1975. - 412 с.

15. Владимиров В.И. Физическая природа разрушения металлов. М.: Металлургия. 1984. - 280 с.

16. Виноградов В.Н., Сорокин Г.М. Износостойкость сталей и сплавов. М.: Нефть и газ, 1994. - 417 с.

17. Винокуров В.А. Сварочные деформации и напряжения. Методы их устранения. М.: Машиностроение, 1968. - 236 с.

18. Горпинев В.П. Нефтегазовое хозяйство и капитальное строительство на предприятиях Главнефтепродукта ГП «Роснефть» // Транспорт и хранение нефтепродуктов. 1995. - № 34. - С. 16-21

19. Гутман Э.М. Зайнуллин P.C. Определение прибавки к толщине стенок сосудов и трубопроводов на коррозионный износ. 1983. - № 11. -С. 38-40.

20. Гутман Э.М. Механохимия металлов и защита от коррозии М.: Металлургия, 1981. 271 с.

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

22. Гутман Э.М. Зайнуллин P.C., Зарипов P.A. Кинетика механохимического разрушения и долговечность растянутых конструктивных элементов при упруго-пластических деформациях //

23. Физико-химическая механика материалов. 1984. -№ 2. - С. 14-17.

24. Гутман Э.М. Зайнуллин P.C. Оценка скорости коррозии нагруженных элементов трубопроводов и сосудов давления // Физико-химическая механика материалов. 1984. -№ 4. - С. 95-97.

25. Глинка H.JI. Общая химия: Учебное пособие / Под ред. А.И. Ермакова. М.: Интеграл - пресс. 2002. - 728 с.

26. Гумеров А.Г., Зайнуллин P.C. Безопасность трубопроводов. М.: Недра, 2000.-310 с.

27. Горицкий В.М., Терентьев В.Ф. Структура и усталостное разрушение. М.: Металлургия, 1980. - С. 19-57.

28. Гумеров А.Г., Воробьев В.А., Александров A.A. Формирование и снятие сварочных напряжений при приварке усилительных элементов // Нефтегазовое дело, 2004, h Нр: // www.ogbus. RU/authors/Alecsandrov 1. paf -5 стр.

29. Гумеров А.Г., Воробьев В.А., Александров A.A. Оценка эффективности испытаний ремонтных усилительных элементов нефтепродуктов // Нефтегазовое дело, 2004, h Нр: // www.ogbus. RU/authors/Alecsandrov 2. paf - 10 стр.

30. Гумеров А.Г., Воробьев В.А., Александров A.A. Повышение ресурса безопасной эксплуатации угловых швов элементов нефтепродуктопроводов // Нефтегазовое дело, 2004, h Нр: // www.ogbus. RU/authors/Alecsandrov 3. paf - 8 стр.

31. ГОСТ 14249-80. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. М: Изд. стандартов, 1980.

32. ГОСТ 25.506-85. Расчеты и испытания металлов. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении. М.: Изд. стандартов, 1985.

33. Гидравлические испытания действующих нефтепроводов // P.C. Зайнуллин А.Г. Гумеров, Е.М. Морозов и др. М.: Недра, 1990. - 224 с.

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

35. Даль В. Оценка показателей механики разрушения применительно к строительным элементам // Улучшение механических свойств конструкционных сталей. Опыт металлургов ГДР. Сборник статей. Пер. с нем. М.: Металлургия, 1989. - 184 с.

36. Елохин А. Анализ и управление риском: теория и практика. М.: Изд-во. Полимедия, 2002. - 192 с.

37. Евтихин В.Ф. Транспорт и хранение нефтепродуктов за рубежом // Технический обзор / Сер. Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1977. - 68 с.

38. Зайнуллин P.C., Мокроусов С.Н., Александров A.A. и др. Применение труб, бывших в эксплуатации и консервации. МР ОБТ 1-03. Методические рекомендации. Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2003. - 9 с.

39. Зайнуллин P.C., Александров A.A., Мокроусов С.Н. и др. Оценка качества труб по механическим свойствам. МР ОБТ 2-03. Методические рекомендации. Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2003. - 16 с.

40. Зайнуллин P.C., Мокроусов С.Н., Александров A.A. и др. Оценка степени опасности дефектов и приоритетности ремонта трубопроводов. МР ОБТ 4-03. Методические рекомендации. Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2003. -47 с.

41. Зайнуллин P.C., Мокроусов С.Н., Пирогов А.Г., Александров A.A. и др. Оценка остаточного ресурса трубопроводов по параметрам переиспытаний. МР ОБТ 5-03. Методические рекомендации. Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2003. - 15 с.

42. Зайнуллин P.C., Александров A.A., Мокроусов С.Н. и др. Расчет ресурса безопасной эксплуатации трубопроводов с повреждениями. МР ОБТ 6-03. Методически е рекомендации. Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2003. - 8 с.

43. Зайнуллин P.C., Александров A.A., Мокроусов С.Н. и др. Оценка ресурса труб по критериям малоцикловой усталости. МР ОБТ 7-03. Методические рекомендации. Уфа: МНТЦ «БЭСТС, 2003. - 7 с.

44. Зайнуллин P.C., Александров A.A., Мокроусов С.Н. и др. Расчетная оценка характеристик работоспособности конструктивных элементов с механической неоднородностью. МР ОБТ 9-03. Методические рекомендации.- Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2003. 16 с.

45. Зайнуллин P.C., Мокроусов С.Н., Александров A.A. и др. Технология сварочных работ на трубопроводах под избыточным давлением. МР ОБТ 10-03. Методически е рекомендации. Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2003.- 10 с.

46. Зайнуллин P.C., Мокроусов С.Н., Александров A.A. и др. Расчеты несущей способности сварных элементов трубопроводов. МР ОБТ 11-03. Методические рекомендации. Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2003. - 24 с.

47. Зайнуллин P.C. Обеспечение работоспособности оборудования в условиях механохимической повреждаемости. М.: МИБ СТС, 1997. - 426 с.

48. Зайнуллин P.C. Механика катастроф. Определение работоспособности оборудования в условиях механохимической повреждаемости. М.: МИБ СТС, 1997. - 426 с.

49. Зайнуллин Р.С, Бакши O.A., Абдуллин P.C. Ресурс нефтехимического оборудования с механической неоднородностью. М.: Недра, 1998. 270 с.

50. Зайнуллин P.C. Обеспечение работоспособности оборудования в условиях механохимической повреждаемости. М.: МИБ СТС, 1997. - 426 с.

51. Зайнуллин P.C., Гумеров А.Г., Халимов А.Г. и др. Оценка технического состояния и ресурса нефтегазохимического оборудования и трубопроводов. М.: Недра, 2004. - 286 с.

52. Зайнуллин P.C., Сущев С.П., Александров A.A. Методы оценки ресурса безопасной эксплуатации элементов высотных конструкций. -Уфа: ТРАНСТЭК, 2004. 92 с.

53. Зайнуллин P.C. Диагностика и ресурс нефтегазового оборудования и трубопроводов. Набережные Челны: КамПИ, 2003. - 285 с.

54. Зайнуллин P.C., Гумеров А.Г. Повышение ресурса нефтепроводов. -М.: Недра, 2000.-493 с.

55. Зайнуллин P.C., Гумеров А.Г., Вахитов А.Г. и др. Расчет ресурса оборудования и трубопроводов с учетом механохимической коррозии и неоднородности. М: Недра 2004. - 155 с.

56. Зайнуллин P.C., Воробьев В.А., Александров A.A. Повышение безопасности нефтепродуктопроводов ремонтными муфтами. Уфа: РИО РУНМЦ Министерства образования Республики Башкортостан, 2005. - 119с.

57. Зайнуллин P.C., Сущев С.П., Александров A.A., Суслонов A.A. Оценка и прогнозирование ресурса безопасной эксплуатации дымовых металлических труб по фактическому состоянию металла. Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2004. - 16 с.

58. Зайнуллин P.C., Морозов Е.М., Галлямов A.M., Александров A.A. Критерии предельного состояния и разрушения // Безопасное развитие трещин в оболочечных конструкциях. СПб.: Недра, 2005. - С. 50-123.

59. Зайнуллин P.C., Александров A.A., Галлямов A.M. Предельное состояние элементов оборудования с повреждениями, ослабляющими рабочее сечение. Нефтегазовое дело, 2005, h Hp: // www.ogbus. RU/authors/Alecsandrov - 1. paf - 4 стр.

60. Зайнуллин P.C., Александров A.A., Галлямов A.M. Особенности определения разрушающего давления элементов с мягкими прослойками. -Нефтегазовое дело, 2005, h Hp: // www.ogbus. RU/authors/Alecsandrov 2. paf -5 стр.

61. Зайнуллин P.C., Галлямов A.M. Александров A.A. Оценка предельного давления резервуаров и трубопроводов с дефектами неослабляющими рабочее сечение элементов. Нефтегазовое дело, 2005, h Hp: 11 www.ogbus. RU/authors/Alecsandrov - 2. paf - 5 стр.

62. Зайнуллин P.C., Воробьев В.А., Александров A.A. Технология устранения сквозных повреждений на нефтепродуктопроводах. Уфа: РИО РУНМЦ Министерства образования Республики Башкортостан, 2005. -113с.

63. Зайнуллин P.C., Александров A.A., Воробьев В.А. Особенности ремонта труб с коррозионно-механическими повреждениями. Уфа: РИО РУНМЦ Министерства образования Республики Башкортостан, 2005. - 95 с.

64. Зайнуллин P.C., Морозов Е.М., Александров A.A. Кинетика развития трещин в элементах оболочечных конструкций // Безопасное развитие трещин в оболочечных конструкциях. СПб.: Недра, 2005. - С. 5-49.

65. Зайнуллин P.C., Морозов Е.М., Александров A.A., Галлямов A.M.

66. Критерии предельного состояния и разрушения // Безопасное развитие трещин в оболочечных конструкциях. СПб.: Недра, 2005. - С. 50-123.

67. Зайнуллин P.C., Велиев М.М., Александров A.A. Оценка параметров диаграмм деформационного старения // Безопасность оборудования и трубопроводов: Сб. научн. тр. / Под ред. P.C. Зайнуллина. -Уфа: Монография. 2005. С. 37-42.

68. Зайнуллин P.C., Морозов Е.М., Александров A.A. Критерии безопасного разрушения элементов трубопроводных систем с трещинами. -М.: Наука, 2005.-316 с.

69. Зайнуллин P.C., Александров A.A., Мустафин У.М., Воробьев В.А. Безопасность хранения и транспорта нефтепродуктов. Уфа: Мир печати, 2005.-261 с.

70. Зайнуллин P.C. К методике коррозионных испытаний образцов при изгибе // Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности. 1983. - № 4. -С. 3-4.

71. Иванов O.A., Беляева З.Г. Применение искусственного холода для конденсации и сорбции бензиновых паров из паровоздушных смесей, вытесняемых из резервуаров // Транспорт и хранении нефти и нефтепродуктов. 1968. - № 5. - С. 23-25.

72. Качанов Л.М. Основы механики разрушения. М.: Наука, 1974312 с.

73. Качанов J1.M. Основы теории пластичности. М.: Наука, 1969. - 420с. л

74. Каравайченко М.Г., Бабин Л.А., Усманов P.M. Резервуары с плавающими крышами. М.: Недра, 1992. - 236 с.

75. Коршак A.A. и др. Система улавливания легких фракций нефти инефтепродуктов от испарения в резервуарах / A.A. Коршак, И.Г. Блинов, В.Ф. Новоселов. U.: ЦНИИТЭнефтехим, 1990. - 94 с.

76. Коршак A.A. и др. Ресурсосберегающие методы эксплуатации нефтепроводов / A.A. Коршак, И.Г. Блинов, С.А. Веремеенко Уфа: Изд. УНИ, 1991.-71 с.

77. Коршак A.A., Бусыгин Г.Н., Галяутдинов А.Б. О расходах через дыхательную арматуру резервуаров при «больших дыханиях» // Транспорт и хранение нефтепродуктов. 1995. № 7. - С. 11-12.

78. Коршак A.A. Оценка экономической эффективности применения однокомпрессорных систем УЛФ // Экспресс информация ВНИИОЭНГ. Сер. Транспорт и хранение нефти. - 1988. - С. 18-21.

79. Когаев В.П., Махутов Т.А., Гусенков А.Г. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность. М.: Машиностроение, 1985.250 с.

80. Лобанов Л.М., Махненко В.И., Труфяков В.И. Сварочные строительные конструкции. Киев: Наукова Думка, 1993. - 416 с.

81. Лахтин. Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Металлургия, 1984. - 360 с.

82. Методика расчетной оценки характеристик работоспособности конструктивных элементов трубопроводов с механической неоднородностью (Авторы: P.C. Зайнуллин, М.Н. Кузеев, В.Д. Олешко и др.). Уфа: ИПТЭР, 2002. - 19 с.

83. Моделирование пожаров и взрывов / Под редакцией H.H. Брушлинского и А.Я. Короленко. М.: Изд-во, 2000. - 492 с.

84. Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей (утверждена постановлением Госгортехнадзора России от 26.06.01, №25).

85. Пирогов А.Г., Александров A.A., Воробьев В.А. Обеспечение безопасности оборудования переиспытаниями. Уфа: РИО РУНМЦ Министерства образования Республики Башкортостан. - 2004. - 32 с.1.l

86. Пирогов А.Г., Александров A.A., Воробьев В.А. Расчеты ресурса оборудования и трубопроводов по параметрам испытаний // Ресурс и безопасность оборудования и трубопроводов: Сб. научн. тр. / Под ред. P.C. Зайнуллина. Уфа: Монография, 2005. - С. 22-31.

87. Петров J1.H. Коррозия под напряжением. Киев: Вища школа, 1986.- 142 с.

88. Петерсон Р. Коэффициент напряжений. М.: Мир. 1977.

89. Пестрикова В.М, Е.М. Морозов. Механика разрушения твердых тел- ПСб.: Профессия, 2002. 320 с.

90. Преображенский В.П. Теплофизические измерения и приборы: Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. - М.: Энергия, 1978. - 704 с.

91. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля: ГОСТ Р 12.3.047 98. М.: Госстандарт России.

92. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник: В 2 кн. Под ред. А.Н. Баратова. М.: Химия. 1990. -кн.1. -46 с, кн.2. - 384 с.

93. Перспективные методы сокращения потерь нефтепродуктов от испарения в резервуарах / И.Г. Блинов, В.В. Герасимов. A.A. Коршак и др. -М.: ЦНИИТЭ нефтехим. 1990. - 57 с

94. Пирогов А.Г., Александров A.A., Воробьев В.А. и др. Оценка качества труб по данным диагностики и испытаний. Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2004. - 52 с.

95. Романов О.Н. Вязкость разрушения конструкционных сталей. М.: металлургия, 1989. - 176 с.

96. Романов О.Н., Ннкнфорчин И.Н. Механика коррозионного разрушения конструкционных сплавов. М.: Металлургия, 1986. - 294 с.

97. РД 39-0147103-387-87. Определение трещиностойкости материала труб нефтепродуктов. Уфа: ВНИИСПТнефть, 1987.

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

99. РД 08-120-96. Методические рекомендации по проведению анализа риска опасных промышленных объектов (утверждены постановлением Госгортехнадзора России от 12.07.96 г. № 29).

100. РД 04-355-00. Методические рекомендации по организации производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности на опасных производственных объектах (Приказ Госгортехнадзора России от 26.04.2000 г. №49).

101. РД 03-260-99. Методические рекомендации по идентификации опасных производственных объектов (утверждена постановлением Госгортехнадзора России от 25.01.99 г. № 10).

102. РД 03-260-99. Методические рекомендации по составлению декларации промышленной безопасности опасного производственного объекта (утверждена постановлением Госгортехнадзора России от 26.04.2000г. № 23).

103. Сафронов B.C. и др. Теория и практика анализа риска в газовой промышленности / B.C. Сафронов, Г.Э. Одишария, A.A. Швыряев. М.: Изд -во НУМЦ Минприроды России, 1996. - 207 с.

104. Сучков В.П. Методические указания к изучению темы «Категорирование помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности» курса «Пожарная профилактика технологических процессов и производств». М.: ВИПТШ, 1988. - 86 с.

105. Серенсен C.B., Шнейдерович P.M., Гусенков А.П., и др. Прочность при малоцикловом нагружении. М.: Недра, 1975. - 392 с.

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

107. Справочник по теплообменникам: В 2т. / Пер. с англ.; под ред. О.Г. Мартыненко и др. М.:: Энергоатомиздат. 1987 - Т. 2. - 352 с.

108. СНиП 111-42-80. Правила производства и приемки работ. Магистральные трубопроводы. М.: Стройиздат, 1981. - 61 с.

109. Симодайра С. Механизм коррозионного разрушения металлов / № А-59371. Пер. ст. из журн. «Нихон Киндзоку гаккай кайхо», 1974. - Т. 13, № 11.-С. 779-787.

110. СНиП 2.11.03-93. Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные нормы.

111. СНиП 2.07.01 -89. Планирование и застройка городски и сельских поселений.

112. СНиП П-89-80. Генеральные планы промышленных предприятий.

113. СНиП 2.05.06-85* (СНиП 2.05.06.-85*). Магистральные трубопроводы. М: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. - 53 с.

114. Система улавливания паров бензинов, выбрасываемых в атмосферу при наливе железнодорожных систем / A.C. Шабаев, Г.И. Розенберг, B.C. Моряков и др. // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. -1981. №5. С. 24-26.

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

116. Сборник нормативных документов регламентирующих нормы и правила пожарной безопасности. М.: Альфа-Пресс, 2003. - 545 с Т.

117. Сосновский J1.A. О взаимосвязи между основными характеристиками механических свойств стали // Заводская лаборатория, 1991.-№9.- С. 44-45.

118. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости. М: Наука, 1979.560 с.

119. Физические величины: справочник/ А.П. Бабичев. H.A. Бабушкин, A.M. Братковский и др.; под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.

120. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.1997 г. № 1 16. - ФЗ.

121. Федеральный закон «Об охране окружающей среды» от 10.01.2002 г. № 7 - ФЗ.

122. Хафизов Ф.М. Сокращение потерь от испарения бензинов из резервуаров уменьшением взаимодействия воздуха с испаряющейся поверхности: Дис. канд. техн. наук. Уфа, 1988. - 179 с.

123. Шахматов М.В., Ерофеев В.В. Инженерные расчеты сварочных оболочковых конструкций. Челябинск: УГТУ, 1995. - 230 с.

124. Шестириков С.А., Локащенко A.M. Ползучесть и длительная прочность металлов // Итоги науки и техники. Механика деформируемого твердого тела. М.: ВИНИТИ, 1980. Т.13. - С. 3-104.

125. Яковлева B.C. Хранение продуктов. Проблемы защиты окружающей среды. М.: Химия, 1987. - 152 с.

126. Wilson E.W. Cone rote tankage // Oil and Gas J. 1958-V.56.-No. 33.

127. Tanksger Stuttgart: Moderne Umschlagseinrchtugen zur Entlastng der Umwtlt // Erdol fnd Rahle-Erdgas-Petrochem. 1990. - 43. - .№6. - P. 215.