Повышение защищенности опасных производственных объектов при эксплуатации критических элементов с трещинами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.03, кандидат наук Сунгатуллин Искандер Равилевич

• Сунгатуллин Искандер Равилевич
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Сунгатуллин Искандер Равилевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АВАРИИ НА ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТАХ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ЗАЩИЩЕННОСТИ

1.1 Принципы обеспечения безопасности сложных технических систем

1.2 Композиционные материалы

1.3 Контроль за целостностью композитных материалов в трещинах

Выводы по главе

ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Изготовление образцов для различных видов испытаний

2.2 Оборудование для механических испытаний

2.3 Оборудование для фиксации сигналов АЭ

2.4 Приготовление композиционного материала

2.5 Оборудование для обработки СВЧ излучением

Выводы по главе

ГЛАВА 3 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ В ОБРАЗЦАХ С КОМПОЗИТАМИ В ТРЕЩИНАХ В СИЛОВОМ ПОЛЕ И ИЗМЕНЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК В СВЧ-ПОЛЕ

3.1 Акустическая эмиссия при деформировании конструкционных материалов

3.2 Композиционные материалы в СВЧ поле

Выводы по главе

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА КОНТРОЛЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ С ТРЕЩИНАМИ

4.1 Комплексный критерий безопасности

4.2 Моделирование поведения трещины в резервуаре

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение защищенности опасных производственных объектов при эксплуатации критических элементов с трещинами»

Актуальность темы исследований

Эксплуатация промышленных объектов повышенной опасности, большинство из которых принадлежат нефтяной и газовой промышленности, регулируются Федеральным законом №116-ФЗ (в редакции от 11.06.2021 г.). Усложнение технических систем приводит к существенным проблемам при обеспечении безопасности. Технический прогресс создает определенные угрозы, а тенденция такова, что разрыв между потенциальной опасностью и возможностью научных исследований, служб государственного надзора возрастает. В Российской Федерации в последние годы количество техногенных катастроф достигает 500 случаев в год, а ущерб от них неуклонно возрастает. Совершенствование средств диагностики привели к пониманию того, что объекты имеют трещины и, несмотря на большие запасы прочности, закладываемые при проектировании, нет гарантии сохранения приемлемых уровней рисков.

В настоящее время накоплен большой научный и практический опыт в обеспечении безопасности сложных технических систем, изложенный в трудах ведущих научных школ Серенсена С.В., Работнова Ю.Н., Болотина В.В., Пригоровского И.И., Фролова К.В., Махутова Н.А. позволил перейти от идеи обеспечения прочности, жесткости, устойчивости к идеологии долговечности, живучести конструкций, к реализации риск-ориентированного подхода к обеспечению безопасности и ее регулирования.

Развитие механики разрушения в трудах А.А. Гриффитса, Дж. Р. Ирвина, Е. Орована, Дж. Тейлора, Н.А. Махутова позволили разработать энергетические, силовые и деформационные критерии, которые дали возможность рассматривать разрушение как процесс, происходящий в пространстве и времени, определить критерии оценки критических размеров трещин. В монографиях Шанявского А.А., Морозова Е.М., Зайнуллина Р.С. изложены основы безопасного разрушения объектов с трещинами, базирующиеся на уравнениях Коффина-Мэнсона, Пэриса, Басквина. Прогресс в этом направлении был достигнут благодаря отходу от идеи

изотропности и сплошности конструкционных материалов к идее иерархичности структуры, изложенной в трудах Панина В.Е., Ивановой В.С. и др. Возможность прогнозирования работы конструкций с трещинами в нефтегазовой отрасли обеспечили многочисленные исследования реальных объектов изложенные в трудах Махутова Н.А., Москвичева В.В., Лисанова М.В., Печеркина А.С., Морозова Е.М., Зорина Е.Е., Лисина Ю.В., Ларионова В.И., Сущева С.П., Сызранцева В.Н., Голофаста С.Л., Пермякова В.Н., Гумерова А.Г., Самигуллина Г.Х. и др.

Постоянно изменяющиеся внешние условия при эксплуатации объектов нефтегазовой отрасли могут существенно изменить напряжения в конструкциях, привести к накоплению энергии упругой деформации. Это в свою очередь приведет к накоплению повреждений, изменению механических характеристик сталей и, как результат, изменению критические размеры трещин и перевести их в разряд развивающихся. В связи с этим при обнаружении трещин и принятии решения дальнейшей эксплуатации объекта, предлагается заполнить полость трещин композиционным материалом (КМ) в жидкой фазе, сформировать твердый КМ и закрепить берега трещины (Кузеев И.Р., Гафарова В.А.). При этом представляется разумным отслеживание целостности композиционного материала одним из методов неразрушающего контроля. Наиболее эффективным для этого является метод акустической эмиссии (АЭ), поскольку развивающийся дефект и разрушающийся КМ генерируют акустические волны. Такая возможность показана в трудах Иванова В.И., Башкова О.В., Барат В.А., Мерсона Д.Л., Вильдемана В.Э. и др.

Разработка новых технологий по улучшению свойств изоляционных материалов, например из поливинилхлорида (ПВХ), с помощью воздействия электромагнитным излучением сверх высоких частот (СВЧ-излучение) (Абуталипова Е.М., Авренюк А.Н.) требует определения влияния излучения на композиционный материал при совмещении технологий защиты объектов с трещинами.

В связи с изложенным является актуальным разработать методику оценки степени безопасности эксплуатации объектов с трещинами, учитывающую изменение механических параметров конструкционных и композиционных материалов и связанных с ними акустических параметров.

Степень разработанности темы исследований

Несмотря на то, что аварии случаются во всех промышленно развитых странах, подход к обеспечению безопасности техносферы различается. Российская наука в этом направлении имеет фундаментальные результаты, которые отразились в уникальном многотомном труде «Безопасность России». Удалось создать научно-методическое обоснование неприемлемых и допустимых рисков, которые представлены в трудах Махутова Н.А., Романова А.Н., Лисанова М.В., Гаденина М.М., Москвичева В.В., Пермякова В.Н., Печеркина А.С., Ларионова В.И., Зайнуллина Р.С., Лепихина А.М., Кузеева И.Р. и многих других участников научного коллектива. Отмечается, что реализация опасности может происходить в самом объекте, объект может находиться в зоне действия опасности и не иметь необходимого уровня защищенности. Такое положение может приводить к большому числу вариаций в реализации аварий. В нефтегазовой отрасли практически все однотипные конструкции имеют индивидуальные особенности, которые размывают статистический подход к определению математического ожидания вероятности события. Многие исследователи Зорин Е.Е., Голофаст С.Л., Неганов Д.А., Сызранцев В.Н. отмечают большой разброс значений механических характеристик однотипных сталей, что затрудняет прогнозирование ресурса опасных объектов. Это особенно важно с точки зрения работы конструкций с трещинами. Несмотря на то, что трещины можно контролировать на предмет их изменения во времени методами дефектоскопии, надежность конструкции увеличивается, если закрепить их берега композиционным материалом, формируемым непосредственно в полости. При этом за целостностью композиционного материала можно следить методами акустической эмиссии, однако отсутствуют сведения о характере акустических

сигналов, которые возникают при разрушении материалов на основе эпоксидных смол. Этими обстоятельствами формируется цель и задачи исследования.

Соответствие паспорту заявленной специальности

Тема и содержание исследований соответствуют паспорту специальности 05.26.03 - Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовая отрасль), а именно пункту 13 «Разработка методов оценки и прогнозирования ресурса безопасной эксплуатации технических устройств сложных технических систем опасных производственных объектов».

Цель работы - обеспечение безопасности и защищенности работы опасных производственных объектов нефтегазовых технологий с использованием композиционных материалов для заделки трещин и контроль за их целостностью КМ методами акустической эмиссии.

Задачи диссертационной работы

1 Выполнить аналитический обзор литературы для выявления основных направлений исследований по снижению рисков при эксплуатации опасных производственных объектов.

2 Определить характерные особенности генерирования акустических сигналов при совместном деформировании стали, композиционного материала и изоляционной пленки из ПВХ.

3 Оценить влияние СВЧ-излучения, используемого для улучшения качества изоляции объектов из ПВХ пленки, на прочностные характеристики композиционного материала, сформированного в трещинах.

4 Разработать алгоритм оценки защищенности и предельно допустимых состояний прочности, долговечности и живучести при эксплуатации опасных производственных объектов с трещинами.

Научная новизна

1 Разработан комплексный критерий на основе закона суммирования повреждений Пальмгрена - Майнера, учитывающий особенности реализации прочности (oi/oc), долговечности (Ni/Nc) и живучести (li/lc) опасного производственного объекта, позволяющий оценить степень опасности

функционирования конструкции с трещиной, в том числе заполненной композиционным материалом.

2 Показано, что при деформировании объекта с трещиной, заполненной гибридным композиционным материалом на эпоксидной основе, формируются акустические сигналы с амплитудой в интервале 50-90 дБ при его разрушении. При этом суммарный выброс АЭ сигналов интенсифицируется в момент разрушения КМ. Поскольку амплитуда акустических сигналов при разрушении стали реализуется в интервале до 50 дБ, значение амплитуды сигналов характерных для КМ является диагностическим признаком для принятия решения о выводе объекта из эксплуатации.

3 Показано, что при использовании СВЧ технологии для повышения эксплуатационных свойств защитной ПВХ пленки при ее нанесении в качестве изоляционного материала, не снижают механических свойств КМ, находящегося в полости трещины, в случае использования в качестве наполнителя нано размерные частицы оксида железа.

Теоретическая и практическая значимость работы

Теоретическая значимость работы заключается в научном обосновании защищенности опасных производственных объектов при их эксплуатации с трещинами, заполненными композиционным материалом и отслеживании его целостности средствами регистрации сигналов акустической эмиссии.

Результаты исследований, легли в основу алгоритма обеспечения прочности, долговечности и живучести опасных производственных объектов с трещинами докритической длины за счет заполнения полости трещины композиционным материалом и контроля его целостности методами акустической эмиссии и используются в ООО НИПИ «ПЕГАЗ» при разработке проектов реконструкции технологических объектов нефтегазовых технологий.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты применяются в учебном процессе ФГБОУ ВО «УГНТУ» при чтении лекций по дисциплинам «Физические основы природы разрушения конструкционных материалов» и «Оборудование и методы для проведения

испытания материалов» для подготовки студентов по направлению 15.03.02 «Технологические машины и оборудование».

Методология и методы исследования

Методология исследования основана на комплексном обеспечении безопасности объектов нефтегазовой отрасли с трещинами за счет обоснования критериев прочности, долговечности и живучести конструкции при использовании КМ, сформированных в полости трещины. При этом используется знание о характерных диапазонах изменения амплитуды АЭ сигналов при разрушении КМ, что позволяет предотвратить разрушении конструкции в целом.

Теоретическое и экспериментальное решение задач осуществлено при помощи стандартных методик, методов статистической обработки данных, современных программных комплексов численного моделирования методом конечных элементов. Эксперименты проводили с использованием физических полей акустических волн, генерируемых в исследуемых материалах при деформировании, электромагнитного излучения в СВЧ-диапазоне, генерируемых внешним источником.

Положения, выносимые на защиту:

1 Алгоритм прогнозирования ресурса безопасной эксплуатации оболочковых конструкций с учетом показателей ее прочности, долговечности и живучести.

2 Результаты комплексных исследований характера генерирования акустических волн при совместном деформировании стальных образцов, композиционного материала и изоляционной ПВХ пленки.

Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность полученных результатов подтверждается корректностью разработанной математической модели, её адекватностью, использованием известных положений инженерных наук, сходимостью полученных результатов экспериментов с практическими данными.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-технической конференции с

международным участием «Фундаментальные и прикладные исследования в технических науках в условиях перехода предприятий на импортозамещение: проблемы и пути решения» (Уфа, 2015), VI Russian business forum on cost engineering (Москва, 2017), 71-ой научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (Уфа, 2020), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Экспертиза промышленной безопасности и техническое диагностирование на опасных производственных объектах» (Уфа, 2020), XV Международной научно-практической конференции молодых ученых «Актуальные проблемы науки и техники - 2022» (Уфа, 2022).

Публикации

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 9 научных трудах, в том числе 4 статьях в ведущих рецензируемых научных журналах, включенных в перечень ВАК Министерства науки и высшего образования РФ, 1 статье в международной базе цитирования Scopus.

Объем и структура работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка использованной литературы, включающего 164 наименования. Работа изложена на 114 страницах машинописного текста, содержит 67 рисунков, 11 таблиц.

Автор выражает благодарность научному консультанту кандидату технических наук Гафаровой Виктории Александровне за помощь в проведении исследований.

ГЛАВА 1 АВАРИИ НА ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТАХ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ЗАЩИЩЕННОСТИ

1.1 Принципы обеспечения безопасности сложных технических систем

Проблемы обеспечения безопасности технических систем возрастают пропорционально их усложнению. Мировая практика показывает, что возникает иерархия аварий, на вершине которой находятся те, которые не имеют аналогов. Эти случаи весьма поучительны и показывают схожесть и индивидуальность набора факторов, приводящих к катастрофе. Поэтому, прежде чем выработать определенные алгоритмы предотвращения подобных аварий, необходимо определить, что позволяет им реализоваться.

Таких катастроф мирового значения несколько и о них собран большой материал. Безусловно, на первом месте в этой череде аварий находится разрушение Чернобыльской атомной электростанции (АЭС). Масштабы катастрофы значительны и затронули большое количество людей, живущих в Европе и европейской части бывшего СССР.

Авария произошла в апреле 1986 года, когда разрушился четвертый энергоблок атомной электростанции, и эксперты расценивают ее как крупнейшую за всю историю атомной энергетики по всем показателям: по количеству погибших, по экономическому ущербу.

На Рисунке 1.1 показана фотография разрушенного блока АЭС. Хронология событий такова [1-3], что авария произошла на следующий день после начала очередного планово-предупредительного ремонта. Оказалось, что такие мероприятия сопровождаются различными испытаниями оборудования. Во время остановки было запланировано испытания режима работы генератора, когда делается попытка использования кинетической энергии, запасенной во вращающемся роторе, для дополнительной системы аварийного электроснабжения. Отмечается [3], что три предыдущие попытки оказались

неудачными. Очередное испытание оказалось также неудачным, но в отличии от предыдущих привело к разрушению энергоблока в результате неконтролируемого движения процесса в активную зону режима эксплуатации. Через 8 секунд, после того как были зарегистрированы сигналы о быстром росте мощности, произошло два взрыва и реактор был полностью разрушен.

Рисунок 1.1 - Разрушенный 4-ый энергоблок [3]

Анализ различных комиссий обстоятельств аварии [1] свидетельствовал, что реактор не соответствовал нормам безопасности, персонал нарушил инструкции и программу испытаний, несмотря на изменение режима работы реактора. При этом указывается, что персонал вывел из работы технологические средства защиты для продолжения испытания.

Таким образом, обращает на себя внимание недостаточная квалификация обслуживающего персонала и неадекватные и безответственные решения руководителей различного уровня. Отметим также на недостаточную проектную проработанность технологии и конструкции реактора.

Вторая масштабная катастрофа на атомных станциях произошла в Японии на станции Фукусима. На Рисунке 1.2 показан разрушенный энергоблок станции.

Рисунок 1.2 - Разрушенный энергоблок станции [4]

АЭС была построена на побережье Тихого океана недалеко от города Окума (Япония). 11 марта 2011 года АЭС подверглась воздействию нескольких волн цунами, которые возникли в результате подъема морского дна на 7-10 метров из-за смещения горных пород. Вторая волна оказалась высотой до 15 метров, что почти в три раза выше защитной дамбы. Станция не была защищена от такого масштаба стихии и судьба станции была предрешена [5-8], хотя при проектировании статистические данные не указывали на такую возможность землетрясения. Уже после первого удара пострадало и вышло из строя оборудование, которое должно было обеспечить безопасное расхолаживание реакторов. Последовательность событий [9] при реализации аварии указывает на то, что сценарии не были проработаны на стадии проектирования. В течение 10 месяцев шла работа по стабилизации положения станции и была завершена 16 декабря 2011 года. В докладе Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) [10] отмечается, что недостаточная разработка противоаварийных мероприятий привела к полной неготовности станции к удару стихии. Отмечается также об информационном коллапсе, который спровоцировал ошибочные выводы и неправильное действие персонала. В этом плане аварии на АЭС Фукусимы и Чернобыля весьма схожи.

В последнее время в качестве примера катастрофического разрушения объекта приводят Саяно-Шушенскую ГЭС. На Рисунке 1.3 показан разрушенный энергоблок стации.

Рисунок 1.3 - Разрушенный блок ГЭС

Основной причиной разрушения явилось накопление усталостных повреждений в креплениях крышки гидроагрегата, что при повышенной вибрации привело к разрыву шпилек и разрушению крышки, и прорыву воды [11]. Оказалось, что ротор был спроектирован таким образом, что должен был классифицироваться как «гибкий», так как рабочее число оборотов ротора могло превышать его первую критическую скорость. Недостаточная скорость перехода через эту зону приводит к увеличению амплитуды колебания, которые приводили к гидроударам в проточной части агрегата.

Непосредственно перед катастрофой вибрации нарастали и перешли допустимый уровень [12]. Амплитуда вибрации подшипника утром в день аварии составляла 600 мкм вместо допустимых 160 мкм, а затем достигла уровня 840 мкм. Главный инженер станции в соответствии с нормативными документами должен был остановить агрегат, но не сделал этого.

Обсуживающий персонал указал на то, что вибрационное состояние разрушенного агрегата нормализовалось, о чем свидетельствуют данные автоматической сейсмометрической станции, расположенной на плотине ГЭС

[13]. Возможно, это обстоятельство и помешало принятию правильного решения, поскольку обслуживающий персонал не знал о том, что перед разрушением существует так называемый период «акустического затишья», который имеет место при землетрясениях, разрушении металла [14].

Таким образом, можно опять отметить следующие обстоятельства, приведшие к разрушению: ошибки проектирования, низкий уровень компетентности обсуживающего персонала, невыполнение руководителями различного уровня нормативных документов и превалирование экономических показателей над показателями безопасности.

Характерной с точки зрения уникальности является катастрофа в индийском городе Бхопал, которая является крупнейшей техногенной катастрофой по числу жертв [15].

В ночное время в результате разгерметизации резервуара (Рисунок 1.4) произошел выброс 42 тонн сильно токсичного соединения метилизоционата.

Рисунок 1.4 - Резервуар, из которого вырвался смертельный газ

Облако паров этого соединения покрыла площадь 40 км2 и стало причиной гибели около 3000 человек в день аварии, еще 15 тысяч умерло от последствий

воздействия химикатов, а общее число жертв по разным данным оценивается в пределах 150-600 тысяч человек. Отмечается, что к катастрофе привела экономическая ошибка при оценке спроса на продукцию завода. Менеджмент корпорации потребовал от руководителя завода снизить издержки, что было сделано на мерах по обеспечению безопасности. Обращает на себя внимание, что и в этом случае происходит пренебрежение мерами безопасности перед лицом неблагоприятной экономической ситуации.

Характерным примером аварии, приведшей к огромным экономическим потерям и экологической катастрофе, является разрушение платформы в Мексиканском заливе (Рисунок 1.5) [16].

Рисунок 1.5 - Взрыв на платформе в Мексиканском заливе

Катастрофа у побережья США случилась в апреле 2010 года при взрыве метана на буровой платформе Deepwoter Horizon (компания BP) [17]. Погибло 11 рабочих, платформа затонула, а из скважины на глубине 1,5 км начала вытекать нефть. В общей сложности экспертная оценка показывает попадания в воду около 5 млн. баррелей нефти.

Внутреннее расследование компании ВР [17] указывает на ошибки персонала, технические неисправности и погрешности в конструкции самой платформы: работники на платформе неправильно истолковали показатель

давления при проверке скважины на герметичность и поток углеводородов со дна заполнил платформу через вентиляцию; не сработал противосбросовый предохранитель и не закупорил нефтяную скважину.

Однако результаты независимого расследования показывают, что взрыв вырвавшегося из скважины метана парализовал все системы, был разрушен командный отсек, команда погрузилась в панику и хаос, не получая указаний, и стремилась попасть на спасательные шлюпки [18]. Датчики показывали, что ни один из двигателей и рулевых систем не функционируют. Через некоторое время платформа погрузилась в воду.

Экологические последствия аварии оказались страшными (Рисунок 1.6). Флоре и фауне был нанесен колоссальный ущерб.

Рисунок 1.6 - Нефть на поверхности воды

В итоге мы имеем те же компоненты причин катастрофы, что и в предыдущих случаях: неправильные проектные решения, некомпетентность персонала, средства контроля безопасности не сработали.

По данным Центра общественной безопасности, к моменту аварии на заводах British Petroleum было зафиксировано 851 нарушение техники

безопасности и почти все были признаны Управлением охраны труда США «сознательными» [19].

Представляет интерес принцип, по которому в мировой практике относительно опасных производственных объектов, реализуют обеспечение безопасности. В России, США и промышленно развитых странах Европы вопросы промышленной безопасности решаются в рамках государственно - частного партнерства (ГЧП) [20]. В России преобладает государственный компонент, а в других развитых странах частный. Экспертиза безопасности, как конкретное заключение по объекту, выполняется негосударственными предприятиями, получившими лицензию на этот вид деятельности. При этом в России реализуется обязательная регистрация Ростехнадзором. В США основой системы является обеспечение безопасности наемных работников, поэтому вопросы промышленной безопасности относятся к компетенции Управления охраны труда Министерства труда. Действуют так называемые добровольные программы производственной безопасности. В противовес существует система штрафов, в случае если проверяющая комиссия обнаруживает несоответствия правилам. Причем эти штрафы достаточно чувствительные [20].

В странах Евросоюза система обеспечения промышленной безопасности отнесена к компетенции Европейской комиссии, отделенной от правительств государств. Практической деятельностью занимается международная некоммерческая организация, объединяющая 29 независимых сертификационных органов из 22 стран, которые аккредитованы органами государственной власти стран Евросоюза. В компетенцию этих органов входит сертификация, контроль и надзор [20].

Европейская комиссия наделяет профильные технические комитеты экспертными полномочиями по вопросам промышленной безопасности и стандартизации.

Отмечается, что такая динамично развивающаяся страна как Китай, имеет достаточно низкий уровень организации в области обеспечения промышленной

безопасности [21]. Наблюдается пренебрежение правилами охраны труда и, как результат, имеет место большое число аварий с человеческими жертвами.

Таким образом, регулирование в области промышленной безопасности имеет схожие алгоритмы в различных странах, однако результаты регулирования отличаются.

В России развивается иной подход: определяется допустимые уровни рисков для различных категорий опасных техногенных объектов. Эта концепция изложена в фундаментальном многотомном труде «Безопасность России» [22-32]. В работе [33] показано, что еще в конце 90-х годов прошлого столетия был сформулирован тезис о том, что «разрыв между потенциальной опасностью вновь созданных сложных технических систем и возможностями парировать эту опасность усилиями современной науки, конструкторских и технологических бюро, служб государственного надзора будет возрастать по мере развития технического прогресса во всем мире». И последующие годы подтвердили правоту этого тезиса. Отмечается, что в Российской Федерации стабильно фиксируется 350-500 техногенных катастроф, но общий ущерб от них возрастает. Расчетные оценки рисков не отличаются надежностью в связи с отсутствием достоверной статистической информации (не более 0,01% от всех предсказаний) [33].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Сунгатуллин Искандер Равилевич, 2022 год

- -

- *

О 100 200 300 400 500 600 700 800 900 БС (мкВ'мкс)чв, "Пте (сек)

В)

а) композиционный материал; б) ПВХ-пленка; в) металлический образец с дефектом заполненным композитом и покрытый пленкой Рисунок 3.11 - Формирование энергии импульса АЭ в процессе

деформирования

Эксперименты показывают, что ряд акустических сигналов, которые генерируются при разрушении металлических материалов с трещинами, заполненными композиционным материалом, могут использоваться как диагностические при контроле объекта, работающего с трещиной.

3.2 Композиционные материалы в СВЧ поле

При использовании прогрессивной технологии нанесения ремонтного изоляционного покрытия из ПВХ, обработанного в поле СВЧ-излучения, необходимо изучить влияние излучения на композиционный материал. В качестве показателя, по которому оценивалось влияние СВЧ-излучения, была выбрана ударная вязкость образцов. Ударная вязкость материала комплексно характеризует как прочностные свойства, так и их трещиностойкость. В Таблицах 3.3-3.5 представлены результаты изучения характера разрушения при ударной нагрузке композиционного материала с различным составом наполнителей и значением мощности излучения. Интерес к изучению реакции композиционного материала на внешнее излучение связано с тем, что наполнители, как на микрометрическом, так и нано масштабном уровне являются магнитами. В процессе экспериментов по подбору наполнителей для композитов [69], было отмечено, что образцы с магнитными наполнителями в жидком виде реагировали на внешний магнит. Однако по мере перехода в твердое состояние реакция на магнитное поле ослабевала и, уже в твердом состоянии, реакция не была зафиксирована. В связи с этим при обработке композиционного материала излучением различной мощности возможно несколько вариантов реакции. В случае влияния СВЧ-излучения на поверхностные слои различия ударной вязкости могут быть незначительными. Наличие в композиционном материале нано частиц влияет на объемную структуру материала.

Из данных Таблицы 3.3 видно, что при самой низкой мощности излучения ударная вязкость композиционного материала с наночастицами уменьшается на 10% по сравнению с необработанным материалом.

Таблица 3.3 - Результаты испытаний на ударную вязкость

Соотношение компонентов КМ Обработка, Ватт Сред. знач. Velocity variation, % Peak force, (N) Total energy, (J) Total deform, (mm) Res. I (kj/m2)

Эпоксидная смола -83 % Отвердитель - 16 % Разбавитель (магнитные наночастицы + керосин)- 1 % Наполнитель - 0,05 гр на 1 мл. жидкой фазы 400 0,033 345,427 0,035 0,184 4,81

0,033 355,715 0,035 0,176 4,71

0,023 304, 276 0,026 0,159 3,52

0,022 299,132 0,025 0,159 3,26

Ср. 0,028 326,138 0,030 0,170 4,08

Нет обработки 0,027 319,708 0,030 0,184 3,91

0,032 309,420 0,037 0,230 4,95

0,036 371,146 0,038 0,205 5,14

0,028 309,420 0,032 0,197 4,32

Ср. 0,031 327,424 0,034 0,204 4,58

Эпоксидная смола -83 % Отвердитель - 16 % Наполнитель - 0,05 гр на 1 мл. жидкой фазы 400 0,014 242,550 0,013 0,159 2,54

0,017 227,118 0,022 0,176 2,82

0,013 211,686 0,018 0,168 2,30

0,022 283,701 0,026 0,184 3,41

Ср. 0,016 241,264 0,020 0,172 2,77

Нет обработки 0,030 355,715 0,032 0,176 4,37

0,022 299,132 0,024 0,147 3,19

0,023 237,406 0,030 0,230 3,90

Ср. 0,025 297,418 0,029 0,184 3,82

Таблица 3.4 - Результаты испытаний на ударную вязкость

Соотношение компонентов КМ Обработка, Ватт Сред. знач. Velocity variation, % Peak force, (N) Total energy, (J) Total deform, (mm) Res. I (kj/m2)

Эпоксидная смола -83 % Отвердитель - 16 % Разбавитель (магнитные наночастицы + керосин)- 1 % Наполнитель - 0,05 гр на 1 мл. жидкой фазы 560 0,030 350,571 0,033 0,184 4,37

0,024 293,988 0,028 0,193 3,73

0,014 201,399 0,019 0,168 2,52

Ср. 0,023 281,986 0,027 0,182 3,54

Нет обработки 0,036 386,578 0,039 0,205 5,11

0,027 304,276 0,031 0,193 3,96

0,032 350,571 0,035 0,193 4,61

0,011 180,823 0,022 0,293 2,89

Ср. 0,027 305,562 0,032 0,221 4,14

Эпоксидная смола -83 % Отвердитель - 16 % Наполнитель - 0,05 гр на 1 мл. жидкой фазы 560 0,010 268,269 0,029 0,465 3,77

0,015 237,406 0,019 0,138 2,31

0,019 232,262 0,047 0,674 4,76

0,021 196,255 0,044 0,587 4,50

Ср. 0,016 233,548 0,034 0,466 3,83

Нет обработки 0,035 386,578 0,037 0,189 4,79

0,034 396,866 0,036 0,184 4,62

0,027 221,974 0,046 0,519 4,91

0,074 402,009 0,085 0,553 8,05

Ср. 0,043 351,857 0,051 0,361 5,59

Таблица 3.5 - Результаты испытаний на ударную вязкость

Соотношение Обработка, Сред. Velocity Peak Total Total Res. I

компонентов КМ Ватт знач. variation force, (N) energ deform, (kj/m2)

, % y, (J) (mm)

Эпоксидная смола - 83 % Отвердитель - 16 % Разбавитель (магнитные наночастицы + керосин)- 1 % Наполнитель - 0,05 гр на 1 мл. жидкой фазы 800 0,020 412,297 0,038 0,473 4,92

0,029 340,283 0,033 0,193 4,39

0,018 237,406 0,021 0,155 2,56

0,007 288,844 0,027 0,473 3,60

Ср. 0,019 319,708 0,030 0,324 3,87

Нет обработки 0,029 329,995 0,032 0,180 4,21

0,027 283,701 0,030 0,180 3,98

0,024 283,701 0,028 0,184 3,70

0,026 304,276 0,030 0,184 3,81

Ср. 0,027 300,418 0,030 0,182 3,92

Эпоксидная смола - 83 % Отвердитель - 16 % Наполнитель - 0,05 гр на 1 мл. жидкой фазы 800 0,023 304,276 0,027 0,168 3,06

0,016 232,262 0,021 0,168 2,63

0,023 304,276 0,027 0,193 3,48

Ср. 0,021 280,271 0,025 0,400 2,88

Нет обработки 0,028 350,571 0,031 0,180 4,02

0,026 309,420 0,030 0,193 3,83

0,024 335,139 0,026 0,147 3,36

0,031 360,859 0,033 0,180 4,30

Ср. 0,027 338,997 0,030 0,175 3,88

В отсутствии нанокомпонентов снижение становится ощутимым и достигает 27%. Такая же тенденция наблюдается при увеличении мощности излучения до 560 Вт (Таблица 3.4). При максимальных для эксперимента значениях мощности излучения (Таблица 3.5) ударная вязкость композиционного материала без наночастиц уменьшается, достигая значения 2,88, обозначая экстремум. Более наглядно результаты эксперимента можно рассмотреть на гистограммах (Рисунки 3.12-3.16).

4,075 ■ 1 3,87 4,2 3,83 4,5

3,] 16 1 2,77 2,88

ГИБРИДНЫЙ КМ КМ

■ 400 ■ 560 ■ 800 ■ нет обработки

Рисунок 3.12 - Ударная вязкость (кДж/м2)

0,028 0,028

ГИБРИДНЫЙ КМ КМ

■ 400 ■ 560 ■ 800 ■ нет обработки

Рисунок 3.13 - Изменение скорости (%)

ГИБРИДНЫЙ КМ КМ

■ 400 ■ 560 ■ 800 ■ нет обработки

Рисунок 3.14 - Рисунок 3 - Пиковая сила (Н)

ГИБРИДНЫЙ КМ КМ

■ 400 ■ 560 ■ 800 ■ нет обработки

Рисунок 3.15 - Общая энергия (Дж)

ГИБРИДНЫИ КМ

КМ

400 ■ 560 ■ 800 ■ нет обработки

Рисунок 3.16 - Общая деформация (мм)

Из полученных зависимостей видно, что ударная вязкость имеет разнонаправленные экстремумы на зависимостях от мощности СВЧ-излучения. Однокомпонентный КМ имеет максимум ударной вязкости на мощности излучения 560 Вт, а гибридный имеет при этом значении минимум.

В экспериментах было отмечено, что температура образцов при СВЧ обработке в зависимости от мощности излучения изменялась не одинаково для однокомпонентного и гибридного КМ. Для однокомпонентного КМ температура разогрева изменилась от 28 оС при мощности обработки 400 Вт до 37 оС при 800 Вт. В гибридном КМ температура, измеренная тепловизором, изменилась с 48 оС при минимальной мощности до 75 оС при максимальной. Этот эффект может повлиять на релаксацию некоторых внутренних напряжений в объеме, возникших при фазовом превращении. На это указывает незначительное изменение твердости на поверхности образцов из гибридного КМ (Рисунок 3.17).

На диаграммах разрушения при общей их схожести (Таблица 3.6), наблюдаются небольшие различия. Для КМ без обработки в СВЧ поле наблюдаются более высокие амплитуды колебания и меньшие частоты. После обработки амплитуды уменьшаются, а частоты увеличиваются. Возможно, это связано с некоторым изменением структуры в результате действия излучения, что требует дальнейшего изучения.

ГИБРИДНЫЙ КМ КМ

■ 400 ■ 560 ■ 800 ■ нет обработки

Рисунок 3.17 - Твердость, НЖЛ5Т

В целом можно констатировать, что СВЧ обработка незначительно повлияла на механические характеристики композиционного материала.

Таблица 3.6 - Диаграммы разрушения КМ при ударной нагрузке

Соотношение компонентов

КМ_

Эпоксидная смола - 83 % Отвердитель - 16 % Разбавитель (магнитные наночастицы + керосин) - 1 % Наполнитель - 0,05 гр на 1 мл. жидкой фазы

Продолжение Таблицы 3.6

Эпоксидная смола - 83 % Отвердитель - 16 % Наполнитель - 0,05 гр на 1 мл. жидкой фазы

При небольших докритических размерах трещин эффект удерживания их берегов не ухудшится. Другим вариантом решения задачи является применение в качестве наполнителя нано углерод в виде фуллеренов [69].

Выводы по главе

1 Впервые показано, что при деформировании композиционного материала на эпоксидной основе с наполнителями разного масштабного уровня [69] по схеме одноосного растяжения формируются акустические сигналы с амплитудой в интервале 50-90 дБ, а пленка ПВХ 100 и более дБ. Полученные интервалы согласуется с исследованиями других авторов.

2 В упругой области деформирования композиционный материал не генерирует АЭ сигналы, что указывает на его достаточную прочность для удерживания берегов трещины. Поскольку при проектировании объекта

обеспечивается его работа в упругой области деформирования, применение КМ формирующегося в полости трещины, уменьшает риски внезапного разрушения.

3 Суммарный выброс АЭ сигналов интенсифицируется в момент разрушения КМ, а пленка ПВХ не генерирует сигналы, что позволяет судить о состоянии КМ в процессе эксплуатации. Однако при интерпретации результатов анализа АЭ необходимо учитывать, что разрушающийся металл генерирует выбросы АЭ сигналов на 2 порядка величины больше. Для контроля за состоянием КМ необходимо ставить фильтры таким образом, чтобы фиксировались амплитуды в интервале от 50 до 90 дБ.

4 Впервые изучено влияние СВЧ-излучения на свойства КМ на эпоксидной основе с гибридным наполнителем [69]. Влияние СВЧ-излучения на механические характеристики композита изучали на примере изменения ударной вязкости. При самой низкой мощности излучения ударная вязкость композиционного материала с наночастицами в качестве наполнителя уменьшается на 10% по сравнению с необработанным материалом. В отсутствии нано компонентов снижение становится ощутимым и достигает 27%. Такая же тенденция наблюдается при увеличении мощности излучения до 560 Вт.

5 Эксперименты показали, что ударная вязкость имеет разнонаправленные экстремумы на зависимостях от мощности СВЧ-излучения. Однокомпонентный КМ имеет максимум ударной вязкости на мощности излучения 560 Вт, а гибридный имеет при этом значении минимум. Такой результат позволяет сделать вывод, что можно подобрать наполнитель, который может нивелировать воздействие излучения при обработке ПВХ пленки в процессе нанесения на трубопровод.

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА КОНТРОЛЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ С ТРЕЩИНАМИ

4.1 Комплексный критерий безопасности

Наиболее сложно контролировать надежность объектов, у которых требуется отслеживать состояние металла на большой площади. К таким объектам прежде всего относятся трубопроводные системы и резервуары. Разрушение резервуаров приводит к масштабным катастрофическим последствиям. Так, например, известное и резонансное разрушение резервуара в Норильске, сравнивают по масштабам с катастрофой в Мексиканском заливе, описанной в первой главе диссертации.

На Рисунке 4.1 показаны фрагменты территории катастрофы, которую эксперты оценивают как крупнейший объем нефтепродуктов, попавший в экосистему в арктической зоне территории, прилегающей к Северному ледовитому океану (май 2020 года) [140].

Рисунок 4.1 - Фрагменты катастрофы в Норильске [140]

В результате проявления усталостных явлений, обусловленных операциями налива и слива продукта, коррозионных явлений, а также наличия дефектов в сварных соединениях формируются трещины, как это показано на Рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 - Трещина в сварном соединении

Все производственные объекты, которые относятся к опасным, имеют специфические конструкционные особенности и индивидуальные условия изменения внешних условий. Наличие в конструкции трещин докритического размера при изменении внешних условий могут перейти в разряд развивающихся, как это случилось при снижении температуры окружающей среды с большой скоростью [141].

С целью отработки различных сценариев возможного поведении конструкции проводят моделирование напряженно-деформированного состояния и при введении в модель реальных геометрических особенностей и механических характеристик связанных с накоплением повреждений, формируют цифровой двойник (Рисунок 4.3).

То же самое можно сказать и о трубопроводных системах. При их эксплуатации также изменяются рабочие параметры и внешние условия [143,144], причем накопление повреждений происходит на различных масштабных уровнях конструкционного материала [145-147], что затрудняет прослеживать историю происхождения дефекта. Это в свою очередь требует повышения чувствительности средств диагностирования [148-150]. Использование

детерминированных методов расчета прочности не гарантирует надежности функционирования объекта вследствие неоднозначности начальных условий [151], разброса в значениях механических характеристик для сталей одной и той же марки. Поэтому при оценке возможности эксплуатации объекта с трещиной необходимо пересчитывать параметры предельных состояний [152].

Необходимость контроля большой площади опасных объектов потребовало совершенствования диагностических систем. В связи с этим стали фиксировать большое число дефектов. Так, например, в работе [153] показано, что при обследовании одного из газопроводов длиной 62 км, из изученных 5560 труб на 1321 обнаружено трещины, образовавшиеся по механизму коррозионного растрескивания под напряжением (КРН), причем в среднем обнаружено более 170 дефектных участков на километр, а механизм этого явления до конца не ясен [154]. При КРН, дефектная зона формируется большим числом трещин (до нескольких сотен) [155], размеры которых достигают 150 мм и глубиной соизмеримой с толщиной стенки, а старение конструкционного материала приводит к снижению времени инкубационного периода КРН [156] и порогового напряжения разрушения.

Рисунок 4.3 - Цифровой двойник резервуара [142]

Трубопроводы и резервуары являются сварными конструкциями с большой протяженностью сварных швов. Наличие развивающихся коррозионных процессов может ухудшить такой показатель как ударная вязкость [157-159], однако, как отмечают исследователи [160], что трещины, которые не превышают по глубине 30% от толщины стенки оболочки, при устранении воздействия среды могут быть не опасными с точки зрения разрушения. Исследования внутритрубными дефектоскопами выявило наличие так называемых «стабилизированных дефектов» - коротких трещин, которые не развиваются во времени [161].

Такая неоднозначность в поведении трещин требует поиска комплексных подходов к обеспечению безопасности эксплуатации объектов с трещинами.

Для любого опасного производственного объекта с целью предотвращения аварии необходимо обеспечить прочность, долговечность и живучесть конструкции. Рассмотрим критерии оценки этих параметров. Для обеспечения прочности должно выполняться условие:

ан / ас < 1, (1)

где ан - номинальные напряжения, МПа;

ас - критические напряжения, МПа.

Номинальные напряжения должны учитывать напряжения, возникающие от внутреннего давления в трубопроводе, изгибные напряжения от движения грунта. В качестве критических напряжений используются параметры материала предел текучести и предел прочности. Когда напряжения оказываются в упругопластической зоне, следует переходить к использованию деформационных критериев.

Для учета накопления повреждений от циклических нагрузок можно использовать критерий:

N / N < 1,

(2)

где N - текущее количество циклов нагружения;

N - критическое число циклов соответствующее возникновению трещины. Существующие дефекты, обнаруженные в процессе дефектоскопии, необходимо учитывать соответствующим критерием:

Ъ ^ < 1, (3)

где ^ - длина дефекта;

^ - критическая длина дефекта.

Для цилиндрической оболочки номинальные напряжения рассчитываются по безмоментной теории:

ан = PD/2S, (4)

где P - внутреннее давление, МПа; D - внутренний диаметр, м; s - толщина оболочки, м.

Количество циклов нагружения до возникновения трещины рассчитывается по уравнению Лэнджера [162]:

N = [0,25 1п(1/1-¥)^ - (0,4ав/Е)]ш, (5)

где ¥ - относительное сужение; sa - амплитуда деформаций; ав - предел прочности, МПа; Е - модуль упругости материала, МПа; m - константа материала.

Критическую длину трещины можно рассчитать по формуле:

и = 0,32 (К1с / ас)2,

(6)

где ^ - критическая длина трещины, м;

К1с - критический коэффициент интенсивности напряжений, МПа м0,5;

ас - критические напряжения, МПа.

Далее мы используем объемные диаграммы, которые в данном случае строим в координатах прочности, долговечности и живучести. Важно обеспечить живучесть конструкций, поскольку в мировой практике, как упоминалось выше, допускается возможность их эксплуатации при наличии трещин. В ряде стран, в том числе России, используются нормативные документы, регламентирующие такое положение. Тройные диаграммы демонстрируют возможность реализации критической ситуации, когда отдельно все критерии меньше единицы.

Рисунок 4.4 - Диаграмма критических состояний объекта до (а) и после (б)

заделки трещины композитом

В соответствии с Рисунком 4.4 можно написать уравнение плоскости, которое известно, как уравнение Пальмгрена-Майнера. Это и будет критерием совокупной реализации триады прочность - долговечность - живучесть для (а) и (б):

ан / ас + N1 / N0 + 1: /1с < 1

(7)

РВ/2б ас + N1 / [0,25 1п(1/1-¥)/еа -(0,4ав/Е)]1/т + 1! / 0,32 (Кь / ас)2 < 1 (8)

Уравнения типа (8) могут прогнозировать поведение индивидуального опасного объекта. И не только прогнозировать, но и регулировать. Покажем это на примере конструкции, которая имеет трещину. В работах [69, 70] показано, что закрепление берегов трещины композитным материалом может увеличить К1с в два раза. Это указывает на возможность уменьшения третьего слагаемого уравнения (А). Метод вакуумирования полости трещин позволяет заполнить ее жидкой фазой с последующим переходом в твердую фазу и адгезионным взаимодействием с поверхностью трещины. Изменение К1с позволяет трансформировать диаграмму на рисунке (Рисунок 4.4, б).

4.2 Моделирование поведения трещины в резервуаре

В качестве примера рассмотрена модель резервуара, в области сварного шва, которого, между первым и вторым поясами, обнаружена трещина. Такие трещины чаще всего обнаруживаются в резервуарах, как это показано на Рисунке 4.5.

Автором, Д.Д. Силвой и В.А. Гафаровой для моделирования был использован резервуар емкостью 5 000 м3, изготовленный из стали 09Г2С. Резервуар предназначен для хранения вакуумного газойля (плотность 950 кг/м3). Предусмотрено избыточное давление 2 кПа, вакуум 2.45кПа, прибавка на коррозию 3 мм, снеговая нагрузка 1,5 кПа, ветровая нагрузка 0,3 кПа, максимальный уровень налива продукта 16119 мм, температурный интервал 50-75 оС.

Рисунок 4.5 - Пример дефекта в сварном шве между первым и вторым

поясами резервуара

Моделирование осуществлялось в программном комплексе Abaqus CAE. Трехмерный вид РВС показан на Рисунке 4.6.

Рисунок 4.6 - 3D вид РВС

При визуально-измерительном контроле и дефектоскопии на стенке резервуара обнаружена меридиональная трещина в районе сварного шва между первым и вторым поясами. Трещина имела размер 15 мм в длину и глубину 10 мм на первом поясе и 6 мм на втором. Раскрытие берегов трещины 1 мм.

Поскольку в диссертационной работе не ставилась задача моделирования объекта с трещиной и результаты не выносятся как новый научный результат, то модель используется как иллюстрация к разработке алгоритма диагностирования объекта.

В таблицах 4.1 и 4.2 показаны давление столба жидкости и толщины стенок девяти поясов резервуара.

Таблица 4.1 - Давление столба жидкости

Номер пояса Высота (И), м Гидравлическое давление, Па Гидравлическое давление, МПа

1 16,119 150221 0,150

2 14,129 131675 0,132

3 12,139 113129 0,113

4 10,149 94583 0,095

5 8,159 76037 0,076

6 6,169 57492 0,057

7 4,179 38946 0,039

8 2,189 20400 0,020

9 0,199 2000 0,002

Таблица 4.2 - Толщины поясов стенки

н/н 1 2 3 4 5 6 7 8 9

81, мм 21 17 15 14 12 11 9 9 9

На Рисунке 4.7 показана модель трещины, которая пересекает сварной шов между первым и вторым поясами.

Рисунок 4.7 - Модель вертикальной трещины пересекающей сварной шов

Далее на Рисунке 4.8 показаны заданные при моделировании граничные условия и нагрузки, в качестве которых рассматривали давление столба жидкости и ветровую нагрузку. Далее была построена конечно-элементная модель корпуса резервуара, которая демонстрируется (Рисунок 4.9).

' ЩВк ]

■1 ь

х

Рисунок 4.8 - Конечно-элементная модель стенки РВС

Далее были произведены расчеты напряженно-деформированного состояния (Рисунок 4.9).

Э, М«85

БМЕй, (*ас1юп ■ -1.0) {Ау9гада-сотри(9)

1 +1.460е+02 + 1.3389+02

+1.21б#+о2 +1 095е+02 И +9 7329+01 Я +8.5159+01 Щ +7.2999+01 1 +6.0829+01 +4.8669+01 +3.6499+01 +2 4339+01

+ 1.2168+01 т

+0.0009+00

■■■■■■■■■■■■■■■■ ¡■■■■■■■■■■■■■■а

ншшиини (■■(■■■■■■■■•1Н

ттишини ================

^^ "■•■■■■■шмтняраянншв

""ЧЦЦц...--------------' ■«■■■■■■О' ,,«»!■"""

: Рогга-1.0(1Ь 8Л»«»—МЦМЧГ»МЯЙ»адндИО^^аойагД Типа^ШЛ—ш

Рисунок 4.9 - Напряженно-деформированное состояние резервуара от действия

внешних воздействий и рабочих условий

На Рисунке 4.10 показана встроенная трещина в конечно-элементную модель.

Рисунок 4.10 - Встроенная трещина в конечно-элементную модель

Расчеты возможного продвижения трещины проводили при различных напряжениях и температуре в интервале 50-75 оС. В упругой области деформирования при напряжениях 138 МПа рост трещины не наблюдается. Критическая длина трещины для этих условий при значении критического коэффициента интенсивности напряжений 0,026 м. Далее при приближении напряжений к пределу текучести при напряжениях 298 МПа также рост трещины не наблюдается. Незначительная величина прироста трещины может позволить эксплуатировать резервуар длительное время. Однако при расчетах не учитывали накопление повреждений от циклических нагрузок, связанных с опорожнением и наполнением резервуара.

Для выяснения условий возможного быстрого развития трещины провели моделирование с использованием параметра STATUSXFEM, скалярной переменной, показывающей степень повреждения внутри элемента. Для полностью поврежденного элемента значение этой переменной равно 1. Точно так же элемент без трещины внутри имеет значение 0. Значение от 0 до 1 указывает на частичное повреждение или трещину.

Для упрощения модели полная геометрия была смоделирована с использованием только одной толщины равной 21 мм, с толщиной трещины равной 1 мм, глубиной 5 мм и длиной 15 мм на первом этапе. Затем была

проанализирована новая модель с толщиной стенки 21 мм для первого пояса и 17 мм для второго пояса при тех же условиях нагружения (Рисунок 4.11).

S, Mlses

SNEG, (fraction = -1.0) (Avg: 75%) I—г +8 738e+05 Ы- +е,009е+05 Ш- +7,281е+05

■ +$,553е+05

■ +5В25е+05 Ш- +5,097е+05 М- +4.369е+05 _ +3,641е+05 9 +2.913е+05 Я- +2,184е+05 РЩ- +1.45бе+05 h4 +7281е+04 I—L +0,000е+00

"Ч5К!

..«■»••■SI

«шинами .liimmaaaai .•••■■■•■■■■■■■■■а

ли.......питии

MlllllllllllillllMIII

ihiihiiiiiiiiiiiikii

^aaSSl.. !

illHHHl

■■■■■aaaaaak.

Mi*

ISSSKSESSSSr

ODB: Experience-2.odb Abaqus/Standard 6.14-1 Sat May 22 23:20:05 Russia TZ 4 Standard Time 2021

Рисунок 4.1 1 - Распределение напряжений в стенке резервуара

Через 47 с нагружения прирост трещины показан на Рисунке 4.12.

Рисунок 4.12 - Расположение трещины через 47 с

При достижении критической длины трещины размер ее растет быстро, со скоростью, не подлежащей контролю. Так, для изучаемого объекта после

страгивания трещины через 60 секунд трещина преодолеет всю длину второго пояса резервуара.

Сложность использования методов прогнозирования поведения трещины заключается в том, что механические характеристики сталей одной и той же марки могут существенно различаться. Предел прочности для стали 09Г2С может изменяться в интервале от 430 до 500 МПа. Критический коэффициент К1с может также изменяться в широких пределах. В работе [163] для стали 09Г2С дается значение К1с = 60 МПа м0,5. Для той же марки стали авторы [164] дают значения критического коэффициента в пределах 24-37 МПа м0,5. Экспериментально полученные значения К1с Гафаровой В.А. [69] дают среднее значение 40,6 МПа м0,5. Такой разброс важных для расчета характеристик не позволяет однозначно принимать решение о возможном достижении критического значения длины трещины. Расчетные значения критической длины трещины для изучаемой стали могут изменяться в пределах 5-12 мм.

Моделирование поведения трещины в стенке резервуара позволяет сделать вывод о том, что трещины докритического размера возможно контролировать и визуальным осмотром, и средствами диагностики.

Разработан следующий алгоритм (Рисунок 4.13):

1 Выявление трещины методами дефектоскопии.

2 Оценка механических характеристик металла объекта неразрушающими методами, например, методами твердометрии.

3 Расчет критического размера трещины.

4 Докритическую трещину заполнить композитом.

5 Установить 2 датчика АЭ контроля (Рисунок 4.14).

6 Отслеживать появление акустических сигналов с амплитудой более 50 дБ (Рисунок 4.15).

7 Принятие решения о дальнейшей эксплуатации.

Рисунок 4.13 - Алгоритм оценки состояния объекта с трещиной в процессе

эксплуатации

Рисунок 4.14 - Установка контрольных датчиков АЭ

Рисунок 4.15 - Область контроля амплитуды акустических сигналов

Нарастание сигналов АЭ амплитудой больше 50 дБ будет означать разрушение композиционного материала и необходимость проведения дефектоскопии, с последующим ремонтом объекта.

Выводы по главе

1 Разработан трехпараметрический критерий для контроля техногенных рисков, включающий в себя параметры прочности, долговечности и живучести конструкции.

2 Средствами моделирования на примере резервуара с трещиной показана возможность оценки состояния конструкции по расчетным значениям критического размера трещины и характеру амплитуды генерируемых сигналов акустической эмиссии.

3 Разработан алгоритм оценки состояния объекта с трещиной в процессе эксплуатации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 Разработан алгоритм обеспечения безопасной эксплуатации объектов нефтегазовых технологий с использованием гибридных композиционных материалов, формирующихся в полости трещины и акустико-эмиссионного контроля за целостностью композиционного материала по параметру уровня амплитуды генерируемого сигнала.

2 На основании уравнения суммирования повреждений Пальмгрена -Майнера предложен комплексный критерий для оценки критического состояния опасного производственного объекта, который позволяет использовать объемные диаграммы, основанные на учете особенностей реализации прочности, долговечности и живучести.

3 Показано, что при деформировании и разрушении гибридного композиционного материала на эпоксидной основе с наполнителями разного масштабного уровня по схеме одноосного растяжения формируются акустические сигналы с амплитудой в интервале 50-90 дБ, суммарный выброс АЭ сигналов также интенсифицируется в момент разрушения КМ и указанные параметры служат диагностическим признаком наступления предельного состояния и требует принятия решения о выводе объекта из эксплуатации.

4 Показано, что в упругой области деформирования композиционный материал не генерирует АЭ сигналы, что указывает на его достаточную прочность для удерживания берегов трещины. Поскольку при проектировании объекта обеспечивается его работа в упругой области деформирования, применение КМ формирующегося в полости трещины, уменьшает вероятность внезапного разрушения.

5 Показано, что при использовании СВЧ-технологии для повышения эксплуатационных свойств защитной ПВХ пленки при ее нанесении, не снижаются механические свойства КМ, находящегося в полости трещины, в случае использования в качестве наполнителя нано размерные частицы оксида железа.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Абагян, А.А., Асмолов, В.Г., Гуськова, А.К. Информация об аварии на Чернобыльской АЭС и её последствиях, подготовленная для МАГАТЭ / А.А. Абагян, В.Г. Асмолов, А.К. Гуськова // Атомная энергия. - 1986. - Т. 61. - Вып. 5. - С. 301-320.

2 Владимиров, В.А. Катастрофы конца XX века [Текст] / В.А Владимиров. - М.: Геополитика, 2001. - 423 с.

3 Авария на Чернобыльской АЭС [Электронный ресурс] https: //ru.wikipedia. о^/шМ/Авария_на_Чернобыльской_АЭС (дата обращения 25.08.2019).

4 В Японии воду с АЭС «Фукусима-1» решили сбросить в океан [Электронный ресурс] https://tvzvezda.ru/news/202141348-uxS7n.html (дата обращения 25.08.2019).

5 Technical Knowledge of the Accident at Fukushima Daiichi Nuclear Power Station of Tokyo Electric Power Co. / Nuclear and Industrial Safety Agency. - 2012. - 84 p.

6 Арутюнян, Р.В., Большов, Л.А., Боровой, А.А., Велихов, Е.П. Системный анализ причин и последствий аварии на АЭС «Фукусима-1» [Текст] / Р.В. Арутюнян, Л.А. Большов, А.А. Боровой, Е.П. Велихов. -М.: ИБРАЭ РАН, 2018. - 408 с.

7 Скрябина, М.С. Влияние аварии на АЭС «Фукусима-1» на планы государств восточной Азии по развитию «Мирного атома» / М.С. Скрябина // Вестник МГИМО университета. - 2011. - № 4(9) - С. 31-32.

8 The official report of The Fukushima Nuclear Accident Independent Investigation Commission. Executive summary / The National Diet of Japan. -2012. - 88 p.

9 Фукусима. Хронология событий аварии [Электронный ресурс] https://www.sites.google.com/site/adernyekatastrofy/fukusima-hronologia-sobytij-avarii (дата обращения 13.09.2020).

10 Юкия, Амано. Доклад генерального директора МАГАТЭ об аварии на АЭС Фукусима-Дайити [Текст] / Амано Юкия. - V.: Vienna International Centre, 2015. - 278 с.

11 Техногенная катастрофа на Саяно-Шушенской ГЭС [Электронный ресурс]https://news.rambler.ru/other/39405321/?utm content=news media&u tm medium=read more&utm source=copylink (дата обращения

13.09.2020).

12 Карпик, А.П., Епифанов, А.П., Стефаненко, Н.И. К вопросу о причинах аварии и оценка состояния арочно-гравитационной плотины Саяно-Шушенской ГЭС / А.П. Карпик, А.П. Епифанов, Н.И. Тефаненко // Гидротехническое строительство. - 2011. - № 2. - С. 24-28.

13 Причины аварии на Саяно-Шушенской ГЭС. Выводы Ростехнадзора [Электронный ресурс] https://www.vesti.ru/article/2225258 (дата обращения 10.04.2020).

14 Ботвина, Л.Р., Петерсен, Т.Б., Тютин, М.Р. Акустическое затишье как диагностический признак предразрушения / Л.Р. Ботвина, Т.Б. Петерсен, М.Р. Тютин // Доклады академии наук. - 2018. - Т. 479. - № 5. -С. 514-518.

15 Бхопальская катастрофа [Электронный ресурс] https://ru.wikipedia.org/wiki/Бхопальская_катастрофа (дата обращения

14.01.2021).

16 BP назвала истинные причины аварии в Мексиканском заливе [Электронный ресурс]

https://www.rbc.ru/society/08/09/2010/5703dde99a79470ab5024ac5 (дата обращения 11.07.2019).

17 Авария в Мексиканском заливе: хроника событий и экологические последствия [Электронный ресурс] https://politikus.ru/events/4556-avariya-v-meksikanskom-zalive-hronika-sobytiy-i-ekologicheskie-posledstviya.html (дата обращения 01.06.2018).

18 Катастрофа в Мексиканском заливе: как это было [Электронный ресурс]

https://www.bfm.ru/news/55863 (дата обращения 25.08.2017).

19 Взрыв на Deepwater Horizon: о последствиях одной из крупнейших техногенных катастроф в истории [Электронный ресурс] https://24tv.ua/ru/vzryv_na_deepwater_horizon_o_posledstvijah_odnoj_iz_kr upnejshih_tehnogennyh_katastrof_v_istorii_n1148558 (дата обращения 27.05.2019).

20 Зарубежный опыт обеспечения промышленной безопасности на военном производстве [Электронный ресурс] https://nvo.ng.ru/armament/2015-12-11/14_experience.html (дата обращения 10.03.2017).

21 Организация промышленной безопасности в Китае [Электронный ресурс] http://www.chinamodern.ru/?p=27414 (дата обращения 20.07.2019).

22 Махутов, Н.А. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Тематический блок «Безопасность железнодорожного транспорта». Научные основы техногенной безопасности железнодорожного транспорта [Текст] / Н.А. Махутов и д.р. - М.: Знание, 2020. - 720 с.

23 Махутов, Н.А. Задачи разработки и реализации системы управления промышленной безопасностью предприятия при эксплуатации технических устройств / Н.А. Махутов, А.П. Черепанов, М.В. Лисанов. -Безопасность труда в промышленности. - 2021. - № 2. - 15-19 с.

24 Махутов, Н.А. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. тематический блок «Безопасность железнодорожного транспорта». Раздел II. Техногенная безопасность подвижного состава железнодорожного транспорта [Текст] / Н.А. Махутов и д.р. - М.: Знание, 2021. - 488 с.

25 Махутов, Н.А. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Тематический блок «Безопасность железнодорожного транспорта». Том Раздел III Техногенная безопасность инфраструктуры железнодорожного транспорта [Текст] / Н.А. Махутов и д.р. - М.: Знание, 2021. - 488 с.

26 Махутов, Н.А. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Научные основы промышленной безопасности [Текст] / Н.А. Махутов и д.р. - М.: Знание, 2019. - 824 с.

27 Махутов, Н.А. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Безопасность средств хранения и транспорта энергоресурсов. Тематический блок «Национальная безопасность» [Текст] / Н.А. Махутов и д.р. - М.: Знание, 2019. - 928 с.

28 Махутов, Н.А. Научно-методическое обеспечение безопасности морских подводных трубопроводов с дефектами по критериям риска

/ Н.А. Махутов, А.М. Лепихин, В.В. Лещенко // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2021. - Т. 87. - № 6. - С. 45-53.

29 Махутов, Н.А. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Сводный том «Фундаментальные и прикладные проблемы комплексной безопасности» [Текст] / Н.А. Махутов и д.р. - М.: Знание, 2017. - 992 с.

30 Махутов, Н.А. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Управление ресурсом эксплуатации высокорисковых объектов. Тематический блок «Национальная безопасность» [Текст] / Н.А. Махутов и д.р. - М.: Знание, 2015. - 600 с.

31 Махутов, Н.А. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Системные исследования чрезвычайных ситуаций. Тематический блок «Национальная безопасность». Системные исследования чрезвычайных ситуаций [Текст] / Н.А. Махутов и д.р. - М.: Знание, 2015. - 864 с.

32 Фролов, К.В. Анализ рисков и управление безопасностью. Методические рекомендации. Серия. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты [Текст] / К.В. Фролов и

д.р. - М.: Знание, 2008. - 672 с.

33 Махутов, Н.А., Матвиенко, Ю.Г., Романова, А.Н. Проблемы прочности, техногенной безопасности и конструкционного материаловедения [Текст] / Н.А. Махутов, Ю.Г. Матвиенко, А.Н. Романова и д.р. -М.: Ленанд, 2018. - 720 с.

34 Махутов, Н.А. Обобщенные закономерности процессов деформирования и разрушения. Роль обоснования ресурса, живучести и безопасности уникальных объектов [Текст] / Н.А. Махутов. - М.: Знание. - 2016. - 76 с.

35 Махутов, Н.А. Фундаментальные исследования и прикладные разработки проблем комплексной безопасности [Текст] / Н.А. Махутова, Ф.Ф. Светик, М.М. Гаденин, В.Г. Макартумян. - М.: Знание. - 2018. -128 с.

36 Махутов, Н.А. Принцип практической целесообразности при нормировании индивидуального риска / Н.А. Махутов, Д.О. Резников, В.П. Петров // Безопасность в техносфере. - 2012. - № 6. - С. 7-11.

37 Тляшева, Р.Р. Мониторинг степени опасности производственных объектов нефтегазовой отрасли [Текст] / Р.Р. Тляшева, А.Г. Чиркова, И.Р. Кузеев - Уфа: Нефтегазовое дело. - 2008. - 258 с.

38 Давыдова, Е.В. Совершенствование метода расчета параметров потенциальной опасности оборудования установок нефтеперерабатывающих предприятий: дис. ... кан. техн. наук: 05.26.03 / Давыдова Екатерина Вадимовна; Уфимский государственный нефтяной технический университет. - Уфа, 2008. - 100 с.

39 Вахапова, Г.М. Оценка потенциальной опасности объектов технологических установок по интегральному параметру при прогнозировании аварийных ситуаций: дис. ... кан. техн. наук: 05.26.03 / Вахапова Гульнара Мунировна; Уфимский государственный нефтяной технический университет. - Уфа, 2002. - 128 с.

40 Буркина, Е.Н. Совершенствование системы управления безопасностью опасных производственных объектов на основе применения показателя абсолютной опасности: дис. ... кан. техн. наук: 05.26.03 / Буркина Екатерина Николаевна; Уфимский государственный нефтяной технический университет. - Уфа, 2009. - 132 с.

41 Москвичев В.В. Прикладные задачи конструкционной прочности и механики разрушения технических систем [Текст] / В.В. Москвичев и д.р. - Новосибирск: Наука, 2021. - 796 с.

42 Махутов, Н.А. Развитие фундаментальных и прикладных исследований в области машиноведения с использованием критериев прочности, ресурса, живучести и безопасности / Н.А. Махутов, М.М. Гаденин // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2018. - Т. 84. - № 10. - С. 41-52.

43 Лепихин, А.М., Махутов, Н.А., Шокин, Ю.И., Юрченко, А.В. Концепция риск-анализа технических систем с использованием цифровых двойников / А.М. Лепихин, Н.А. Махутов, Ю.И. Шокин, А.В. Юрченко // Вычислительные технологии. - 2020. - Т. 25. - № 4. - С. 99-113.

44 Идрисов, Р.Х. Анализ аварийности магистральных трубопроводов России / Р.Х. Идрисов, К.Р. Идрисова, Д.С. Кормакова // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. - 2019. - № 2. -С. 44-46.

45 Зорин, Е.Е. Разработка метода оперативной диагностики и прогнозирования остаточного ресурса, основанного на регистрации накопленной поврежденности металлом конструкции в процессе длительного нагружения / Е.Е. Зорин // Известия МГТУ «МАМИ». -2013. - Т. 4. - № 1 (15). - С. 142-148.

46 Зорин, Е.Е. Оперативная диагностика на базе процесса микровдавливания механических характеристик сварных конструкций в процессе длительной эксплуатации / Е.Е. Зорин, Н.Е. Зорин // Сварка и диагностика. - 2009. - № 5. - С. 25-29.

47 Зорин, А.Е. Научно-методическое обеспечение системы поддержания работоспособности длительно эксплуатируемых газопроводов: дис. ... докт. техн. наук: 25.00.19 / Зорин Александр Евгеньевич; Обществе с ограниченной ответственностью «Экспертно-Инжиниринговая Компания». - Москва, 2017. - 332 с.

48 Неганов, Д.А. Оценка влияния поверхностных трещиноподобных концентраторов напряжений на работоспособность магистральных трубопроводов / Д.А. Неганов, Е.Е. Зорин, Н.Е. Зорин // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. -2021. - № 11 (1). - С. 8-15.

49 Шоцкий, С.А. Анализ уровня риска линейного участка с учетом изменения прочностных свойств материала трубы в процессе эксплуатации магистрального нефтепровода / С.А. Шоцкий, С.Л. Голофаст // Безопасность Труда в Промышленности. - 2021. - № 3. -С. 7-14.

50 Голофаст, С.Л. Обоснование прочностной надежности и уровня риска для линейных участков магистрального нефтепровода с учетом статистического разброса толщины стенки трубы / С.Л. Голофаст, С.А. Шоцкий // Экспозиция Нефть Газ. - 2021. - № 1. - С. 62-66.

51 Голофаст, С.Л. Влияние статистического разброса толщины стенки трубы на коэффициент концентрации напряжений от коррозионного дефекта / С.Л. Голофаст // Экспозиция Нефть Газ. - 2021. - № 3. - С. 50-55.

52 Голофаст, С.Л. Оценка прочностной надежности магистрального газопровода с учетом фактических закономерностей распределения толщины стенки трубы / С.Л. Голофаст // Безопасность труда в промышленности. - 2020. - № 6. - С. 21-28.

53 Голофаст, С.Л. Мониторинг коэффициента запаса прочности линейных участков в различные годы эксплуатации магистрального газопровода / С.Л. Голофаст // Экспозиция Нефть Газ. - 2020. - № 3. - С. 48-52.

54 Голофаст, С.Л. Влияние статистического разброса предела текучести трубной стали марки 17Г1С на прочностную надежность магистральных газопроводов / С.Л. Голофаст // Безопасность труда в промышленности. -2019. - № 2. - С. 42-47.

55 Сызранцев, В.Н. Вероятностная оценка коэффициента запаса прочности трубопровода / В.Н. Сызранцев, С.Л. Голофаст // Трубопроводный транспорт. - 2012. - № 2. - С. 27-29.

56 Неганов, Д.А. Методология обоснования прочности оболочковых конструкций длительно эксплуатируемого оборудования магистральных нефтепроводов: дис. ... докт. техн. наук: 05.02.13, 25.00.19 / Неганов Дмитрий Александрович; Уфимский государственный нефтяной технический университет. - Уфа, 2021. - 420 с.

57 Махутов, Н.А. Научно-методическое обеспечение безопасности морских подводных трубопроводов с дефектами по критериям риска / Н.А. Махутов, А.М. Лепихин, В.В. Лещенко // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2021. - Т. 87. - № 6. - С. 45-53.

58 Махутов, Н.А. Оценка допустимых размеров дефектов подводных межпромысловых трубопроводов по критериям риска / Н.А. Махутов,

A.М. Лепихин, В.В. Лещенко, А.А. Казаков, Д.В. Елисеев // Газовая промышленность. - 2020. - № 10 (807). - № 10. - С. 86-93.

59 Правила промышленной безопасности при использовании оборудования, работающего под избыточным давлением: [федер. служб. по экол., техн. и атом. надз.: принят 15 дек. 2020 г.]. - М.: Стаун-кантри, 2020. - 369 с.

60 Сунгатуллин, И.Р. Обеспечение безопасности эксплуатации протяженных опасных производственных объектов / И.Р. Сунгатуллин,

B.А. Гафарова, И.Р. Кузеев // Сетевое издание «Нефтегазовое дело». -2021. - №2. - С. 15-27.

61 Сунгатуллин, И.Р. Индивидуальные техногенные риски / И.Р. Сунгатуллин, В.А. Гафарова, Д.Х. Махмутов, И.Р. Кузеев // Сетевое издание «Нефтегазовое дело». - 2021. - №2. - С. 28-47.

62 Сунгатуллин, И.Р. Обеспечение контроля безопасности функционирования объектов с трещинами методом акустической эмиссии / И.Р. Сунгатуллин, В.А. Гафарова, Д.Х. Махмутов, И.Р. Кузеев // Нефтегазовое дело. - 2021. - Т. 19. - № 2. - С. 91-96.

63 Лукьянов, В.Ф. Ремонт магистральных трубопроводов стальными сварными муфтами / В.Ф. Лукьянов, А.А. Лукьянов // Вестник Донского государственного университета. - 2016. - № 3 (86). - С. 39-45.

64 Федоров, А.Г. Совершенствование методики ремонта нефтегазопроводов с применением стальных обжимных муфт: дис. ... канд. техн. наук: 25.00.19 / Федоров Андрей Геннадьевич; Ухтинский государственный технический университет. - Ухта, 2017. - 216 с.

65 Лобова, Е.А. Эффективность применение композитных полимерных бандажей при строительстве и ремонте трубопроводов / Е.А. Лобова, Д.А. Гулин, Р.А. Фазлетдинов // Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ. - 2018. -№ 1 (86). - С. 31-36.

66 Karbhari, V.M. Rehabilitation of Pipelines Using Fiber-reinforced Polymer (FRP) Composites [Text] / V.M. Karbhari - Woodhead Publishing Series in Civil and Structural Engineering. - 2015. - 295 р.

67 Гафарова, В.А. Применение композиционных материалов для сдерживания роста трещин в нефтегазовом оборудовании / В.А. Гафарова // Нефтегазовое дело. - 2018. - Т. 16. - № 5. - С. 99-107.

68 Гафарова, В.А. Заполнение трещин и трещиноподобных дефектов в нефтегазовом оборудовании композитным материалом / В.А. Гафарова // Наука. Технология. производство - 2017. / редкол.: Н.Г. Евдокимова и др. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2017. - 205-205 (10-12 мая 2017).

69 Гафарова, В.А. Материалы и способ заделки трещин в нефтегазовом оборудовании в межремонтный период эксплуатации: дис. ... кан. техн. наук: 05.16.09 / Гафарова Виктория Александровна; Уфимский государственный нефтяной технический университет. - Уфа, 2019.

- 132 с.

70 Гафарова, В.А. Восстановительный ремонт магистрального трубопровода в процессе его эксплуатации / В.А. Гафарова, Н.К. Криони, А.Д. Мингажев // Пром-Инжиниринг: III международная научно-техническая конференция / редкол.: А.А. Радионов - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2017. - 121-125 (16-19 мая 2017).

71 Гафарова, В.А. Влияние композиционного материала на распределение напряжений в области трещины / В.А. Гафарова, А.Ю. Бабин, Ю.В. Базрова, А.М. Кузеев // Современные технологии композиционных материалов / редкол.: У.Ш. Шаяхметов. - Уфа: Изд-во БГУ, 2019. -С. 295-296 (15 апреля 2019).

72 Gafarova, V.A. Influence of a filler on strength characteristics of the properties of a composite material based on epoxy resin / A.Yu. Babin, V.A. Gafarova, E.R. Gareeva, K. N. Abdrakhmanova, L.N. Lomakina // Materials Today: Proceedings. - 2019. - Volume 11. - Part 1. - P. 252-257.

73 Абдрахманова, К.Н. Моделирование заполнения трещины композитным материалом в программном комплексе Abagus / К.Н. Абдрахманова,

A.Ю. Бабин, Э.Р. Гареева, В.А. Гафарова // Экспертиза промышленной безопасности и диагностика опасных производственных объектов - Уфа: Восточная печать, 2018. - С. 135-140 (22-23 марта 2018).

74 Гафарова, В.А. Моделирование процесса проникновения композиционного материала в полость трещины / В.А. Гафарова,

B.Н. Невзоров // Сварка и контроль - 2016 / редкол.: Бахтизин Р.Н. -Уфа: Изд-во УГНТУ, 2016. - С. 85-86 (04-06 апреля 2016).

75 Gafarova, V.A. Investigation of the magnetic nanoparticles interaction on inert carriers / V.A. Gafarova, I.R. Kuzeev, A.M. Schipachev // Key Engineering Materials. - 2020. - Т. 854. - № 3. - С. 80-86.

76 Gafarova, V.A. Formation of the structure and properties of epoxy-based composite materials / V.A. Gafarova, J.V. Bazrova, L.Z. Teltsova // Materials Science Forum. - 2020. - Т. 992. - С. 336-340.

77 Гафарова, В.А. Перспектива использования различных модификаций углерода в качестве наполнителей композитных материалов для заделки трещин / В.А. Гафарова // Наука. Технология. Производство - 2017. -Уфа: Изд-во УГНТУ, 2017. - 206-207 (10-12 мая 2017).

78 Гафарова, В.А. Композиционный материал для заполнения полости трещин и трещиноподобных дефектов / Р.Р. Тляшева, В.А. Гафарова, К.Р. Вагазова, А.М. Кузеев // Башкирский химический журнал. - 2016. -Т. 23. - № 3. - С. 56-62.

79 Тананушко, В.С. Повышение технологической монолитности углепластика путем комбинированного наполнения эпоксидного связующего: дис. ... кан. техн. наук: 05.17.06 / Тананушко Владимир Сергеевич; Алтайский государственный технический университет им. И.И Ползунова. - Бийск, 2004. - 101 с.

80 Анисимов, А.В. Модификация антифрикционных полимерных композиционных материалов на различных масштабных уровнях / А.В. Анисимов, В.Е. Бахарева, В.В. Рыбин // Вопросы материаловедения. -2009. - № 1 (57). - С. 9-16.

81 Самылкин, А.М. Технология постоянных магнитов из магнитопластов на основе эпоксидного порошкового связующего: дис. ... кан. техн. наук: 05.17.06 / Самылкин Александр Михайлович; Саратовский государственный технический университет. - Саратов, 2008. - 134 с.

82 Демченко, В.Л. Влияние напряженности постоянного магнитного поля на структуру, удельную теплоемкость и электропроводность композитов на основе эпоксидного полимера и оксидов металлов / В.Л. Демченко, В.А. Виленский // Пластические массы. - 2010. - № 4. - С. 8-12.

83 Огнев, А.Ю. Упрочнение алюминия и полимерных материалов углеродными нанотрубками: дис. ... кан. техн. наук: 05.16.09 / Огнев Александр Юрьевич; Новосибирский государственный технический университет. - Новосибирск, 2011. - 215 с.

84 Тарасов, А.Е. Влияние малых добавок углеродных нанотрубок на

механические свойства эпоксидных полимеров при статических и динамических нагрузках / А.Е. Тарасов, Э.Р. Бадамшина, Д.В. Анохин, С.В. Разоренов, Г.С. Вакорина // Журнал технической физики. - 2018. -Т. 88 (1). - С. 34-41.

85 Рогалёв, А.В. Влияние ультрадисперсных частиц на формирование структуры и уровень эксплуатационных свойств КМ: дис. . кан. техн. наук: 05.02.01 / Рогалев Александр Викторович; Алтайский государственный технический университет им И.И. Ползунова. -Барнаул, 2007. - 120 с.

86 Клышников, А.А. Структурообразование, разработка составов и технологии нанесения защитных эпоксидных композиционных покрытий: дис. ... кан. техн. наук: 05.23.05 / Клышников Андрей Андреевич; Липецкий государственный технический университет. -Волгоград, 2012. - 121 с.

87 Тринеева, В.В. Технология получения металл/углеродных нанокомпозитов и применение их для модификации полимерных материалов: дис. ... кан. техн. наук: 05.17.06 / Тринеева Вера Владимировна; Институт механики Уральского отделения Российской академии наук. - Ижевск, 2015. - 255 с.

88 Хвостов, С.А. Принципы модификации углеродными наночастицами эпоксидных связующих и технология получения композитов на их основе: дис. ... кан. техн. наук: 05.02.01 / Хвостов Станислав Александрович; Алтайский государственный технический университет им И. И Ползунова. - Барнаул, 2007. - 120 с.

89 Симонов-Емельянов, И.Д. Наноэффект в эпоксинанокомпозитах / И.Д. Симонов-Емельянов, А.А. Пыхтин // Пластические массы. - 2019. -№ 11-12. - С. 3-6.

90 Круглова, А.Н. Структура и свойства радиационно-защитных эпоксидных композитов на аппретированном наполнителе: дис. ... кан. техн. наук: 05.23.05 / Круглова Альбина Николаевна; Пензенский

государственный университет архитектуры и строительства. - Пенза, 2011. - 257 с.

91 Яковлев, Н.А. Модифицированные дисперсные наполнители - натрий кремнефтористый и полифосфат аммония, их свойства и влияние на эпоксидную матрицу / Н.А. Яковлев, Е.В. Плакунова, А.С. Мостовой,

A.С. // Вестник ВГУИТ. - 2020. - Т. 82. - № 1. - С. 207-212.

92 Беляева, Т.Н. Исследование влияния наномодифицированных наполнителей на свойства полимерных композитов / Т.Н. Беляева,

B.И. Филоненко // Rusnanotech 08: международный форум по нанотехнологиям. - 2015. - С. 428-429.

93 Мостовой, А.С. Разработка составов, технологии и определение свойств микро- и нанонаполненных эпоксидных композитов функционального назначения: дис. ... кан. техн. наук: 05.17.06 / Мостовой Антон Станиславович; Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А. - Саратов, 2014. - 154 с.

94 Мостовой, А.С. Модифицирование эпоксидных полимерных материалов олеиновой кислотой / А.С. Мостовой // Перспективные материалы. -2015. - № 4. - С. 33-37.

95 Ильин, С.О. Реологические и механические свойства эпоксикомпозитов, модифицированных наночастицами монтмориллонита / С.О. Ильин, И.Ю. Горбунова, Е.П. Плотникова, М.Л. Кербер // Пластические массы. -2011. - № 3. - С. 56-60.

96 Структура и адгезионные свойства отверждённых эпоксидных смол [Электронный ресурс] https://pandia.ru/text/78/622/74543-2.php (дата обращения 25.09.2019).

97 Абуталипова, Е.М. Энергосберегающие агрегаты для повышения эксплуатационной надежности нефтегазового оборудования путем обработки полимерных покрытий физическими полями: дис. ... докт. техн. наук: 05.02.13 / Абуталипова Елена Мидхатовна; Уфимский государственный нефтяной технический университет. - Уфа, 2013.

- 305 с.

98 Парфимович, И.Д. Микроволновые характеристики композитного материала на основе эпоксидного полимера с добавлением графеновых и ферритных наноматериалов / И.Д. Парфимович, Ф.Ф. Комаров, О.В. Мильчанин, А.Г. Ткачев, А.В. Щегольков // Доклады национальной академии наук Беларуси. - 2019. - Т. 64. - № 1. - С. 22-28.

99 Романов, А.В. Сверхвысокочастотные свойства композитов на основе диэлектрических матриц с включениями в виде углеродных нанотрубок, частиц мелкодисперсного графита и ферритовых микрочастиц: дис. . канд. физ.-мат. наук: 05.27.01, 01.04.03 / Романов Андрей Вячеславович; Саратовский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского.

- Саратов, 2010. - 125 с.

100 Осипьян, Ю.А. Влияние импульсного магнитного поля на микротвердость монокристаллов С60 / Ю.А. Осипьян, Ю.И. Головин, Д.В. Лопатин, Р.Б. Моргунов, Р.К. Николаев, С.З. Шмурак // Письма в ЖЭТФ. - 1999. - Т. 69. - Вып. 2. - С. 110-113.

101 Мостовой, А.С. Направленное регулирование структуры и физико-механических характеристик эпоксидных композитов с применением электрофизического метода модификации композиции / А.С. Мостовой, Ю.А. Кадыкова, О.Г. Неверная, И.Е. Прохорова // Вопросы электротехнологии. - 2020. - № 2 (27). - С. 48-53.

102 Парфимович, И.Д. Микроволновые характеристики композитного материала на основе эпоксидного полимера с добавлением графеновых

и ферритных наноматериалов / И.Д. Парфимович, Ф.Ф. Комаров, О.В. Мильчанин, А.Г. Ткачев, А.В. Щегольков // Доклады Национальной академии наук Беларуси. - 2019. - Т. 63. - № 1. - С. 22-28.

103 Абуталипова, Е.М. Влияние энергии СВЧ-излучения на эволюцию структуры полимерных материалов / Е.М. Абуталипова, Д.Е. Бугай, Т.А. Хакимов, С.В. Смольников, И.Р. Сунгатуллин, Е.В. Попова // Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ. -

2015. - № 4 (102). - С. 151-162.

104 Абакачева, Е.М. Исследование влияния энергетического потока СВЧ излучения на строение и свойства полимерных изоляционных материалов / Е.М Абакачева, Д.Е. Бугай, А.Н. Авренюк, И.Р. Сунгатуллин, О.Б. Стрельцов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2016. - №3. - С. 40-43.

105 Голов, А.В. Исследование нелинейной динамики намагниченности частиц и плёнок в СВЧ поле: дис. ... канд. физ.-мат. наук: 01.04.07 / Голов, Антон Владимирович; Сыктывкарский государственный университет. - Челябинск, 2013. - 123 с.

106 Бочкова, Т.С. Особенности взаимодействия электромагнитного излучения сверхвысокочастотного и оптического диапазонов с формирующимися в магнитном поле агломератами ферромагнитных наночастиц магнитной жидкости: дис. ... канд. физ.-мат. наук: 01.04.03, 05.27.01 / Бочкова Татьяна Сергеевна; Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского. - Саратов, 2019. - 133 с.

107 Политико, А.А. Экспериментальные исследования электрофизических свойств гетерогенных поглощающих структур и покрытий в СВЧ диапазоне: дис. ... канд. техн. наук: 01.04.13 / Политико Алексей Алексеевич; Институт теоретической и прикладной электродинамики Российской академии наук. - Москва, 2021. - 168 с.

108 Балакирев, Н.А. Резонансное СВЧ поглощение в двумерном массиве сферических магнитных частиц / Н.А. Балакирев, В.А. Жихарев // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - Т. 17. -№ 8. - С. 11-14.

109 Нелюб, В.А. Многофункциональные полимерные композиты на основе металлизированных углеродных волокнистых материалов: дис. ... докт. техн. наук: 05.17.06/ Нелюб Владимир Александрович; Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

(национальный исследовательский университет). - Москва, 2020. - 310 с.

110 Пат. 2403564 Российская Федерация, МПК G01N 29/14. Устройство для диагностики предельного состояния и раннего предупреждения об опасности разрушения материалов и изделий / Васильев И.Е., Иванов В.И., Махутов Н.А., Ушаков Б.Н.; заявитель и патентообладатель учреждение Российской академии наук Институт Машиноведения им. Академика А.А. Благонравова РАН. - 2009100183/28; заявл. 11.01.2009; опубл. 10.11.2010, Бюл. № 31. - 15 с.