Снижение промышленной опасности эксплуатации магистральных газопроводов путем оценки напряженно-деформированного состояния околошовных зон тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.03, кандидат наук Буклешев Дмитрий Олегович

• Буклешев Дмитрий Олегович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Буклешев Дмитрий Олегович

Введение

Глава 1 Анализ механизма и основных причин формирования дефектов в сварных соединениях магистральных газопроводов и методов их дефектоскопии

1.1 Анализ статистических данных о причинах возникновения аварий на магистральных газопроводах

1.2 Механизм формирования дефектов

1.3 Классификация дефектов сварных соединений

1.4 Анализ методов диагностики качества сварных соединений магистральных газопроводов и возможностей используемого для этих целей оборудования

1.5 Выводы по первой главе

Глава 2 Концептуальные основы диагностики состояния сварных стыков магистральных газопроводов

2.1 Моделирование напряженно-деформированного состояния околошовных зон магистральных газопроводов

2.2 Формализация статической модели определения величины напряжений в околошовных зонах магистральных газопроводов

2.3 Разработка динамической модели напряженно-деформированного

состояния околошовных зон магистральных газопроводов

2.3.1 Обработка результатов динамического моделирования

2.4 Динамическая модель формирования трещин при нагрузке эксплуатации в

околошовных зонах магистральных газопроводов

2.4 Выводы по второй главе

Глава 3 Разработка принципа, способа и метода диагностики сварных соединений магистральных газопроводов, находящихся в зоне действия

блуждающих токов

3.1 Принципы диагностики дефектов по наличию и координатам напряжений в ОШЗ

3.2 Разработка способа диагностики околошовных зон магистральных газопроводов

3.3 Теоретическое обоснование способа

3.3.1 Исследование зависимости скорости распространения ультразвука от величины напряжений в трубной стали

3.3.2 Разработка метода оценки величины внутренних напряжений в ОШЗ газопроводов при наличии блуждающих токов

3.4 Лабораторное исследование метода и способа измерения величины внутренних напряжений в околошовных зонах газопроводов

3.4.1 Применяемое оборудование

3.4.2 Подготовка образца контроля

3.4.3 Методика лабораторного исследования

3.4.4 Результаты измерений

3.4.5 Обработка полученных результатов

3.4.6 Анализ результатов эксперимента

3.5 Выводы по третьей главе

Глава 4 Практический эксперимент применимости разработанного метода в зоне воздействия на газопровод блуждающих токов

4.1 Практический эксперимент применения способа при ремонте газопровода в трассовых условиях

4.1.1 Применяемое оборудование

4.1.2 Подготовка оборудования и объекта контроля

4.1.2 Методика проведения эксперимента

4.2 Результаты измерений

4.3 Обработка полученных результатов

4.4 Анализ результатов эксперимента

4.5 Выводы по четвертой главе

Заключение

Список литературы

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

Приложение Е

Приложение Ж

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Снижение промышленной опасности эксплуатации магистральных газопроводов путем оценки напряженно-деформированного состояния околошовных зон»

Актуальность темы исследования

Одной из основных причин аварий на магистральных газопроводах, эксплуатируемых на территории Российской Федерации (РФ), является разрушение металла с внешней стороны труб по причине коррозионного растрескивания под напряжением (КРН). Известно, что отказы газопроводов вследствие КРН составляют 28-30% от общего числа отказов. Особенно часто коррозионное растрескивание возникает при наличии блуждающих токов, наводимых при пересечении газопроводов с электрифицированными участками железных дорог и высоковольтными линиями электропередач. На появление дефектов КРН существенное влияние оказывает процесс электрохимической коррозии, приводящий к образованию коррозионного повреждения и язв. Возникновение КРН на внешней поверхности труб непосредственно связано с воздействием микронапряжений, возникающих в местах образования коррозионных дефектов и приводящих к трещинообразованию при циклической нагрузке перекачки газа.

При диагностике сварных стыков и их зон микронапряжения определяются путем анализа распределения собственных магнитных полей рассеяния, возникающих в зонах дефектов КРН, при этом в зонах воздействия блуждающих токов погрешность результатов определения параметров напряженно -деформированного состояния (НДС) составляет 30-35%, что не позволяет достоверно выявить трещиноподобные дефекты и установить локализации области зарождения КРН.

Для повышения безопасности транспорта газа разработан метод диагностики, позволяющий снизить погрешность результатов контроля микронапряжений в зонах воздействия блуждающих токов, точно определить наличие дефектов 1 -го класса опасности, достоверно оценивать необходимость в отбраковке сварных соединений после капитального ремонта или сооружения, а

также определить с высокой точностью места локализации КРН и координаты дефектообразования.

Степень разработанности темы исследования

Существенный вклад в изучение причин образования КРН и поведения трубной стали в зонах разрушения внесли А.Г. Гареев, М.В. Чучкалов, которые установили механизм образования КРН, разработана модель распределения напряжений газопровода с дефектами КРН. Разработкой методов выявления КРН занимались П.В. Климов, В.А. Горчаков, В.О. Соловей, ими даны рекомендации по обнаружению КРН при диагностике. Предупреждением развития КРН занимались В.Л. Онацкий, Д.Г. Репин, ими были предложены решения по предупреждению развития стресс-коррозионного разрушения труб газопроводов. Исследование интенсивности напряжений в дефектных зонах сварных стыков магистральных газопроводов проводили А.Н. Касьянов, Л.Т. Щуланбаева, А.К. Гумеров, которые разработали модели формирования полей напряжений и деформаций в стенке трубопровода и установили зависимость интенсивности внутренних напряжений от наличия дефектов. Оценкой воздействия блуждающих токов на магистральные газопроводы занимались И.Ю. Копьев, В.А. Попов, О.Ю. Александров, А.В. Фуркин, О.В. Хариановский, ими установлена зависимость параметров коррозионных дефектов от параметров блуждающих токов и коррозионной среды, разработаны методы по снижению негативного воздействия и таким образом, наряду с существенными достижениями, вопрос диагностики сварных соединений магистральных газопроводов при воздействии на них блуждающих токов остается недостаточно исследованным.

Соответствие паспорту заявленной специальности

Тема работы и содержание исследований соответствуют пункту 12 области исследований, определяемой паспортом специальности 05.26.03 - «Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовая отрасль)»: «Разработка и совершенствование способов повышения безопасности производственного оборудования, технологических процессов, вспомогательных операций и условий труда работников».

Целью диссертационной работы является повышение безопасности технологического процесса транспорта газа на основе применения разработанного метода диагностики, что позволит установить координаты локализации внутренних напряжений в зонах сварных соединений магистральных газопроводов.

Для достижения цели решались следующие задачи:

1 Анализ причин разрушения труб магистральных газопроводов в зонах воздействия блуждающих токов.

2 Исследование влияния напряженно-деформированного состояния металла зон сварных соединений магистральных газопроводов на надежность и безопасность их эксплуатации при воздействии блуждающих токов.

3 Разработка метода повышения безопасности технологического процесса транспорта газа путем определения величины напряжений в околошовных зонах сварных соединений магистральных газопроводов, находящихся в зоне воздействия блуждающих токов.

4 Применение метода диагностики и его апробация на участке магистрального газопровода «Уренгой-Новопсков» газотранспортной системы в ООО «Газпром трансгаз Самара».

Научная новизна

1 Создана статическая и динамическая модели коррозионного растрескивания под напряжением зон сварных соединений, которые позволяют установить координаты дефектообразования путем определения участков инкубационного развития дефектов.

2 Впервые разработан метод диагностики газопроводов, позволяющий повысить количество выявляемых дефектов и установить необходимость их отбраковки в зонах воздействия блуждающих токов за счет точной оценки напряженно-деформированного состояния металла элементов сварных соединений с использованием ультразвуковых исследований.

Положения, выносимые на защиту

1 Обоснование существенного влияния блуждающих токов на КРН сварных соединений на основе анализа и нерешенные проблемы диагностики стресс-коррозионных трещин при наличии блуждающих токов.

2 Модель процесса образования и роста внутренних напряжений в околошовных зонах сварных стыков магистральных газопроводов, позволяющая определить наличие и глубину коррозионного растрескивания, а также выполнять прогнозирование координат дефектообразования.

3 Разработанные на основе динамической модели принцип, способ и метод диагностик КРН, позволяющие установить наличие дефектов зон сварных соединений и координат их образования путем оценки по величине внутренних напряжений независимо от наличия блуждающих токов.

4 Применение разработанного метода диагностики зон сварных соединений, показывающего высокую точность результатов контроля при наличии блуждающих токов, в результате применения которого повышается безопасность эксплуатации и снижается количество отказов магистральных газопроводов.

Теоретическая и практическая значимость работы

Теоретическая значимость заключается в научном исследовании процесса формирования коррозионного растрескивания под напряжением в околошовных зонах магистральных газопроводов. Кроме того, разработанные принцип, метод и способ диагностики, использование которых позволило повысить точность оценки технического состояния околошовных зон сварных стыков при воздействии блуждающих токов, могут быть эффективно применены на других участках магистральных трубопроводов.

Практическая значимость работы:

1 Применение метода диагностики в ООО «Газпром трансгаз Самара» на участке магистрального газопровода «Уренгой-Новопсков» позволило выявить в зоне воздействия блуждающих токов на 7% больше дефектов, чем при использовании основных методов неразрушающего контроля.

2 Материалы исследования используются в учебном процессе ФГБОУ ВО СамГТУ в курсе «Обеспечение безопасности на нефтехимических предприятиях».

Методология и методы исследования

Методология исследования заключалась в анализе процесса коррозионного растрескивания при разной величине внутренних напряжений, оценки эффективности методов диагностики газопроводов и возможности определения величины напряжений в зонах воздействия блуждающим токов, оценки изменения параметров ультразвуковой волны в зонах деформаций трубной стали.

При лабораторных испытаниях и практическом эксперименте использовались методы металлографического исследования и неразрушающего контроля. Для обработки результатов были применены методы выявления математических зависимостей между величинами и параметрами, методами обобщения, теории вероятности и регрессионного анализа.

Степень достоверности и обоснованности диссертационного исследования подтверждается идентичностью результатов лабораторных испытаний с результатами теоретических с использованием принципов динамического моделирования и эксперимента на действующем объекте газотранспортной системы.

Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждались на: LXII международной научно-практической конференции «Теоретические науки - от теории к практике» (Новосибирск, 2016); III научно-практической конференции «Актуальные вопросы обеспечения безопасности жизнедеятельности» (Самара, 2016); II международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы в науке и практике» (Уфа, 2017); VI международном экологическом конгрессе «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов» (Самара, 2017); II Международной научно-практической конференции «Булатовские чтения» (Краснодар, 2018); Международной научно-практической конференции «Перспективы развития науки в современном мире» (Уфа, 2018); XIII

международной научно-практической конференции «Технические и физико-математические науки» (Москва, 2018); XXIII научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования в современном мире» (Санкт-Петербург, 2018); Международной научной конференции теоретических и прикладных разработок «Научные разработки. Евразийский регион» (Москва, 2019).

Публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 36 печатных работ, в том числе 7 статей в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Министерства науки и высшего образования РФ, 2 статьи - в базе данных научного цитирования Scopus. Получен Патент РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа изложена на 153 страницах машинописного текста, содержит 58 Рисунков, 14 Таблиц; работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, состоящего из 145 наименований и 7 приложений.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА И ОСНОВНЫХ ПРИЧИН ФОРМИРОВАНИЯ ДЕФЕКТОВ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ И МЕТОДОВ ИХ

ДЕФЕКТОСКОПИИ

1.1 Анализ статистических данных о причинах возникновения аварий на магистральных газопроводах

Под безопасностью магистрального газопровода (МГ) понимается свойство сохранять во времени в установленных пределах значения функциональных параметров: безотказности, долговечности и ремонтопригодности [6, 59, 87]. По этой причине анализ видов причин аварий на МГ в зависимости от сроков его эксплуатации является основой для проведения исследований в области повышения безопасности их эксплуатации. Распределение аварий по причинам их возникновения на основе данных, публикуемых в официальных источниках, в ежегодных отчетах Ростехнадзора за 2008-2017 гг., приведено в Таблице 1.1 [19].

Таблица 1.1 - Распределение аварий магистрального трубопроводного транспорта (газопроводов) по причинам возникновения за период 2008-2017 гг.

Причина аварии 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

Конструктивные недостатки (брак изделия) 1 0 0 0 3 1 0 0 0 1

Брак строительства 4 8 2 2 6 3 0 0 3 0

Коррозия 15 6 6 5 6 2 6 8 5 4

Ошибочные действия персонала 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0

Износ оборудования 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0

Воздействие стихийных явлений, имеющих естественное происхождение 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0

Механическое воздействие 1 1 1 4 1 3 1 2 0 0

В Таблице 1.2 в столбце «Ранг» обозначена величина частоты аварий по соответствующей причине, т.е. чем меньше ранг, тем больше частота. Ранги аварийности по причинам возникновения, а также вероятности возникновения аварий газопроводов по причинам, приведены в Таблице 1.2. Рассчитаем суммарное количество аварий за 2008-2017 гг. [87].

Таблица 1.2 - Общее число аварий, ранги и вероятности аварий газопроводов по причинам возникновения за 2008-2017 гг.

Причина аварии Число аварий за 2008-2017 гг. Ранг Вероятность возникновения аварии

Коррозия и КРН 63 1 0,543

Брак строительства 28 2 0,241

Механическое воздействие 14 3 0,121

Конструктивные недостатки (брак изделия) 6 4 0,052

Ошибочные действия персонала 3 5 0,026

Воздействие стихийных явлений, имеющих естественное происхождение 1 6 0,009

Износ оборудования 1 6 0,009

Таким образом, анализируя данные Таблицы 1.2, можно сделать вывод, что наиболее часто встречающиеся дефекты, приводящие к аварии МГ, это: коррозия металла трубы, коррозионное растрескивание под напряжением (КРН) и брак строительства. Это положение подтверждает, что наибольшая вероятность возникновения аварий имеет место из-за коррозии металла трубы и наличия дефектов, которые составляет 54% и 24% от общего количества, т.е. более чем в половине случаев возникновения аварий за 10-летний период. Диаграмма с вероятностью возникновения аварий на МГ по причинам их возникновения показана на Рисунке 1.1.

Конструктивные недостатки (брак изделия)

Брак строительства

Коррозия металла трубы

Рисунок 1.1 - Вероятности возникновения аварий по причинам возникновения за 2008-2017 гг. [58]

Объединенные данные по количеству аварий по причине внутренней и наружной коррозии, а также по дефектам труб и браку строительно-монтажных работ (СМР) приведены на Рисунке 1.2. Анализ их позволяет сделать вывод, что одной из основных причин аварий на газопроводах является брак (СМР) при ремонте и сооружении и коррозионное воздействие на трубы газопровода, приводящее к КРН.

0.5% I 4,4%

' Дефект труб и брак СМР

' Дефект заводского оборудования I Нарушение проекта

I Нарушение ПТЭ

I Внутренняя и наружняя коррозия и эрозия I Механические повреждения

Рисунок 1.2 - Диаграмма аварий по причинам их возникновения с объединенными данными по коррозии, дефектам труб и браку СМР [71]

Браком строительства в основном являются дефекты сварных соединений, которые образовались из-за нарушения режимов сварки, использования некачественных материалов, низкой квалификации сварщиков. Коррозия металла

трубы связана с продолжительностью эксплуатации магистрального газопровода в коррозионно-активной среде [2, 3, 5, 11, 84]. Наличие блуждающих токов также повышает скорость протекания коррозионных процессов [45, 61, 91, 120, 130].

Наибольшее число аварий на линейной части МГ происходит вследствие брака строительно-монтажных работ, причиной которого является некорректная оценка технического состояния по критерию наличия дефектов при допуске газопроводов в эксплуатацию после их сооружения или капитального ремонта. Дефекты наружной и внутренней коррозии связаны не только с неизбежностью потери металла при эксплуатации газопровода, но и несвоевременным выявлением коррозионного процесса и дефектов КРН [90, 120, 145].

КРН наносит значительный урон техническому состоянию магистральных газопроводов и безопасности транспортировки природного газа. Согласно литературным данным, из основных причин отказов магистральных газопроводов, эксплуатируемых в Российской Федерации, является разрушение стенок труб по причине коррозионного растрескивания под напряжением, что составляет около 28-30% от общей массы выявляемых дефектов [35, 55, 130].

Прогнозирование КРН трубной стали магистральных газопроводов достигается за счет своевременного проведения мероприятий по определению технического состояния, важнейшими из которых являются диагностические мероприятия, направленные на определение наличия дефектов и мониторинга стресс-коррозионного разрушения [1, 5, 14]. Одной из существенных причин, влияющих на возникновение и скорость процесса коррозионного растрескивания под напряжением, является наличие блуждающих токов на участках пересечения магистральных газопроводов с железными дорогами и высоковольтными линиями электропередач. Участки, подверженные воздействию блуждающих токов, достаточно распространены и существенно снижают безопасность эксплуатации магистральных газопроводов, так как стимулируют образование и рост трещин КРН [83, 92, 54, 130, 42].

Особенно проблема коррозионного растрескивания под напряжением присуща сварным соединениям и их зонам по причине неоднородности структуры

и наличию остаточных напряжений сварки. Сварные соединения, находящиеся под воздействием блуждающих токов, являются потенциальными участками стресс-коррозионного разрушения в результате процесса электрохимической коррозии и циклической нагрузки перекачки газа, что приводит к отказам газопровода и разрушению зон сварных соединений [68, 42].

Разнообразные обследования магистральных газопроводов показали, что безопасность и безаварийность их эксплуатации в значительной степени зависит от коррозионной стойкости металла и надежности элементов сварных соединений, которые после сварки часто не подвергаются дополнительной технологической отработке с целью снижения остаточных напряжений, возникших при воздействии температурного поля в процессе сварки [64, 114, 105, 73].

Вышесказанное формирует необходимость в улучшении точности диагностики элементов сварных соединений магистральных газопроводов.

В результате анализа статистических данных аварийности и отказов магистральных газопроводов установлено, что одной из основных причин отказов является техническое состояние трубопровода и его сварных соединений, определяемое наличием дефектов. Для анализа причин образования дефектов необходимо исследовать механизм их образования.

1.2 Механизм формирования дефектов

Дефекты сварных соединений образуют несплошность и неоднородность структуры трубной стали. Анализ причин их появления исследован многими авторами [11, 16, 41, 61, 78, 81, 110,127]: проведено исследование структурной и коррозионной стойкости сварных стыков [15, 47, 65], благодаря которому была выявлена связь между количествами и глубиной дефектов [11], осуществлено прогнозирование процесса трещинообразования [11, 12, 61], получена зависимость разрушающего напряжения от времени эксплуатации трубопровода [41, 73, 78], установлено влияние термодиффузионных процессов на коалесценцию неметаллических включений [127], проведено исследование структурной и

коррозионной стойкости сварных стыков [47, 15, 65] и ряд других работ. Однако для формирования механизма дефектообразования этого оказалось недостаточно, так как необходимо учитывать совместное воздействие множества факторов: температурного поля сварки в процессе ремонта и сооружения газопровода, характеристику стали, эксплуатационные показатели, микроструктурные изменения и деформационные процессы, характеристики трубной стали и условия сварочного процесса. [81, 110, 117].

Рассмотрим структуру сварочного узла. В нем присутствует ряд зон, приведенных на Рисунке 1.3, основная из них - околошовная зона (ОШЗ) [112].

4 3 2 12 3 4

1 - зона шва; 2 - зона сплавления; 3 - околошовная зона сварного соединения (зона термического влияния); 4 - основной металл Рисунок 1.3 - Зоны сварного соединения

Для исследования процесса образования неоднородности в металле околошовных зон необходим анализ механизма структурных изменений трубной стали магистральных газопроводов [126]. Он формируется на основании исследований микроструктуры сварного шва и околошовной зоны, выполненной с использованием электронного микроскопа [110].

Механизм формируется следующим образом:

1 Структура стали при нагреве в зоне термического влияния (ЗТВ) существенно изменяется и характеризуется распадом мартенсита с выделением частиц цементита округлой формы. Происходит перестройка дислокационной структуры с формированием субграниц.

2 С увеличением степени деформации изменяется характер кривизны-кручения кристаллической решетки а-фазы, проявляющийся в изменении морфологии изгибных экстинционных контуров [23]. Развивается процесс фрагментации кристаллов мартенсита, сопровождающийся уменьшением размеров фрагментов и увеличением степени их разориентации [46].

Определение размера зерна производится по величине [21]. Величина зерна - средняя величина случайных сечений зерен в плоскости металлографического шлифа - определяется методами визуального сравнения видимых под микроскопом зерен с эталонами шкал [21], представляет собой схематизированную сетку, ограничивающую зерна.

3 В областях, претерпевших нагрев до температуры, соответствующей середине межкритического интервала Ас1-Асз (Ас1 - превращение перлита в аустенит, начало кристаллизации, Ас3 - сталь переходит в однофазное аустенитное состояние, конец кристаллизации) в структуре появляются глобулярные зерна аустенита размером 2-3 мкм (Рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 - Линзовидные зародыши аустенита, образовавшегося при сварочном нагреве трубной стали в процессе ручной дуговой сварки

4 Появляющиеся при нагреве равноосные зерна аустенита при охлаждении после сварки претерпевают у ^ «-превращение (Рисунок 1.5). Размер действительного зерна существенно влияет на свойства стали и зависит от: температуры нагрева; продолжительности выдержки при выбранной температуре; наследственности стали (склонности стали к росту зерна) [125].

Рисунок 1.5 - Глобулярные зерна в структуре участка ЗТВ сварного соединения трубной стали, и дуговой (б) сварке

5 Дальнейшее повышение температуры приводит к появлению участков аустенита неправильной формы или часто глобулярной формы [21].

6 С повышением температуры нагрева у-фаза возрастает, аустенитные зерна размером 2-5 мкм заполняют всю структуру, поглощая аустенитно-ферритную матрицу (Рисунок 1.6) [21].

Рисунок 1.6 - Структура участка полной перекристаллизации в ЗТВ сварного соединения трубной стали

При дальнейшем повышении температуры нагрева выше Ас3 глобулярных зерен аустенита размером 2-5 мкм они растут, заполняя всю структуру (Рисунок 1.7).

Рисунок 1.7 -Микроструктура участка перегрева ЗТВ в сварном соединении трубной стали при сварке

7 Перекристаллизация при сварочном нагреве трубной стали с исходной структурой реечного мартенсита происходит в две стадии: упорядоченная перестройка и рекристаллизация аустенита. В связи с образованием мартенсита при охлаждении в пределах крупного аустенитного зерна увеличивается склонность сварных соединений к образованию так называемых холодных (закалочных) трещин в околошовной зоне [111].

Изменения размера зерен вследствие температурного поля сварочных работ приводит к неоднородности и образованию внутренних напряжений [126, 106, 101, 94, 82].

8 При достижении максимальной температуры нагрева (более 1200 °С), глобулярные зерна аустенита достигают величины 50 мкм при лазерной и 400-500 мкм при дуговой сварке. После охлаждения участка сварки структура стали изменяется от преимущественно бейнитной на участке полной перекристаллизации до смеси реечного мартенсита и небольшого количества бейнита на участке перегрева. Это приводит к укрупнению зерен структуры металла. Изменение микроструктуры трубной стали при температурных нагрузках в зоне сварных соединений, вызванное изменением размеров зерен и перераспределением углерода, вызывает различные деформации за счет неоднородности и несплошности структуры в зоне сварного соединения.

Неоднородность структуры [16] приводит к образованию зон, склонных к растрескиванию. В результате неодинаковой однородности разных слоев металла при его кристаллизации образуются напряжения, изменение величины которых приводит к образованию продольных горячих трещин.

Образование различных деформаций и несплошностей структуры трубной стали в элементах сварных соединений приводит к трещинообразованию. Скорость образования трещин и других дефектов металла напрямую зависит от величины внутренних напряжений.

Таким образом, скорость образования трещин и других дефектов металла напрямую зависит от величины внутренних напряжений и степени деформации трубной стали, от которых напрямую зависит скорость образования и характер дефектов.

Механизм формирует различные по степени опасности дефекты, что приводит к необходимости их классификации.

1.3 Классификация дефектов сварных соединений

В элементах сварных соединений МГ встречаются различные типы дефектов. Для оценки степени их влияния на эксплуатационные характеристики и безопасность эксплуатации газопровода с дефектами необходимо выполнить их классификацию.

По величине разрушающего давления дефекты классифицируют следующим образом [49]:

- допустимые;

- потенциально опасные (докритические);

- опасные (критические);

- недопустимые (закритические).

Для удобства в дальнейшем каждому классу были присвоены следующие обозначения:

- недопустимые - 1;

- опасные - 2;

- потенциально опасные - 3;

- допустимые - 4.

Наиболее опасным дефектом сварного соединения являются трещины. Это связано с тем, что они ослабляют сечение швов и уменьшают статическую прочность трубопровода. Кроме того, сварочные дефекты являются концентраторами напряжений, что существенно уменьшает динамическую прочность сварных соединений. При эксплуатации газопровода размеры трещин постоянно растут. Это происходит тем быстрее, чем больше величина давления газа и выше цикличность нагрузок. На увеличение размеров трещин оказывает влияние и коррозия элементов сварных соединений. Наиболее опасны для эксплуатации трещины, рост которых приводит к их разрушению. Различают два типа трещин - горячие и холодные. Отличительной особенностью горячих является межкристаллитное расположение, в то время как холодные в основном проходят через тело кристаллов, т.е. имеют транскристаллитное расположение.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Буклешев Дмитрий Олегович, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Айвазян, С.А.Прикладная статистика. Основы эконометрики / С.А. Айвазян, В.Ч. Мхитарян.- М.: ЮНИТИ, 2001. - Т.2. - 1000 с.

2 Акастов, А.А. Достоверность выявления дефектов КРН методами ВТД / А.А. Акастов // Тезисы II научно-практического молодежного семинара «Повышение надежности магистральных газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением». - М.: ООО «Газпром ВНИИГАЗ», 2016. -44 с.

3 Алборов, А.Д. Анализ технического состояния магистральных трубопроводов методами ультразвуковой оценки стресс-коррозии металла: дисс. канд. техн. наук: 05.02.13 / А.Д. Алборов. - М., 2013. - 120 с.

4 Анисимов, В.А. Анализ методической погрешности при ультразвуковом контроле напряженного состояния элементов конструкций / В.А. Анисимов, В.М. Куценко, А.С. Шереметиков //Дефектоскопия. - 1987. - № 6. - С. 93-94.

5 Арабей, А.Б. Закономерности и зависимости коррозионного растрескивания под напряжением магистральных газопроводов с учетом влияния параметров трубной продукции / А.Б. Арабей, Т.С. Есиев, И.В. Ряховских // Тезисы Третьей международной конференции «Газотранспортные системы: настоящее и будущее» (GTS-2009). - М.: ООО «Газпром ВНИИГАЗ», 2009. - 122 с.

6 Афанасьев, Н.Н. Статистическая теория усталостной прочности / Н.Н. Афанасьев- Киев: изд-во АН УССР, 1953. - 128 с.

7 Базылев, П.В. Бесконтактные оптические методы возбуждения и регистрации ультразвуковых рэлеевских волн: дисс. канд. техн. наук: 01.04.05 / П.В. Базылев. - М.: РГБ, 2003. - 144 с.

8 Бородич, С.А. Эконометрика: учебное пособие/ С.А. Бородич. -М: Новое знание, 2001. - 408 с.

9 Ботаки, А.А. Ультразвуковой контроль прочностных свойств конструкционных материалов / А.А. Ботаки, В.Л. Ульянов, А.В. Шарко. -М.: Машиностроение, 1983. - 80 с.

10 Бочкарева, А.В. Локализация пластической деформации и изменения скорости звука в материале с прерывистой текучестью: дисс. канд. техн. наук: 01.04.07 / А.В. Бочкарева. - М.: РГБ, 2007. - 131 с.

11 Варламов, Д.П. Прогнозирование рисков безопасной эксплуатации линейной части магистральных газопроводов, склонных к коррозионному растрескиванию под напряжением: дисс. докт. техн. наук:05.26.02 / Д.П. Варламов. - М., 2014. - 349 с.

12 Васильев, Н.А. Обеспечение безопасности ремонтно-сварочных работ на действующих трубопроводах: дисс. канд. техн. наук:25.00.19 / Н.А. Васильев. - М., 2005. - 153 с.

13 Временная методика оценки работоспособности кольцевых сварных соединений надземных технологических трубопроводов компрессорных идожимных компрессорных станций: Утв. ОАО «Газпром» 28.03.05 г. -М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2006. -67 с.

14 Гареев, А.Г. Диагностика коррозионного растрескивания трубопроводов / А.Г. Гареев, А.В. Мостовой.- Уфа: Гилем,2003. - 100 с.

15 Гатовский, К.М. Теория сварочных деформаций и напряжений: Учебное пособие / К.М. Гатовский, В.А. Кархин. - Л., 1980. - 330 с.

16 Гафаров, Н.А. Анализ повреждений оборудования и трубопроводов на объектах добычи, переработки и транспорта продукции Оренбургского НГКМ: разговорник / Н.А. Гафаров, А.В. Митрофанов, А.А. Гончаров. - М.: [s. n.], 2000. -65 с.

17 Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика / В.Е. Гмурман. - М.: Высшая школа, 2005. - 479 с.

18 Горяинов, Д.С. Моделирование и исследование процесса лазерной сварки стали У10А / Д.С. Горяинов, С.Н. Балакиров, А.А. Гусев // Сб. тр.

Международной науч.-техн. конф. «Актуальные проблемы трибологии». - Самара: СамГТУ, 2015. - С. 153-156.

19 Госнадзор Отчет о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в 2020 году [Электронный ресурс] — Электрон. текстовые дан. - Россия: Госнадзор, год. — Режим доступа: Шр://,^№^08паё70г. ги/риЬНе/аппиа1_геро11:8/ (дата обращения: 07.09.2021).

20 ГОСТ 14249-89 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. - М.: Госкомитет СССР по стандартам, 1989. -62с.

21 ГОСТ 5639-82 Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна.- М.: ИПК Издательство стандартов, 1982. -21 с.

22 ГОСТ-2601-84 Сварка металлов. Термины и определения основных понятий. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1984. -57 с.

23 Громов, В.Е. Физика и механика волочения и объемной штамповки / В.Е. Громов, Э.В. Козлов, В.И. Базайкин [и др.] - М.: Недра, 1997. - 293 с.

24 Гузь, А.Н. Введение в акустоупругость / А.Н. Гузь, Ф.Г. Махорт, О.И. Гуща. - К.: Наук. думка, 1977. - 152 с.

25 Гурвич, А.К. Новый информативный признак формы дефекта / А.К. Гурвич, Г.Я. Дымкин, С.Р. Цомук // Дефектоскопия. - 1990. - № 11. - С. 3-7.

26 Данко, П.Е. Высшая математика в упражнениях и задачах. В 2 ч. Ч. 1: учеб. пособие для вузов / П.Е. Данко, А.Г. Попов, Т.Я. Кожевникова. - 6-е изд. -М.: изд-во «Мир и образование», 2003. - 304 с.

27 Деев, Г.Ф. Дефекты сварных швов / Г.Ф. Деев, И.Р. Пацкевич. - Киев: Наук. думка, 1984. - 208 с.

28 Доугерти, К. Введение в эконометрику / К. Доугерти. - 3-е изд. -М.:ИНФРА-М,2009. - 465 с.

29 Елисеева, И.И. Общая теория статистики: учебник / И.И. Елисеева, М.М. Юзбашев; под ред. И.И. Елисеевой. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Финансы и статистика, 2004. - 656 с.

30 Ермолаева, З.И. Влияние внутренних напряжений в сталях улучшаемой группы на скорость ультразвука: дисс. канд. техн. наук.: 05.02.01 / З.И. Ермолаева.

- М.: РГБ, 1999. - 132 с.

31 Ермолов, И.Н. Теория и практика ультразвукового контроля / И.Н. Ермолов. - М.: Машиностроение, 1981. - 240 с.

32 Ермолов, И.Н. Эволюция средств и методов определения формы и размеров дефектов при ультразвуковом контроле / И.Н. Ермолов, А.Х. Вопилкин, В.Г. Бадалян // Контроль. Диагностика. - 2003. - № 2. - С.6-27.

33 Зазнобин, В.А. Определение напряжений в трубопроводных конструкциях на основе эффекта акустоупругости: дисс. канд. техн. наук: 01.02.04 / В.А. Зазнобин. - М.: РГБ, 2005. - 107 с.

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

35 Зорин, А.Е. Совершенствование подходов к оценке эксплуатационной надежности трубопроводов по результатам экспериментальных исследований / А.Е. Зорин, И.И. Велиюлин // Газотранспортные системы: настоящее и будущее: Материалы IV Международной науч.-техн. конф. г. Москва 26-27.10.2011. - М.: Газпром ВНИИГАЗ, 2011. - С. 366-373.

36 Зуев, Л.Б. Изменение скорости ультразвука при пластической деформации А1 / Л.Б. Зуев, Б.С. Семухин, К.И. Бушмелева // Журн. техн. физики.

- 2000. - Т.70-№ 1. - С. 52-56.

37 Инженерный анализ в Ansys Workbench: учеб. пособ. / В.А. Бруяка, В.Г. Фокин, Е.А. Солдусова, Н.А. Глазунова, И.Е. Адеянов. - Самара: СамГТУ, 2010. -271 с.

38 Инструкция по оценке дефектов труб и соединительных деталей при ремонте и диагностировании МГ, утвержденной ОАО «Газпром» 18 ноября 2008 г.- М.: ООО «Газпром», 2008. - 114 с.

39 Каплун, А.Б. ANSYS в руках инженера: практическое руководство / А.Б. Каплун, Е.М. Морозов, М.А. Олферьева. - М.: Едиториал УРСС, 2003. - 272 с.

40 Кархин, В.А. Концентрация напряжений в стыковых соединениях /

B.А. Кархин, Л.А. Капельман // Сварочное производство. - 1976. - № 2. - С. 6-7.

41 Касьянов, А.Н. Оценка работоспособности околошовных зон кольцевых сварных соединений магистральных трубопроводов: дисс. канд. техн. наук 25.00.19 / А.Н. Касьянов. - М., 2012. - 151 с.

42 Коваленко, А.Н. Теоретические и экспериментальные исследования магнитных полей дефектов конечных размеров и создание специализированных сканеров для дефектоскопии трубопроводов: автореф. дисс. докт. техн. наук: 05.11.13/ А.Н. Коваленко - М., 2010. - 36с.

43 Ковшова, Ю.С. Влияние квазистатических режимов нагружения на прочность сосудов, работающих под давлением / Ю.С. Ковшова, И.Р. Кузеев, Е.А. Наумкин, Н.А. Махутов, М.М. Гаденин // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2014. - Том 80. - № 9. - С. 50-55.

44 Колесников, А.Е. Ультразвуковые измерения / А.Е. Колесников. -М.: Стандарты, 1982. - 178 с.

45 Копьев, И.Ю. Методы оценки коррозионного состояния магистральных газопроводов в зонах действия постоянных блуждающих токов: дисс. канд. техн. наук: 25.00.19 / И.Ю. Копьев. - М., 2013. - 136 с.

46 Корнет, Е.В. Формирование и эволюция тонкой структуры и фазового состава конструкционной стали при закалке и последующей деформации / Е.В. Корнет // Вестник Челябинского государственного университета, 2009. -№25(163). - С. 43-49.

47 Коррозионно-механическое разрушение металлов и сплавов / Л.Н. Петров, Н.Г. Сопрунов; отв. ред. Р.К. Мелехов. - Киев: Наукова думка, 1991. - 216 с.

48 Красавин, В.В. Ультразвуковой контроль содержания остаточного аустенита в стали Х12Ф1 / В.В. Красавин // Дефектоскопия. - 1980. - № 12. -

C. 94-95.

49 Красников, А.Ф. Разработка методики оценки эксплуатационной надежности локальных участков трубопровода после ремонта: диссертация на

соискание ученой степени кандидата технических наук / А.Ф. Красников, Л.В. Онацкий. - Ухта, 2015. - 161 с

50 Крауткремер, И. Ультразвуковой контроль материалов: справ. изд.; пер. с нем. / И. Крауткремер, Г. Крауткремер. - М.: Металлургия, 1991. - 752 с.

51 Кремер, Н.Ш. Эконометрика: учебник для вузов / Н.Ш. Кремер, Б.А. Путко; под ред. проф. Ш. Кремера. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2002. - 311 с.

52 Кузнецов, П.В. Прямое наблюдение потоков дефектов и субмикронной локализации деформации на поверхности дуралюмина при помощи сканирующего туннельного и атомного силового микроскопов / П.В. Кузнецов, В.Е. Панин // Физ. мезомех. - 2000. - Т.3-№ 2. - С. 91-97.

53 Луговой, В.А. Оптические методы для метрологического обеспечения акустических измерений в конденсированных средах: дисс. докт. техн. наук: 01.04.11 / В.А. Луговой. - М.: РГБ, 2004. - 337 с.

54 Мазель, А.Г. О коррозии под напряжением газопроводов / А.Г. Мазель // Газовая промышленность. - 1993. - № 7. - С. 36-39.

55 Мазур, И.И. Безопасность трубопроводных систем / И.И. Мазур, О.М. Иванцов.- М.: Елима, 2004. - 1104 с.

56 Михневич, В.Г. Концепция формирования общегосударственной системы нормативно-технических документов по обеспечению промышленной безопасности опасных производственных объектов / В.Г. Михневич, В.В. Притула // Территория нефтегаз. -2010. -№ 9.-С.30-33.

57 Макаров, И.И. Работоспособность сварных соединений с технологическими отклонениями: дисс. докт. техн. наук: 05.04.05 / И.И. Макаров. - М., 1977. - 384 с.

58 Материалы ежегодных отчетов о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору за 2007-2017 гг. [Электронный ресурс]- Электрон. текстовые. дан. - Россия: Ростехнадзор, 2020-Режим доступа: http://www.gosnadzor.ru/public/annual_reports/ (дата обращения 16.11.2020)

59 Махненко В.И. Расчетные методы исследования кинетики сварочных напряжений и деформаций / В.И. Махненко; АН УССР, Ин-т электросварки им. Е. О. Патона. -Киев: Наук. думка, 1976. - 320 с.

60 Махненко, В.И. Напряженно-деформированное состояние узлов цилиндрической формы при диффузионной сварке / В.И. Махненко, В.В. Квасницкий // «Автоматическая сварка» - 2009. - № 2. - С. 5-10.

61 Махненко, В.И. Анализ условий возникновения и развития коррозионных трещин в зоне кольцевых сварных соединений магистральных газопроводов / В.И. Махненко, В.М. Шекера // «Автоматическая сварка». - 2009. -№5. - С. 5-11.

62 Махутов, Н.А. Сопротивление элементов конструкций хрупкому разрушению / Н.А. Махутов. - М.: Машиностроение, 1973. - 200 с.

63 Метод магнитной памяти металла. Обзор методики и техники работ. ЗАО «Диагностика трубопроводных систем». - М.: Группа сервисных компаний «Моринжгеология», 2009. - 32 с.

64 Методика оценки работоспособности кольцевых стыковых сварных соединений подземных участков эксплуатируемых магистральных газопроводов: Утв. ООО «Газпром трансгаз Чайковский» 05.06.08г. -М.: ООО «ВНИИГАЗ», 2008. - 72 с.

65 Механика разрушения и прочность материалов: справочное пособие / О.Н. Романив, С.Я. Ярема, Г.Н. Никифорчин [и др.]; под ред. В.В. Панасюка // Том 4: Усталость и циклическая трещиностойкость конструкционных материалов. -Киев: Наукова думка, 1990. - 680 с.

66 Мирошниченко, Б.И. Методические рекомендации, по количественной оценке, состояния магистральных газопроводов с коррозионными дефектами, их ранжирование по степени опасности и определение остаточного ресурса. ВРД 39 -1.10-004-99 / Б.И. Мирошниченко, В.В. Аладинский, В.О. Маханев, В.Л. Мельников. - М., 2000. - 52 с.

67 Моделирование остаточных сварочных напряжений и деформаций при изготовлении цистерн / С.И. Феклистов [и др.] // Сварка и диагностика. - 2009. - №2 3. - С. 28-32.

68 Мостовой, А.В. Стресс-коррозия магистральных газопроводов / А.В. Мостовой, А.Г. Абдуллин, А.Г. Гареев // Горный вестник. - 1998. - № 4. -С. 41-43.

69 Муравьев, В.В. Взаимосвязь скорости ультразвука в сталях с режимами их термической обработки / В.В. Муравьев // Дефектоскопия. - 1989. - № 2. -С. 66-68.

70 Муравьев, В.В. Скорость звука и структура сталей и сплавов / В.В. Муравьев, Л.Б. Зуев, К.Л. Комаров. - Новосибирск: «Наука», 1996. - 184 с.

71 Навроцкий, Д.И. Расчет сварных соединений с учетом концентрации напряжений / Д.И. Навроцкий. - Л.: Машиностроение, 1968. - 171 с.

72 Наумкин, Е.А. Оценка долговечности аппаратов, подверженных малоцикловой усталости, по скорости ультразвука (на примере стали 09Г2С): автореф.дисс. канд. техн. наук:05.04.09 / Е.А. Наумкин. - Уфа: изд-во УГНТУ, 2000. - 42 с.

73 Нежданов В.В. Влияние технологических дефектов сварных соединений на несущую способность магистральных газопроводов / В.В Нежданов // Обз. информ. сер. Транспорт и подземное хранение газа.-М.: ВНИИЭгазпром, 1988. - Вып. 2. - 30 с.

74 Немытова, О.В. Использование оценки мгновенной частоты для классификации эхосигналов от различных отражателей / О.В. Немытова, А.Б. Ринкевич, Д.В. Перов // Дефектоскопия. - 2012. - № 11. - С. 46-61.

75 Никитина, Н.Е. Акустоупругость и контроль напряжений в элементах машин / Н.Е. Никитина. - Н. Новгород: изд-во «Интелсервис», 1999. - 179 с.

76 Никитина, Н.Е. Измерение механических напряжений методом акустоупругости / Н.Е. Никитина // Испытания материалов и конструкций: сборник научных трудов / под ред. С.И. Смирнова, В.И. Ерофеева. - Н. Новгород: изд-во «Интелсервис», 1996. - С. 241-254.

77 Николаев, Г.А., Винокуров, В.А. Сварные конструкции. Расчет и проектирование: учеб. для вузов / Г.А. Николаев, В.А. Винокуров, под ред. Г.А. Николаева. - М.: Высш. шк.,1990. - 446 с.

78 Ныркова, Л.И. Оценка вероятности возникновения коррозионного растрескивания под напряжением участка магистрального газопровода на основе анализа данных проектно-исполнительной и эксплуатационной документации / Л.И. Ныркова // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. - 2011. -№3. - С. 18-22.

79 Обеспечение надежности трубопроводных систем / С.Н. Перов, С.И. Аграфенин, Ю.В. Скворцов, Ю.Л. Тарасов. - Самара: СамНЦ РАН, 2008. -246 с.

80 Овчинников, И.Э. Влияние постоянного магнитного поля на распространение / И.Э. Овчинников // Журнал радиоэлектроники. - 2013. - №1. -С. 20.

81 Онацкий, В.Л. Совершенствование методов предупреждения развития коррозионного растрескивания под напряжением на магистральных газопроводах: дисс.канд. техн. наук:25.00.19 / Л.В. Онацкий. - Ухта, 2017. - 118 с.

82 Оськин, И.Э. Оценка влияния особенностей процесса сварки на сварочные напряжения в неповоротных стыках магистральных трубопроводах / И.Э. Оськин, М.А. Шолохов, А.С. Куркин // Сварка и Диагностика. - 2012. - № 5. - С. 37-41.

83 Отчетность ОАО «Газпром» за 2008-2017 год [Электронный ресурс] -Электрон. текстовые дан. - Россия: ОАО «Газпром», 2017. - Режим доступа: https://www.gazprom.ru/investors/disclosure/reports/ (дата обращения 12.09.2021)

84 Петров, Н.А. Предупреждение образования трещин трубопроводов при катодной поляризации / Н.А. Петров // Серия «Борьба с коррозией в нефтегазовой промышленности». -М.: ВНИИОЭНГ, 1974. - 133 с.

85 Полетаев, В.Ю. Способы повышения качества сварных соединений, выполненных электрошлаковой сваркой (обзор) / В.Ю. Полетаев // Актуальные проблемы науки XXI века: сб. статей. 2-я часть. V Международная научно-практич.

Конференция (Москва, 15 декабря 2015 г.). - СПб.: Международная исследовательская организация «Coqnitio», 2015. - С. 131-139.

86 Ползикова, Н.И. Акустические и спиновые волны в магнитных полупроводниках, сверхпроводниках и слоистых структурах: дисс. докт. физ.-мат. наук:01.04.07 / Н.И. Ползикова. - М.: РГБ, 2009. - 448 с.

87 Промышленная безопасность и надежность магистральных трубопроводов / под ред. А.И. Владимирова, В.Я. Кершенбаума. -М.: Национальный институт нефти и газа, 2009. - 696 с.

88 Радченко, Л.Ю. Работоспособность элементов сварных металлоконструкций при переменных конструкциях: дисс. канд. техн. наук: 05.04.05 / Л.Ю. Радченко. - М., 1983. - 215 с.

89 РД 26-11-08-86 Соединения сварные. Механические испытания. -Волгоград: НПО "Волгограднефтемаш", 1986. - 109 с.

90 Ревазов, А.М. Анализ чрезвычайных и аварийных ситуаций на объектах магистрального газопроводного транспорта и меры по предупреждению их возникновения и снижению последствий / А.М. Ревазов // Управление качеством в нефтегазовом комплексе. - 2010. - № 1. - С. 68-70.

91 Романов, О.Н., Механика коррозионного разрушения конструкционных сплавов/ О.Н. Романов, Г.Н. Никифорчин. - М.: Металлургия, 1986. - 294 с.

92 Руководство по эксплуатации приборов серии ИКН. - М.: ООО «Энергодиагностика», 2011. - 68 с.

93 Рыкалин, Н.Н. Расчет термического цикла околошовной зоны по очертанию плоской сварочной ванны / Н.Н. Рыкалин, А.И. Бекетов // Сварочное производство. - 1967. - № 9. - С. 22-24.

94 Сараев, Ю.Н. Распределение остаточных напряжений при сварке в условиях низких климатических температур / Ю.Н. Сараев, Н.И. Голиков, М.М. Сидоров // Вестник Брянского государственного технического университета. -2019. - № 11(84). - С. 4-12.

95 Сварка в машиностроении: справочник. Т.3 / под ред. В.А. Винокурова. - М: Машиностроение, 1979. - 302 с.

96 Семухин, Б.С. Основы технологии контроля деталей и конструкций при эксплуатации по вариациям скорости ультразвука: дисс. докт. техн. наук: 05.02.01 / Б.С. Семухин. - М.: РГБ, 2003. - 343 с.

97 Семухин, Б.С. Скорость ультразвука в низкоуглеродистой стали, деформируемой на нижнем пределе текучести / Б.С. Семухин, Л.Б. Зуев, К.И. Бушмелева // Прикладная механика и техническая физика. - 2000. - Т.41. -№ 3. - С. 197-201.

98 Семухин, Б.С. Скорость распространения ультразвука в поликристаллах А1 с разным размером зерна / Л.Б. Зуев, Б.С. Семухин, К.И. Бушмелева, Н.В. Зариковская // ФММ. - 2000. - Т. 89. - №4. - С. 111-112.

99 Сидняев, Н.И. Теория планирования эксперимента и анализ статистических данных: учебное пособие для магистров / Н.И. Сидняев. - М.: изд-во Юрайт, 2012. - 399 с.

100 Слепцова, Е.А. Определение остаточных сварочных напряжений и деформаций при стыковой сварке тонких пластин/ Е.А. Слепцова, А.Р. Павлов// Вестник Самарского государственного университета. - 2008. -№2(61). - С.273-287.

101 Смирнов, А.Н. Влияние режимов сварки углеродистых сталей на амплитуду полей внутренних напряжений и структурно-фазовое состояние в зоне термического влияния / А.Н. Смирнов, Э.В. Козлов, В.Л. Князьков // Деформация и разрушение материалов. - 2017. - № 6. - С. 28-33.

102 Современные методы исследования новых материалов: метод. указания / сост. А.А. Мельников, О.С. Бондарева. - Самара: изд-во Самарского университета, 2019. - 88 с.

103 Соловьянова, И.П. Теория волновых процессов: акустические методы: учеб. пособие / И.П. Соловьянова, С.Н. Шабунин. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. - 142 с.

104 Способ определения наличия и координат напряжений в околошовных зонах трубопроводов методом измерения скорости прохождения ультразвуковой волны. №2653955, МПК C1 / Россия, Федеральная служба по интеллектуальной собственности. G01N 29/07 (2006.01); заявл.28.07.2017; опубл.15.05.2018. Бюл. №14.

105 Ставровский, Е.Р. Оценка надёжности газопроводов, компрессорных станций и линейных участков / Е.Р. Ставровский, М.Г. Сухарев, А.М. Карасевич. -М.: ВНИИЭгазпром, 1981. - 48 с.

106 Стеклов, О.И. Безопасная эксплуатация системы магистральных газопроводов при наличии дефектов КРН / О.И. Стеклов, Д.П. Варламов // Газовая промышленность. - 2013. - № 1. - С. 46-49.

107 СТО Газпром 2-2.3-095-2007 Методические указания по диагностическому обследованию линейной части магистральных газопроводов -Москва: Общество с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ», 2007. -174 с.

108 СТО Газпром 2-2.4-083-2006 Инструкция по неразрушающим методам контроля качества сварных соединений при строительстве и ремонте промысловых и магистральных газопроводов, утвержденной 30.10.2006 ОАО Газпром, актуализирована 01.02.2020. - Москва: Общество с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ», 2020. - 108 с.

109 Судник, В.А. Создание и внедрение компьютерных технологий прогнозирования формирования шва при дуговой сварке / В.А. Судник, В.А. Ерофеев, А.В. Иванов // Сварочное производство. - 1997. - № 11. - С.40-45.

110 Счастливцев, В.М. Перекристаллизация сталей при сварочном нагреве / В.М. Счастливцев, Т.И. Табачникова, И.Л. Яковлева // Сварка и диагностика. -2011. - №3. - С. 8-13.

111 Табачникова, Т.И. Перекристаллизация, фазовые и структурные превращения в сталях в неравновесных условиях: автореф. дисс. докт.техн. наук:05.16.01 / Т.И. Табачникова. - Челябинск, 2008. - 44 с.

112 Теория сварочных процессов: учебн. для вузов по спец. «Оборудование и технология свароч. пр-ва» / В.Н. Волченко, В.М. Ямпольский, В.А. Винокуров [и др.]; под ред. В.В. Фролова. - М., 1988. - 559 с.

113 Термическая обработка в машиностроении: справочник / под ред. Ю.М. Лахтина, А.Г. Рахштадта. - М.: Машиностроение, 1980. - 783 с.

114 Технические требования к сварным соединениям при строительстве газопроводов высокого давления из высокопрочных сталей» / В.И. Беспалов, Д.Г. Будревич // Проблемы системной надежности и безопасности транспорта газа ВНИИГАЗ. -2008. - С. 123-139.

115 Толщиномер ультразвуковой А1208 руководство по эксплуатации. -М.: Акустические Контрольные Системы, 2015. - 56 с.

116 Турмов, Г.П. Определение коэффициента концентрации напряжений в сварных соединениях / Г.П. Турмов // Автоматическая сварка. - 1976. - № 10. -С. 14-16.

117 Ультразвуковой мониторинг дефектов в металле / А. Ерофеев, С.С. Миллер //Машиностроение и машиноведение. Известия ТулГУ.: Технические науки - Тула: ТулГУ, 2014. - Вып. 1. - С. 211-217.

118 Федосеева, Е.М. Повышение качества сварных соединений сталей трубного назначения для обеспечения эксплуатационной безопасности магистральных трубопроводов: дисс. канд. техн. наук:05.02.10 / Е.М.Федосеева. -М., 2011. - 140 с.

119 Феклистов, С.И. Моделирование остаточных сварочных напряжений и деформаций при изготовлении цистерн / С.И. Феклистов, Н.Н. Потапов // Сварка и Диагностика. - 2009. - №3. - С.28-32.

120 Фуркин, А.В. Совершенствование методик идентификации и оценки опасности источников блуждающих токов, воздействующих на магистральные

нефтегазопроводы: дисс. канд. техн. наук:25.00.19 / А.В. Фуркин. - М., 2012. -154 с.

121 Черепанов, Г.П. Механика хрупкого разрушения / Г.П. Черепанов. -М.: Наука, 1974. - 640 а

122 Черноусов, В.А. Разработка и внедрение системы обеспечения качества соединений трубопроводов на монтаже, выполненных ручной дуговой сваркой: дисс. канд. техн. наук: 08.00.20 / В.А. Черноусов. - М., 1980. - 132 с.

123 Черных, И.В. Имитационное моделирование процесса нагрева труб в зоне сварного шва / И.В. Черных, С.А. Рачков // Сварочное производство. - 2010. -№ 10. - С. 30-32.

124 Чигарев, В.В. Влияние остаточных напряжений в сварных соединениях двухслойных сталей на эксплуатационную надёжность металлоконструкций /

B.В. Чигарев, И.В. Коваленко // Автоматическая сварка. - 2013. - №12. - С. 5-11.

125 Чудина, О.В. Теория и практика термической обработки металлов: учебно-методическое пособие к мультимедийному изданию / О.В. Чудина, Г.В. Гладова, А.В. Остроух. - М.: МАДИ, 2013. - 64 с.

126 Шаповалова, Ю. Д. Влияние структурно-фазового состава низколегированных низкоуглеродистых сталей на взаимосвязь пределов выносливости и текучести / Ю.Д. Шаповалова, Л.А. Ефименко, О.В. Коновалова // Сварка и Диагностика. - 2011. - №1. - С. 18-21.

127 Шахматов, Д.М. Циклическая прочность сварных трубопроводов с дефектами / Д.М. Шахматов, М.В. Шахматов // Сварка и Диагностика. - 2010. -№2. - С. 21-26.

128 Щербинский, В.Г. Новый информационный признак характера дефектов при ультразвуковом контроле / В.Г. Щербинский, В.Е. Белый // Дефектоскопия. - 1975. - № 3. - С. 27-37.

129 Щукин, В.А. Скорости распространения ультразвуковых волн в различных металлах и сплавах / В.А. Щукин // Дефектоскопия. - 1977. - №3. -

C. 65-68.

130 Юшманов В.Н. Методы определения участков магистральных газопроводов подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением /

B.Н. Юшманов, С.В. Юдин // СЕВЕЕРГЕОТЕХ-2011. Материалы XII Международной молодежной научной конференции. В 5 частях. - 2011 -

C. 293 - 297.

131 Chakraborty, N. Three-dimensional modeling of turbulent weld pool convection in GTAW processes / N. Chakraborty// Numerical Heat Transfer, Part A: Applications: An International Journal of Computation and Methodology. - 2004. - Vol. 45, Issue 4. - P. 391-413.

132 Cheng, F. Y. Stress Corrosion Cracking of Pipelines / F. Y. Cheng- John Wiley & Sons, Inc., 2013. - 288 p.

133 Hutchinson, J.W. Plastic stress and strain fields at a crack tip / J.W. Hutchinson // Journ. Mech. Phys. Solids. - 1968. - Vol. 16. - Р. 337-347.

134 Hutchinson, J.W. Singular behavior at the end of a tensile crack in a hardening material / J.W. Hutchinson // Journ. Mech. Phys. Solids. - 1968. - Vol.16. -Р. 13-31.

135 Rice, J.R. A path independent integral and the approximate analysis of strain concentration by notches and cracks / J.R. Rice // ASME. -1968 - Vol. 35 - №. 2 -P. 379-386.

136 Rice, J.R.Plane strain deformation near a crack tip in a power-law hardening material / J.R. Rice,G. F Rosengren // Journ. Mech. Phys. Solids. - 1968. - Vol. 16. -Р. 1-12.

137 Rolfe, S.T. Fracture and fatigue control in structures application of fracture mechanics. Englewood cliffs / S.T. Rolfe, J.M. Barsom- New Jersey: Prentice - Hal, Inc., 1977. - 565 p.

138 Semukhin, B.S. Determination of Strains near the Welded Seams Engineering / B.S.Semukhin. - 2010. - 2. - 12. - Р. 950-952.

139 Semukhin, B.S. Use of acoustic parameter measurements for evaluating the reliability criteria of machine parts and metalwork / B.S.Semukhin, L.B.Zuev, A.G. Lunev //Proceedings of ISMTII. - 2009. - V 3. - Р. 44-48.

140 Shipilov, S.A., May, I.L. Structural integrity of aging buried pipelines having cathodic protection / S.A. Shipilov, May I.L. // Eng. Failure Analysis. - 2009. - Vol. 13. - P. 1159-1176.

141 Winkler, K.W. Measurements of third-order elastic constants in rocks / K.W. Winkler, L. Xingzhou // J. Acoust. Soc. Am. - 1996. - V. 100. - P. 1392-1398.

142 Zener, C. Interaction between the d-shells in the transition metals / C. Zener // «Phys. Rev». - 1951. - V. 82. - P. 403.

143 Zuev, L.B. Some acoustic properties of a deforming medium Philos / L.B. Zuev, B.S. Semukhin // Mag. - 2002. - A 82. - №6. - P. 1183-1193.

144 Zuev, L.B. The use of measurement of velocity of ultrasound to determine the stress-strain state of metal articles / L.B. Zuev, B.S. Semukhin, A.G. Lunev // Measurement Techniques. - 2010. - №53(4). - P. 439-443.

145 Zuev, L.B. On the acoustic properties and plastic flow stages of deforming Al polycrystals / L.B Zuev., B.S. Semukhin, K.I. Bushmelyova, N. V. Zarikovskaya // Mater. Lett. - 2000. - V. 42. - № 1/2. - P. 97-101.

Патент

Акт о внедрении

САМАРСКИЙ ПОЛИТЕХ

0>Ч>"И» >1 1Чргкт»т

федерально« государственное бюджетное образоватепьное учреждение высшего образования

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

«Самарский государственный технический университет» (ФГБОУ ВО «Сам/ГУ»)

СПРАВКА

об использовании материалов диссертации в учебном процессе

Материалы диссертационной работы на тему «Снижение промышленной опасности эксплуатации магистральных газопроводов путем оценки напряженно-деформированного состояния околошовных зон» автора БУКЛЕШЕВА Дмитрия Олеговича используются в учебном процессе ФГБОУ ВО «СамГТУ» в курсах «Обеспечение безопасности на нефтехимических предприятиях», «Системный анализ и моделирование производственных систем», «Экспертиза промышленной безопасности», читаемых обучающимся по направлению 20.03.01 Техносфсрная безопасность, профиль «Безопасность технологических процессов и производств».

Проректор по учебной работе Ф д.п.н., профессор

Зам. заведующего кафедрой «Бе жизнедеятельности» ФГБОУ ВС к.п.н., доцент

О.В. Юсупова

Л.В.Сорокина

141

ПРИЛОЖЕНИЕ В Результаты исследований моделирования

Таблица В.1 -Значения величины напряжений при глубине КРН

Глубина КРН, мм Напряжение, МПа

2 315,6

3 373,6

4 438,9

2 298,5

2 305,2

3 349,6

3 351,1

4 402,3

4 418,7

4 435,6

2 312,7

3 361,5

4 424,9

2 310,5

2 316,7

3 370,8

3 364,1

4 405,8

4 434,2

2 289,3

142

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Результаты экспериментальных исследований Таблица Г.1 - Предварительные расчеты

среднее

X У .х2 ху У У-Уср е=У-у

2 315,6 4 631,2 305,9871 -48,3800 9,6129

3 373,6 9 1120,8 363,9800 9,6200 9,6200

4 438,9 16 1755,6 421,9729 74,9200 16,9271

2 298,5 4 597 305,9871 -65,4800 -7,4871

2 305,2 4 610,4 305,9871 -58,7800 -0,7871

3 349,6 9 1048,8 363,9800 -14,3800 -14,3800

3 351,1 9 1053,3 363,9800 -12,8800 -12,8800

4 402,3 16 1609,2 421,9729 38,3200 -19,6729

4 418,7 16 1674,8 421,9729 54,7200 -3,2729

4 435,6 16 1742,4 421,9729 71,6200 13,6271

2 312,7 4 625,4 305,9871 -51,2800 6,7129

3 361,5 9 1084,5 363,9800 -2,4800 -2,4800

4 424,9 16 1699,6 421,9729 60,9200 2,9271

2 310,5 4 621 305,9871 -53,4800 4,5129

2 316,7 4 633,4 305,9871 -47,2800 10,7129

3 370,8 9 1112,4 363,9800 6,8200 6,8200

3 364,1 9 1092,3 363,9800 0,1200 0,1200

4 405,8 16 1623,2 421,9729 41,8200 -16,1729

4 434,2 16 1736,8 421,9729 70,2200 12,2271

2 289,3 4 578,6 305,9871 -74,6800 -16,6871

3 363,98 9,7 1132,535 сумма квадратов 49499,6320 2415,2313

Таблица Д.1 - Значение скоростей УЗ проходящих черезточки ОШЗ магистрального газопровода

№ п/п Скорость ультразвуковой волны, проходящей через точку 1, м^ Скорость ультразвуковой волны, проходящей через точку 2, м^

1 5879 5770

2 5878 5769

3 5877 5768

4 5876 5771

5 5875 5767

6 5878 5767

7 5877 5766

8 5875 5768

9 5879 5770

10 5882 5769

11 5877 5768

12 5878 5770

13 5878 5768

14 5880 5769

15 5878 5771

16 5876 5767

17 5880 5766

18 5881 5767

19 5876 5768

20 5878 5766

21 5881 5767

22 5879 5770

23 5879 5769

34 5877 5771

25 5874 5770

26 5878 5766

27 5877 5771

28 5876 5770

29 5880 5767

30 5881 5767

31 5879 5769

32 5876 5770

33 5877 5770

34 5880 5768

35 5879 5771

36 5880 5767

37 5881 5766

38 5881 5768

39 5877 5768

40 5876 5768

144

ПРИЛОЖЕНИЕ Е Результаты экспериментальных исследований

Таблица Е.1 - Предварительные расчеты

сумма среднее

X У X2 X5 X4 ху х2.У У У-Уср е=У-У

2 315,6 4 8 16 631,2 1262,4 306,9286 -48,380 8,671

3 373,6 9 27 81 1120,8 3362,4 361,7833 9,62 11,817

4 438,9 16 64 256 1755,6 7022,4 422,9143 74,92 15,986

2 298,5 4 8 16 597 1194 306,9286 -65,48 -8,429

2 305,2 4 8 16 610,4 1220,8 306,9286 -58,78 -1,729

3 349,6 9 27 81 1048,8 3146,4 361,7833 -14,38 -12,183

3 351,1 9 27 81 1053,3 3159,9 361,7833 -12,88 -10,683

4 402,3 16 64 256 1609,2 6436,8 422,9143 38,32 -20,614

4 418,7 16 64 256 1674,8 6699,2 422,9143 54,72 -4,214

4 435,6 16 64 256 1742,4 6969,6 422,9143 71,62 12,686

2 312,7 4 8 16 625,4 1250,8 306,9286 -51,28 5,771

3 361,5 9 27 81 1084,5 3253,5 361,7833 -2,48 -0,283

4 424,9 16 64 256 1699,6 6798,4 422,9143 60,92 1,986

2 310,5 4 8 16 621 1242 306,9286 -53,48 3,571

2 316,7 4 8 16 633,4 1266,8 306,9286 -47,28 9,771

3 370,8 9 27 81 1112,4 3337,2 361,7833 6,82 9,017

3 364,1 9 27 81 1092,3 3276,9 361,7833 0,12 2,317

4 405,8 16 64 256 1623,2 6492,8 422,9143 41,82 -17,114

4 434,2 16 64 256 1736,8 6947,2 422,9143 70,22 11,286

2 289,3 4 8 16 578,6 1157,2 306,9286 -74,68 -17,629

60 7279,6 194 666 2390 22650,7 75496,7 сумма квадратов 49499,632 2373,871

363,98

Результаты экспериментальных исследований

Таблица Ж.1 - Результаты замера скорости ультразвуковой волны при

нагрузке в точке 2

Скорость ультразвуковых волн, м/с., градиента магнитного поля dНр/dx,(А/м).

Скорос ть УЗ волн, при нагрузк е 0кН Величина градиента магнитног о поля при нагрузке 0кН, dНр/dx, (А/м) Скорост ь УЗ волн, при нагрузке 30кН, м/с Величина градиента магнитног о поля при нагрузке 30кН, dНр/dx, (А/м) Скорост ь УЗ волн, при нагрузке 70кН, м/с Величина градиента магнитног о поля при нагрузке 70кН, dНр/dx, (А/м). Скорост ь УЗ волн, при нагрузке 120кН, м/с Величина градиента магнитног о поля при нагрузке 120кН, dНр/dx, (А/м)

5940 2,7 5936 3,5 5915 7,4 5872 12,2

5944 2,7 5936 3,5 5914 7,4 5870 12,2

5941 2,8 5935 3,5 5914 7,4 5871 12,2

5944 2,7 5935 3,5 5912 7,4 5869 12,3

5942 2,7 5934 3,6 5916 7,2 5873 12,2

5939 2,7 5937 3,5 5917 7,4 5874 12,2

5939 2,7 5937 3,5 5914 7,3 5871 12,2

5939 2,7 5937 3,5 5912 7,4 5873 12,2

5942 2,9 5939 3,5 5911 7,4 5871 12,2

5938 2,7 5940 3,4 5915 7,4 5867 12,4

5940 2,7 5936 3,4 5914 7,4 5872 12,2

5940 2,7 5935 3,5 5912 7,4 5872 12,2

5942 2,7 5935 3,5 5914 7,3 5868 12,2

5941 2,7 5937 3,5 5912 7,4 5873 12,2

5940 2,9 5933 3,5 5913 7,2 5871 12,4

5938 2,7 5935 3,5 5915 7,6 5867 12,2

5942 2,7 5935 3,5 5911 7,5 5869 12,2

5943 2,7 5938 3,5 5916 7,4 5869 12,2

5944 2,9 5936 3,5 5910 7,4 5868 12,2

5940 2,7 5934 3,5 5913 7,4 5870 12,5

5941 2,7 5938 3,5 5918 7,4 5870 12,2

5944 2,7 5937 3,5 5912 7,4 5871 12,2

5940 2,7 5939 3,5 5914 7,5 5871 12,2

5940 2,7 5935 3,5 5914 7,4 5868 12,1

5942 2,7 5936 3,6 5916 7,4 5860 12,2

5933 2,7 5939 3,5 5916 7,4 5873 12,2

5939 2,7 5937 3,5 5916 7,4 5873 12,2

5920 2,7 5938 3,5 5912 7,4 5872 12,2

5942 2,7 5938 3,5 5910 7,4 5871 12,2

5943 2,7 5930 3,4 5914 7,4 5868 12,2

5939 2,7 5940 3,5 5914 7,4 5867 12,2

5940 2,7 5940 3,5 5913 7,4 5868 12,2

5941 2,9 5936 3,5 5913 7,4 5868 12,2

5942 2,7 5941 3,5 5912 7,4 5872 12,2

5942 2,7 5927 3,5 5913 7,6 5871 12,2

5938 2,7 5939 3,5 5915 7,4 5869 12,5

5941 2,7 5936 3,5 5914 7,3 5870 12,2

5943 2,7 5939 3,6 5916 7,4 5871 12,2

5942 2,6 5935 3,5 5913 7,5 5869 12,2

5939 2,7 5941 3,5 5912 7,4 5870 12,3

Таблица Ж.2 - Результаты статистических расчетов (суммы квадратов для дисперсии)

№ п/п х; - х

Нагрузка 0 кН Нагрузка 30 кН Нагрузка 70 кН Нагрузка 120 кН

1 -0,225 -0,525 1,325 1,95

2 3,775 -0,525 0,325 -0,05

3 0,775 -1,525 0,325 0,95

4 3,775 -1,525 -1,675 -1,05

5 1,775 -2,525 2,325 2,95

6 -1,225 0,475 3,325 3,95

7 -1,225 0,475 0,325 0,95

8 -1,225 0,475 -1,675 2,95

9 1,775 2,475 -2,675 0,95

10 -2,225 3,475 1,325 -3,05

11 -0,225 -0,525 0,325 1,95

12 -0,225 -1,525 -1,675 1,95

13 1,775 -1,525 0,325 -2,05

14 0,775 0,475 -1,675 2,95

15 -0,225 -3,525 -0,675 0,95

16 -2,225 -1,525 1,325 -3,05

17 1,775 -1,525 -2,675 -1,05

18 2,775 1,475 2,325 -1,05

19 3,775 -0,525 -3,675 -2,05

20 -0,225 -2,525 -0,675 -0,05

21 0,775 1,475 4,325 -0,05

22 3,775 0,475 -1,675 0,95

№ п/п Х - Х

Нагрузка 0 кН Нагрузка 30 кН Нагрузка 70 кН Нагрузка 120 кН

23 -0,225 2,475 0,325 0,95

24 -0,225 -1,525 0,325 -2,05

25 1,775 -0,525 2,325 -10,05

26 -7,225 2,475 2,325 2,95

27 -1,225 0,475 2,325 2,95

28 -20,225 1,475 -1,675 1,95

29 1,775 1,475 -3,675 0,95

30 2,775 -6,525 0,325 -2,05

31 -1,225 3,475 0,325 -3,05

32 -0,225 3,475 -0,675 -2,05

33 0,775 -0,525 -0,675 -2,05

34 1,775 4,475 -1,675 1,95

35 1,775 -9,525 -0,675 0,95

36 -2,225 2,475 1,325 -1,05

37 0,775 -0,525 0,325 -0,05

38 2,775 2,475 2,325 0,95

39 1,775 -1,525 -0,675 -1,05

40 -1,225 4,475 -1,675 -0,05

£ (х - *) г=1 596,975 295,975 136,775 245,9

Таблица Ж.3 - Расчетные величины

X У X2 ХУ У У-Уср е=у-у

2,7 5940 7,29 16038 5942,7835 24,8813 -2,7835

2,7 5944 7,29 16048,8 5942,7835 28,8813 1,2165

2,8 5941 7,84 16634,8 5942,0481 25,8813 -1,0481

2,7 5944 7,29 16048,8 5942,7835 28,8813 1,2165

2,7 5942 7,29 16043,4 5942,7835 26,8813 -0,7835

2,7 5939 7,29 16035,3 5942,7835 23,8813 -3,7835

2,7 5939 7,29 16035,3 5942,7835 23,8813 -3,7835

2,7 5939 7,29 16035,3 5942,7835 23,8813 -3,7835

2,9 5942 8,41 17231,8 5941,3127 26,8813 0,6873

2,7 5938 7,29 16032,6 5942,7835 22,8813 -4,7835

2,7 5940 7,29 16038 5942,7835 24,8813 -2,7835

2,7 5940 7,29 16038 5942,7835 24,8813 -2,7835

2,7 5942 7,29 16043,4 5942,7835 26,8813 -0,7835

2,7 5941 7,29 16040,7 5942,7835 25,8813 -1,7835

2,9 5940 8,41 17226 5941,3127 24,8813 -1,3127