Діагностування напруженого стану магістральних нафтогазопроводів в околі стикових зварних з'єднань та корозійних пошкоджень розрахунково-експерементальним методом

Abstract

Дисертацію присвячено розвиткові розрахунково-експериментального методу визначення залишкових технологічних напружень у магістральних трубопроводах з метою врахування нерівномірності їх розподілу під давачами приладів для вимірювання усереднених характеристик напружень фізичними методами та структурно-фазових змін в зоні термічного впливу і оцінці напруженого стану в околі зварних з’єднань кільцевим швом за наявності корозійних дефектів. Розроблено математичну модель і програмне забезпечення для діагностування напруженого стану в зварених кільцевим швом без попередньої обробки країв труб. Вона ґрунтується на розв’язанні обернених задач теорії оболонок з власними деформаціями і використанні експериментальної інформації, здобутої фізичними методами. З використанням методу скінченних елементів в рамках просторової задачі теорії пружності для труби з дефектом у вигляді пів-еліпсоїда обертання розроблено методику розрахунку концентрації напружень біля дефектів типу виразок-каверн і оцінено вплив залишкових напружень на величину коефіцієнта запасу міцності трубопроводу з корозійними пошкодженнями.

Диссертация посвящена развитию расчетно-экспериментального метода определения остаточных технологических напряжений в магистральных трубопроводах с целью учета неравномерности их распределения под датчиками приборов для измерения усредненных характеристик напряжений физическими методами, а также структурно-фазовых изменений в зоне термического влияния и оценке напряженного состояния в области сварных соединений кольцевым швом при наличии коррозионных дефектов. Для оценки максимальных напряжений, обусловленных наличием дефектов, записана обобщающая формула в виде линейной функции от кольцевого и осевого напряжений в трубопроводе. Для определения коэффициентов концентрации напряжений получены инженерные формулы, относительная погрешность которых находится в пределах 8-10%.

The dissertation develops a calculation-experimental method of residual technological stress determination in pipelines. This method takes into account uneven of stress distribution under device gauges and measures structural-phase changes in thermal influence zones; it also estimates stress state in the vicinity of circumferential weld with corrosion defects. It also presents the mathematical model and developed software for stress conditions diagnostics of weld-rings without preliminary treatment of pipe edges. This model is based on calculations of inverse problems of the shell theory with own deformations and uses experiment information, received from physical methods. By using finite element method in the terms of three-dimensional elasticity theory for a pipe with a half-ellipsoid defect, a method is developed that calculates stress concentration factors in the defected area such as corrosion pit-cavity. The influence of residual stress on the safety margin of the pipeline with corrosion damages is also evaluated.