Анализ живучести магистрального нефтепровода в зоне стыкового сварного соединения
Опубликовано: 09.04.2021
Авторы: Покровский А.М., Дубовицкий Е.И.
Опубликовано в выпуске: #4(112)/2021
DOI: 10.18698/2308-6033-2021-4-2069
Раздел: Механика | Рубрика: Механика деформируемого твердого тела
Рассмотрена методика анализа живучести магистрального трубопровода в зоне поперечного сварного шва при эксплуатации с учетом остаточных сварочных напряжений. Расчет остаточных сварочных напряжений выполнен методом конечных элементов задачи термоупруговязкопластичности для материала с нестационарной структурой. Решение нелинейной нестационарной задачи теплопроводности проведено методом конечных разностей с использованием граничных условий третьего рода. Моделирование кинетики превращения аустенита в феррито-перлит и бейнит в неизотермических условиях при сварке осуществлено на основании теории изокинетических реакций. В основу расчета живучести положены критерий Ирвина и формула Пэриса.
Литература
[1] Одинцев И.И., Апальков А.А., Разумовский И.А. Метод измерения остаточных напряжений в массивных элементах конструкций с использованием электронной спекл-интерферометрии. Заводская лаборатория, 2003, № 2, с. 45–49.
[2] Чернятин А.С., Разумовский И.А. Последовательно углубляемый дисковый разрез — индикатор остаточных напряжений в пространственных телах. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2015, № 5, с. 93–102.
[3] Мощенко М.Г., Рубцов В.С., Кораблева С.А. Термомеханический анализ процесса многопроходной сварки соединения ДУ300 реактора РБМК методом конечных элементов. Вопросы материаловедения, 2011, № 4 (68), с. 105–115.
[4] Минкевич В.А., Файрушин А.М., Чернятьева Р.Р., Каретников Д.В. Исследование напряженно-деформированного состояния трубного узла мартенситной стали 15Х5М в процессе диффузионной сварки. Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2013, № 6, с. 356–367.
[5] Куркин А.С., Макаров Э.Л. Программный комплекс «Сварка» — инструмент для решения практических задач сварочного производства. Сварка и диагностика, 2010, № 1, с. 16–24.
[6] Christian J.W. The Theory of transformations in metals and alloys. P. I, II. 3rd ed. Pergamon, 2002, 1200 p.
[7] Партон В.З., Морозов Е.М. Механика упругопластического разрушения: основы механики разрушения. Москва, ЛКИ, 2008, 352 с.
[8] Forman R.G., Kearney V.E., Engle R.M. Numerical analysis of crack propagation in a cyclic-loaded structure. Journal Basic Engineering, ASME Series D, 1967, vol. 89, pp. 459–464.
[9] Colliprist J.E. An Experimentalist’s view of the surface flaw problem. In: The Surface Crack Physical Problems and Computational Solutions. Swedlow J.L., ed. ASME Publ., 1972, pp. 43–62.
[10] Веселуха В.М., Шишкин А.Е., Богданович А.В. Оценка живучести труб линейной части нефтепровода с продольной полуэллиптической трещиной с учетом длительной эксплуатации. Механика машин, механизмов и материалов, 2014, № 3, с. 53–58.
[11] Сосновский Л.А., Богданович А.В. Анализ диаграммы циклического упругопластического разрушения образца с трещиной. Сообщения 1, 2. Проблемы прочности, 1995, № 5–6, с. 39–61.
[12] Пановко Г.Я., Нарайкин О.С., Покровский А.М., Волоховская О.А. Расчет сварочных остаточных напряжений при электродуговой сварке труб. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2005, № 3, с. 39–45.
[13] Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. 18-е изд., испр. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018, 544 с.
[14] Черепанов Г.П. Механика разрушения. Ижевск, Институт компьютерных исследований, 2012, 872 с.
[15] Цветков Ф.Ф., Григорьев Б.А. Тепломассобмен. Москва, Изд. дом МЭИ, 2011, 562 с.
[16] Покровский А.М., Авагимов С.С., Дубовицкий Е.И. Расчет эксплуатационных напряжений в магистральном нефтепроводе с учетом остаточных сварочных напряжений. Наука и образование: электронное научно-техническое издание, 2016, № 9, с. 124–138. DOI: 10.7463/0715.0786138
[17] Банных О.А., Дрица М.Е., ред. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа. Москва, Металлургия, 1986, 440 с.
[18] Покровский А.М. Термопрочность цельнокованых и бандажированных прокатных валков. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017, 272 с.
[19] Гуляев А.П., Гуляев А.А. Металловедение. 7-е изд., перераб. и доп. Москва, Альянс, 2011, 644 с.
[20] Бекетов А.В. Особенности процессов структурообразования и разработка параметров упрочнения стали 10Г2ФБ. Дис. … канд. техн. наук: 05.02.01. Днепропетровск (Украина), 2004, 158 с.
[21] Kiefner J.F. Dealing with low-frequency-welded ERW pipe and flash-welded pipe with respect to HCA-related integrity assessments. ASME Engineering technology conference on energy, February 4–6, 2002. Houston, Texas, Paper no. ETCE2002/PIPE-29029.
[22] Варшицкий В.М., Валиев М.И., Козырев О.А. Методология определения интервала повторных испытаний участка нефтепровода с трещиноподобными дефектами. Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов, 2013, № 3, с. 42–46.
[23] Панасюк В.В., ред. Механика разрушения и прочность материалов: справ. пособие. В 4 т. Т. 2: Коэффициенты интенсивности напряжений для тел с трещинами. Киев, Наукова думка, 1988, 620 с.
[24] Махутов Н.А., Покровский А.М., Дубовицкий Е.И. Анализ трещиностойкости магистрального нефтепровода с учетом изменяющейся вязкости разрушения в окрестности сварного шва. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2019, № 1, с. 44–52.