Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора
технических наук: 01.02.06 – динамика, прочность машин, приборов и
аппаратуры. — Институт физико-технических проблем Севера им. В.П.
Ларионова Сибирского отделения РАН, Институт машиноведения им. А.А.
Благонравова РАН. — Москва, 2009. — 51 с.
Научный консультант: доктор технических наук, профессор Матвиенко
Ю.Г.
Цель диссертационной работы заключается в развитии
научных ос-нов анализа остаточного ресурса и в разработке методов и
критериев оценки хладостойкости труб и сосудов при статических
нагрузках после длительной эксплуатации.
Научная новизна работы заключается в развитии экспериментальных методов оценки предельного состояния и усовершенствовании подходов оценки вязкохрупкого перехода для элементов конструкций, типа труб и сосудов большого диаметра после длительной эксплуатации, на основе подходов механики разрушения. При этом получены следующие основные научные результаты:
разработан метод оценки хладостойкости тонкостенных металлоконструкций, типа магистральных трубопроводов и сосудов давления большого диаметра после длительной эксплуатации, путем расчетного определения второй критической температуры вязкохрупкого перехода с использованием предельной кривой потери пластичности, установлен-ной испытаниями на образцах характеристик статической трещиностойкости, механических свойств и показателя потери пластичности с учетом конструктивных размеров;
разработана экспериментально обоснованная предельная кривая разрушения в зависимости от характеристик статической трещиностойкости, механических свойств и характера потери пластичности, смоделированная на образцах в виде поврежденности и низких температур;
исследование границ потери пластичности на образцах позволило предложить критерий пластичности материала заключающийся в исчерпании пластической составляющей в упруго-пластическом деформировании в следствии воздействия различных факторов;
проведена корреляция фактора потери пластичности материала с микротвердостью, позволяющая оценить деформационное старение материала методами неразрушающего контроля;
на основе проведенных исследований потери пластичности, предложено условие хрупкого разрушения материала конструкции в виде деформационного критерия потери пластичности, состоящей из факторов поврежденности и низких температур, позволяющая оценить хладостойкость конструкции после длительного периода эксплуатации.
Практическая ценность результатов работы заключается в разработке метода оценки хладостойкости тонкостенных металлоконструкций типа трубопроводов и резервуаров большого диаметра после длительной эксплуатации и составляют единый прикладной комплекс для решения задач по обеспечению требуемого уровня эксплуатационной надежности конструкций Севера в результате исчерпания несущей способности.
Результаты диссертационной работы использованы для разработки практических рекомендаций по оценке технического состояния и хладостойкости трубопроводов и резервуаров, работающих в условиях Севера, а также стандартов предприятий по расследованию аварий и инцидентов на опасных производственных объектах:
Методические рекомендации. Расчеты и испытания на прочность. Оценки технического состояния непроектных участков магистрального газопровода.
Методические рекомендации. Расчеты и испытания на прочность. Сбор, хранение и подготовка первичной информации для оценки технического состояния и проведения исследования причин отказов и разрушения магистрального газопровода.
Методические рекомендации. Хладостойкость магистральных газопроводов при эксплуатации.
Стандарт организации. Положения проведения технического расследования аварий и инцидентов на опасных производственных объектах.
Программа проведения экспертизы промышленной безопасности резервуаров для нефти и нефтепродуктов.
Перечисленные нормативно-технические документы внедрены в производственные предприятия: ОАО «Якутгазпром», ОАО «Сахатранснефтегаз», ОАО «Саханефтегазсбыт», а также в экспертную организацию ЗАО НПП «ФизтехЭРА».
Научная новизна работы заключается в развитии экспериментальных методов оценки предельного состояния и усовершенствовании подходов оценки вязкохрупкого перехода для элементов конструкций, типа труб и сосудов большого диаметра после длительной эксплуатации, на основе подходов механики разрушения. При этом получены следующие основные научные результаты:
разработан метод оценки хладостойкости тонкостенных металлоконструкций, типа магистральных трубопроводов и сосудов давления большого диаметра после длительной эксплуатации, путем расчетного определения второй критической температуры вязкохрупкого перехода с использованием предельной кривой потери пластичности, установлен-ной испытаниями на образцах характеристик статической трещиностойкости, механических свойств и показателя потери пластичности с учетом конструктивных размеров;
разработана экспериментально обоснованная предельная кривая разрушения в зависимости от характеристик статической трещиностойкости, механических свойств и характера потери пластичности, смоделированная на образцах в виде поврежденности и низких температур;
исследование границ потери пластичности на образцах позволило предложить критерий пластичности материала заключающийся в исчерпании пластической составляющей в упруго-пластическом деформировании в следствии воздействия различных факторов;
проведена корреляция фактора потери пластичности материала с микротвердостью, позволяющая оценить деформационное старение материала методами неразрушающего контроля;
на основе проведенных исследований потери пластичности, предложено условие хрупкого разрушения материала конструкции в виде деформационного критерия потери пластичности, состоящей из факторов поврежденности и низких температур, позволяющая оценить хладостойкость конструкции после длительного периода эксплуатации.
Практическая ценность результатов работы заключается в разработке метода оценки хладостойкости тонкостенных металлоконструкций типа трубопроводов и резервуаров большого диаметра после длительной эксплуатации и составляют единый прикладной комплекс для решения задач по обеспечению требуемого уровня эксплуатационной надежности конструкций Севера в результате исчерпания несущей способности.
Результаты диссертационной работы использованы для разработки практических рекомендаций по оценке технического состояния и хладостойкости трубопроводов и резервуаров, работающих в условиях Севера, а также стандартов предприятий по расследованию аварий и инцидентов на опасных производственных объектах:
Методические рекомендации. Расчеты и испытания на прочность. Оценки технического состояния непроектных участков магистрального газопровода.
Методические рекомендации. Расчеты и испытания на прочность. Сбор, хранение и подготовка первичной информации для оценки технического состояния и проведения исследования причин отказов и разрушения магистрального газопровода.
Методические рекомендации. Хладостойкость магистральных газопроводов при эксплуатации.
Стандарт организации. Положения проведения технического расследования аварий и инцидентов на опасных производственных объектах.
Программа проведения экспертизы промышленной безопасности резервуаров для нефти и нефтепродуктов.
Перечисленные нормативно-технические документы внедрены в производственные предприятия: ОАО «Якутгазпром», ОАО «Сахатранснефтегаз», ОАО «Саханефтегазсбыт», а также в экспертную организацию ЗАО НПП «ФизтехЭРА».