WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

на правах рукописи

БОЛЬШАКОВ АЛЕКСАНДР МИХАЙЛОВИЧ

ХЛАДОСТОЙКОСТЬ ТРУБОПРОВОДОВ И РЕЗЕРВУАРОВ

СЕВЕРА ПОСЛЕ ДЛИТЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Специальность 01.02.06 динамика, прочность машин,

приборов и аппаратуры

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва 2009 г.

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук  Институте физико-технических проблем Севера им.В.П.Ларионова Сибирского отделения РАН и Учреждении Российской академии наук  Институте машиноведения им.А.А.Благонравова РАН

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор

Матвиенко Юрий Григорьевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Морозов Евгений Михайлович

доктор технических наук, профессор

Разумовский Игорь Александрович

доктор технических наук, профессор

Казанцев Александр Георгиевич

Ведущая организация –  Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Якутский государственный университет им.М.К.Аммосова»

Защита состоится  «17» декабря  2009 г.  в 15-00  на  заседании диссертационного совета Д002.059.01 при Институте машиноведения  им.А.А.Благонравова РАН  по адресу:101990, г.Москва,  Малый Харитоньевский пер., дом 4. E-mail: vmbzrv@bk.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИМАШ РАН по адресу: г.Москва, ул. Бардина, 4, тел. (499) 135-5516

Автореферат разослан «_____» ______________ 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

В.М.Бозров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Проблема оценки надежности и ресурса металлоконструкций, работающих в условиях низких климатических температур, на сегодняшний момент является наиболее актуальной задачей обеспечения техногенной безопасности сложных технических систем. Если в начале прошлого века задачей инженеров было решение задач прочности конструкций методами сопротивления материалов, а в 60-70 годах - решение задач обеспечения прочности, надежности и хладостойкости машин и конструкций, то сегодня задача стоит о комплексной оценке прочности, надежности, хладостойкости и безопасности сложных технических систем. Данные задачи, в первую очередь, ставит Федеральный закон «О промышленной безопасности», а также ускоряющиеся темпы промышленного роста и освоения природных ресурсов Северо-Востока России. Решение проблемы требуется рассматривать с нескольких позиций: усовершенствование методов диагностики и мониторинга; разработка новых методов расчета предельного состояния элементов конструкций; и экспериментальные исследования физико-механических свойств материалов. Проблемы безопасности функционирования сложных технических систем таких, как трубопроводный транспорт, энергетические установки, экскаваторы, драги и многих других, эксплуатируемых в условиях Севера, тесно связаны с задачами их диагностики, оценки и продления ресурсов. Для Крайнего Севера требуется учет ряда специфических факторов, что не позволяет в прямом виде применять методы, разрабатываемые для других регионов России и мира. Все эти факторы взаимосвязаны.



Понятия хладостойкость элементов конструкций и хладноломкость металлов практически появились в начале шестидесятых годов после успешного начала освоения космического пространства. В пятидесятые годы велись исследования поведения материалов в условиях вакуума и при температурах жидкого водорода и азота,  которые в шестидесятые годы постепенно перешли в исследование порога хладноломкости сталей для производства элементов металлоконструкций массового производства, эксплуатирующихся в условиях экстремально низких климатических температурах. В семидесятые годы в результате этих исследований были созданы новые марки сталей - низколегированных, порог хладноломкости которых лежал ниже стандартизованной климатической температуры эксплуатации, особенно в условиях Крайнего Севера. Результаты этих исследований используются для предотвращения хрупких разрушений в условиях низких климатических температур с целью повышения безопасности эксплуатации опасных производственных объектов, к которым относятся большие механические системы, и (или) повышения эффективности техники в северном исполнении. 

Вопросы повышения безопасности опасных промышленных объектов путем предотвращения хрупких разрушений их элементов с каждым годом становятся все более актуальными и острыми, особенно это относится к нефтегазопроводам  и резервуарам, длительно эксплуатирующимся в условиях низких температур.

Анализ случаев разрушений трубопроводов и резервуаров показывает, что новые металлоконструкции всегда останавливают трещину (свищ), а старые рассыпаются на осколки. Можно предположить, что за время длительной эксплуатации в металле конструкций накапливается столько повреждений, что любое нарушение сплошности тела, например, трубы приводит к спонтанному разрушению осколочного характера. Отсюда вытекает общая постановка задачи исследований опасных производственных объектов типа газонефтепроводов большого диаметра после длительной эксплуатации – каким образом обнаруженные при проведении диагностики стареющих металлоконструкций дефекты ранжировать не только по геометрическим размерам и формам, но и по степени риска возникновения катастрофических аварий с учетом накопления повреждений в процессе эксплуатации. Очевидно, что к методикам поверочного расчета на прочность, таких как  методики расчета по скорости коррозии металла;  методики расчета трещиностойкости металла;  методики расчета на усталость металла;  методики расчета узлов оборудования, работающего в условиях ползучести, должны быть добавлены методики расчета хладостойкости по результатам диагностики металлоконструкций в зависимости от срока эксплуатации.

Решение проблем повышения надежности, прогнозирования несущей способности и остаточного ресурса машин и конструкций, при эксплуатации в условиях Крайнего Севера, затруднено влиянием низких климатических температур на изменение физико-механических свойств материалов. Анализ современного состояния исследований в данной области показывает, что существующие расчетные методы базируются, в основном, на неизменности свойств и сопротивляемости зарождению, развитию и распространению трещины и не в полной мере учитывают: влияние изменения структуры поврежденности на процессы пластического деформирования; влияние неоднородности напряженно-деформированного состояния на предельные характеристики упрочняющихся конструкционных сталей.

Повышение надежности и несущей способности металлоконструкций и сооружений, работающих при низких климатических температурах, требует решения фундаментальных задач, а именно: разработка феноменологических основ оценки хладостойкости от материала до конструкции по физически обоснованным параметрам; оценка предельных параметров в зависимости от структурной поврежденности; разработка методологических алгоритмов, оценки хладостойкости элементов конструкций после длительной эксплуатации. Комплексные исследования по оценке хладостойкости элементов конструкций после длительной эксплуатации в условиях Крайнего Севера ранее не проводились.

Цель диссертационной работы заключается в развитии научных основ анализа остаточного ресурса и в разработке методов и критериев оценки  хладостойкости труб и сосудов при статических нагрузках после длительной эксплуатации.

В соответствии с поставленной целью, требовалось решение следующих задач:

- путем проведения комплексного анализа особенностей природно-климатических условий эксплуатации, режима нагруженности и причин разрушений магистральных трубопроводов и резервуаров Севера выявить и систематизировать основные факторы, влияющие на надежность и прочность после их длительной эксплуатации;

- изучить физико-механические свойства трубных сталей северного исполнения, создать базу данных и оценить характеристики сопротивления хрупкому разрушению материалов конструкций длительно эксплуатирующихся в условиях Севера;

- провести экспериментальные исследования механических свойств и характеристик статической трещиностойкости на образцах моделированием потери пластичности в виде поврежденности и низких температур и обосновать предельное состояние при разрушении в результате потери пластичности;

- исследовать границы потери пластичности на образцах, провести корреляцию с методами неразрушающего контроля и сформулировать критерий хрупкого разрушения при потере пластичности;

- разработать критерий потери пластичности материала для оценки показателей хладостойкости конструкций, длительно эксплуатирующихся в условиях Севера;

- разработать методику и алгоритм  оценки хладостойкости крупногабаритных тонкостенных металлоконструкций типа трубопроводов и резервуаров Севера 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, установленной 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 вследствии 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:

  1. Методические рекомендации. Расчеты и испытания на прочность. Оценки технического состояния непроектных участков магистрального газопровода.
  2. 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.
  3. Методические рекомендации. Хладостойкость магистральных газопроводов при эксплуатации.
  4. Стандарт организации. Положения проведения технического расследования аварий и инцидентов на опасных производственных объектах.
  5. 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».

       Диссертация является частью завершенных научно-исследовательских работ Института физико-технических проблем Севера им.В.П.Ларионова СО РАН по темам:

       1.11.1.10.  Разработка методов моделирования неравновесных процессов в гетерогенных материалах и создание новых материалов, технологий и основ оптимального проектирования для повышения надежности и работоспособности конструкций и машин, работающих под действием статических и динамических нагрузок в условиях Крайнего Севера. Раздел 3. Теоретическое и экспериментальное моделирование процессов распространения стабильной (хрупкой) трещины как последействие автоволновых деформаций в твердом теле с системой рассеянных повреждений и дефектов (1996-2000). № гос.регистрации 0196000703.

3.3, 2.3.6. Разработка и усовершенствование методов расчета прочности, надежности  и оценки ресурса элементов машин и конструкций, работающих в условиях Севера.  Раздел 1. Разработка методики экспериментально-расчетной оценки несущей способности и расчета показателей надежности элементов конструкций эксплуатирующихся в условиях холодного климата (2003-2005). № Гос. рег. 01.2.00.107181.

Фундаментальная программа РАН 3.16.3. Динамика и устойчивость многокомпонентных машиностроительных систем с учетом техногенной безопасности. Проект: «Оценка риска и системы контроля технической безопасности», тема: «Техногенная безопасность и оценка ресурса больших механических систем с учетом воздействия низких климатических температур» (2004-2006).

Проблемы деформирования и разрушения структурно-неоднородных сред и конструкций. Программы 8.3. Физика и механика деформирования и разрушения однородных и композитных материалов и конструкций для транспортных и авиационных систем. Проект «Развитие теории хрупкого разрушения кристаллических конструкционных материалов и их неразъемных соединений с накопленными повреждениями в условиях низких температур (до – 1200 С)». Блок 1. Исследование закономерностей поведения деградирующих твердых тел для прогнозирования их ресурса от воздействия различных силовых нагрузок и механохимического поведения материалов с различной поликристаллической структурой и их неразъемных соединений в элементах конструкций, эксплуатирующихся при низких температурах ( – 1200 С) (2006-2009).

Достоверность научных положений и полученных результатов обоснована:

       -общепринятыми апробированными исходными положениями;

       -применением стандартных методов исследований и обработки результатов;

       -соответствием результатов исследований, полученных автором, с результатами других исследователей в этой области.

Личный вклад автора состоит:

- в постановке задачи исследования, формулировке основных положений, определяющих научную новизну и ее практическую значимость;

- в разработке подходов, критериев и методов расчета на хладостойкость после длительной эксплуатации;

- в непосредственном руководстве организацией и проведением всех этапов исследований эксперимента и расчета показателей хладостойкости;

- в формулировке подходов оценки потери пластичности и обработке результатов исследований.

Апробация работы. Основные материалы и результаты работы докладывались и обсуждались на: Международном семинаре «Механические свойства и разрушение сталей при низких температурах» (г.Санкт-Петербург, 19 апр.1996г.);  Научно-практической конференции «Молодежь и наука РС(Я) (г.Якутск, 5-6 дек.1996 г.); Научно-практической конференции «Якутск-столица северной республики: глобальные проблемы градосферы и пути их решения»; Региональном семинаре «Технология и качество сварки в условиях низких температур» (г.Якутск, 9-14 июня 1997 г.); Всероссийской конференции «Проблемы защиты населения территорий от чрезвычайных ситуаций» (г.Красноярск, 21-25 сент. 1997 г.);  Научно-техническом семинаре «Прочность материалов и конструкций при низких температурах» (г.Санкт-Петербург, 1998г.); II Евразийском симпозиуме по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата (г.Якутск, 20-27 августа 2004 г.); XI-й Международной научно-практической конференции по проблемам защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций «Актуальные проблемы гражданской защиты» (18-20 апреля 2006 г. Москва); IV Евразийском симпозиуме по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата (22-27 июля 2008 г. Якутск); I-й Научно-практической конференции «Экспертиза промышленной безопасности опасных производственных объектов в условиях Крайнего Севера: Проблемы и пути решения» (г.Якутск, 20-22 мая 2009 г.).





Публикации.  Основное содержание диссертации опубликовано в 45 научных работах, в том числе 1 монография, 14 статей в журналах.

       Объем и структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов, списка источников, приложения и изложена на 358 страницах машинописного текста с 41 таблицей и 130 рисунками и списка литературы из 319 источников.

       

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

  1. Методы оценки хладостойкости

В первой главе проведены: аналитический обзор методов оценки сопротивления хрупкому разрушению; анализ предельного состояния элементов конструкций при низких температурах и деформационных критериев механики разрушения.

На протяжении многих лет, фундаментальные основы анализа хрупких разрушений  даны в работах А.Е.Андрейкива, В.В.Болотина, Р.В.Гольдштейна, Н.Н.Давиденкова, А.Ф.Иоффе, Л.А.Копельмана, А.Я.Красовского, Н.А.Махутова, Е.М.Морозова, В.В.Панасюка, В.З.Партона, Ю.Н.Работнова, С.В.Серенсена, G.R.Irwin A.A.Griffith, J.M.Robertson и др.

Прикладные задачи, связанные с разработкой методов оценки хрупкого разрушения крупногабаритных металлоконструкций, рассматривались в работах  Е.М.Баско, А.В.Викулина, А.Г.Гумерова, Ю.И.Егорова, О.М.Иванцова, П.Ф.Кошелева, В.Н.Красико, А.Я.Красовского, С.А.Куркина, В.П.Ларионова, Н.А.Махутова, Ю.Г.Матвиенко, В.В.Москвичева, А.М.Лепихина, А.В.Лыглаева, Ю.И.Пашкова, Ю.П.Солнцева, В.Т.Трощенко, В.В.Харионовского, F.M.Burdekin, K.Kalna, T.Kanazawa, W.Weibull, и др.

Проблемы повышения безопасности эксплуатации конструкций, сооружений и объектов нефтяной и газовой промышленности, т.е. сложных технических систем (СТС), в суровых климатических условиях Крайнего Севера приобретают актуальные значения. В связи с трудностью энергетического и технического снабжения на Крайнем Севере, любые виды разрушения СТС  могут привести к  катастрофическим последствиям в экономическом, техногенном, энергетическом и экологическом положении.

       Для металлоконструкций, эксплуатирующихся в условиях низких климатических температур, одним из основных требований является обеспечение хладостойкости материала. Одним из критериев оценки опасности и предотвращения хрупкого разрушения металлов является критическая температура хрупкости. Для определения температуры хрупкости используются различные показатели: уровень ударной вязкости, по результатам испытаний образцов Шарпи с V-образным надрезом; процент вязкой составляющей в изломе, по результатам испытаний образцов DWTT. Основным недостатком данных методов является то, что эти показатели не учитывают напряженно-деформированное состояние элемента конструкции. Для расчетов на сопротивление хрупкому разрушению получили развитие методы построения зависимостей от приведенной температуры (равной разности температуры эксплуатации и температуры хрупкости) и  вторая критическая температура вязко-хрупкого перехода для элементов тонкостенных металлоконструкций.

         Как известно, разрушение материалов при напряжениях ниже их расчетной прочности связано с наличием и образованием  различного рода дефектов типа трещин. Отличительная особенность хрупкого разрушения элементов конструкций связана с мгновенным распространением магистральной трещины при максимальных эквивалентных напряжениях равных или ниже предела текучести конструкционных материалов. Многочисленные экспериментальные и  теоретические исследования хрупкого разрушения позволяют охарактеризовать закономерности образования и развития хрупких трещин в связи с основными конструктивными, технологическими и эксплуатационными факторами.

       Анализ разрушений конструкций при низких температурах, с одной стороны, и температурных зависимостей ударной вязкости, с другой стороны,  показали, что сопротивление хрупкому разрушению при некоторых температурах, называемых критическими, резко снижается  (ударная вязкость для конструкционных малоуглеродистых сталей снижается 2-10 раз).

       Объяснение критичности температур вытекает из схемы, предложенной  А.Ф.Иоффе, в соответствии с которой при снижении температуры испытаний на гладких образцах предел текучести Т  повышается, а сопротивление отрыву Sот остается практически постоянным. Температура, при которой достигается равенство  Т  и  Sот, является критической, т.е.

  при (1)

  Разрушение элемента конструкции с трещиной (исходной или  возникшей в процессе статического или циклического нагружения) может быть  хрупким  или  вязким. Эти виды разрушения  определяются  уровнем местных пластических деформаций в вершине трещины и отличаются номинальными разрушающими напряжениями, скоростями развития трещины и видом излома. При этом в качестве основных критериев хрупкого разрушения элемента конструкции принимаются: первая ТКР1 и вторая ТКР1 критические температуры;  величина номинальных разрушающих напряжений  С или деформаций еС; критические значения интенсивности напряжений КС и деформаций КIe. Используя эти критерии разрушения, можно оценить предельные состояния элемента конструкции с трещиной в условиях низких температур и произвести оценку запасов по критическим температурам.

Обеспечение достаточной хладостойкости означает предотвращение хрупких разрушений элементов конструкций при нагрузках, существенно ниже расчетных. К настоящему времени, общепризнанными являются два подхода,  базирующиеся на представлениях о критической длине дефекта и о критической температуре хрупкости. Первый подход основан на предотвращении предельного состояния в вершине существующего или трещиноподобного дефекта при заданных условиях нагружения. Второй подход предполагает запрет эксплуатации  конструкции при температуре, ниже допускаемой. Оба эти подхода развивались обособленно, первый для создания хладостойких конструкционных материалов, а второй для разработки экспериментально-расчетных методов оценки хладостойкости элементов конструкций, хотя связаны с одним и тем же явлением – вязко-хрупким переходом в металлах.

Для элементов конструкций  критическая температура перехода из одного состояния в другое устанавливается по данным эксперимента на стандартных образцах, при этом учитываются смещения первой и второй критической температуры под влиянием конструктивных и технологических факторов:

    (2)

Наибольшую сложность для инженерных расчетов, представляет именно корректное определение смещения критической температуры хрупкости для элементов конструкций. Такое смещение вызвано рядом особенностей, таких как геометрия конструкции и, возникающим отсюда, сложным характером концентраторов напряжений, неоднородностью напряженно-деформированного состояния, технологической и эксплуатационной дефектностью.

Особую сложность вызывают расчеты на прочность и надежность деталей машин и элементов конструкций, длительно эксплуатирующихся при низких климатических температурах. На данный момент не существует методов оценки хладостойкости крупногабаритных металлоконструкций, типа трубопроводов и резервуаров, после длительной эксплуатации. Для решения данной задачи по инженерному подходу, предлагается в виде системы расчетов на хладостойкость:

       - оценка предельного состояния и факторы, ограничивающие хладостойкость несущих конструкций после длительной эксплуатации;

       - оценка показателей хладостойкости, количественно характеризующие изменение надежности конструкции (запас прочности, ресурса, риска отказа конструкции и т.п.) при понижении температуры;

       - методика расчета показателей хладостойкости;

       -регламентирующая научно-техническая документация, технико-экономического анализа показателей и выбора оптимального режима эксплуатации конструкции по техническому состоянию в условиях низких температур.

  1. Катастрофические разрушения газопроводов и резервуаров Севера

Общую последовательность развития разрушений трубопроводов и резервуаров Севера можно представить следующим образом. В результате циклических температурных напряжений и колебания рабочего давления за время эксплуатации трубопровода или резервуара около монтажных и конструкционных дефектов накапливаются повреждения (вакансии, дислокации и т.д.),  которые служат зародышем трещиноподобных дефектов, и при достижении критического размера или условия в процессе эксплуатации, происходит хрупкое или квазихрупкое распространение  трещины  по  основному металлу и кольцевым сварным швам. Изломы разрушившихся труб и сварных соединений,  как правило, имеют хрупкое строение без видимых пластических деформаций с характерным  для этого вида шевронным узором.  Основным механизмом разрушения является отрыв, однако, имеются и вязкие разрушения  основного  металла труб с незначительной утяжкой, при этом разрушение происходит по механизму сдвига.  Статистический анализ отказов и аварий газопроводов показал, что частота разрушений имеет определенную связь со сменой времени года, т.е. с сезонными колебаниями температуры грунта и газа. Наибольшее количество  отказов  приходится  на осенне-зимние месяцы, именно в этот период приходится более 40% всех разрушений, что объясняется резким увеличением потребления газа и геокриологическими условиями этого времени года.

Однако, в последнее время ряд, разрушений на магистральных газопроводах «первого поколения» показывает на усталостный вид развития трещин по основному металлу. Часть системы газопроводов имеет  эксплуатационный  возраст 30 и более лет, общее техническое состояние линейной части этих газопроводов с  каждым годом ухудшается, так как эксплуатационный ресурс практически исчерпан. Из-за старения металла труб газопровода, существенно  снизилась  сопротивляемость  сварных соединений и основного металла хрупкому  разрушению,  происходит необратимое изменение механических свойств и характеристик трещиностойкости.  В этих условиях, очевидно, возрастает риск катастрофических  разрушений, прежде всего участков газопроводов смонтированных более 30 лет назад,  общая длина которых составляет примерно около 500 км, так  как  скорость  протекания  разрушения в этих конструкциях значительно больше,  чем в конструкциях с  наибольшим  запасом прочности.

Анализ аварий на 185 и 183 км II-й нитки магистрального газопровода Берге-Якутск и резервуара РВС-700 (рис.1) показывает на катастрофический, хрупкий тип разрушений. Аварии представляют собой раскрытие металла вдоль оси цилиндрических конструкций, протяженностью на несколько метров. Визуальные и фрактографические обследования фрагментов разрушившихся труб и резервуаров показывают, что распространение трещин происходило по механизму – отрывом, на местах остановки трещины переходящим на квазихрупкий вид с пластическими составляющими.

Результаты механических испытаний указывают на повышение прочностных характеристик, временного сопротивления и предела текучести, а также снижение пластических характеристик материала труб (относительного удлинения и относительного сужения) и характеристик ударной вязкости до 50% и более, по сравнению с исходным металлом, это объясняется деформационным старением основного металла газопровода и особенно металла в зоне термического влияния,  вследствие длительного периода эксплуатации.

Процесс деформационного старения малоуглеродистых и низколегированных сталей магистральных трубопроводов включает в себя все основные механизмы: накопление необратимых микропластических напряжений (движение дислокаций), перераспределение атомов углерода, азота и других элементов, взаимодействие примесных атомов с дислокациями, распад цементита и образование новых карбидных частиц, образование микротрещин, при накоплении одноименных дислокаций у различных препятствий (границ зерен или субзерен, примесных атомов, вакансий).

Рис.1. Разрушения резервуаров и магистральных газопроводов Севера

Комплексный анализ отказов и разрушений магистральных газопроводов, оборудований нефтяной и газовой промышленности, резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов после длительной эксплуатации показывает, что основной причиной является: исчерпание несущей способности, выражающееся в потере пластичности материала конструкции в результате воздействия различных факторов, в том числе низких температур, при этом разрушения носят лавинообразный, катастрофический характер.

На многих отраслях промышленности Севера эксплуатируются трубопроводы, сосуды давления и резервуары, отработавшие более 20-40 лет, многие из них отработали свой проектный ресурс. В связи с этим перед научными и производственными организациями возникает задача научно обоснованного продления ресурса, предупреждения возникновения аварий сварных конструкций. Одним из этапов решения данной проблемы является проведение комплексного обследования технического состояния резервуаров, с помощью средств неразрушающего контроля для обнаружения дефектов и трещин. С этой целью, были обследованы магистральные газопроводы и резервуарные парки, находящиеся в центральной и западной части республики.

По результатам проведенных обследований, это более 600 вертикальных и горизонтальных резервуаров, для хранения нефтепродуктов, по визуально-измерительному и радиографическому контролю обнаружено около 8580 дефектов. Из них преобладающее количество занимают подрезы около 45%, поры 30%, дефекты формы шва 15%, непровары 5%, шлаки 5%. По данным технического диагностирования участков магистральных газопроводов общей протяженностью 245 километров обнаружено около 1300 различных дефектов, из которых 29,3% занимают подрезы, 13,3% - поры, 29,3% – шлаки,

27,6% – непровары (рис.2).

а)  б)

Рис.2. Распределение обнаруженных дефектов: а) резервуары для хранения ГСМ;

б) магистральные газопроводы Кысыл-Сыр - Мастах-Берге-Якутск

Проведенное исследование особенностей размерного распределения дефектов магистральных газопроводов и резервуаров Севера, позволило сделать следующее заключение:

- для сварных соединений газопроводов и резервуаров основными видами дефектов являются: подрезы, поры, непровары и шлаковые включения;

- для автоматической сварки, преобладают дефекты в виде непроваров; для ручной дуговой – поры, шлаковые  включения, подрезы, дефекты формы шва;

- для рассмотренных случаев наиболее характерными являются вейбулловский (рис.3 и табл.1) и экспоненциальный законы распределения.

, (3)

где - параметры распределения.

Рис.3. Гистограмма и плотность распределения диаметра дефектов

магистрального газопровода (автоматическая дуговая сварка)

таблица 1

Параметры распределений дефектов для магистрального газопровода

Объект

Параметр дефекта

Параметры распределений

Магистральный газопровод Таас-тумус – Якутск I нитка ПК 191 – ПК 275

Шлаковые включения

2,1

2,2

Непровары

20,5

3,8

Поры

2,6

1,0

Подрезы

28,0

1,0

Магистральный газопровод Кысыл-Сыр – Якутск II нитка

Шлаковые включения

2,4

2,3

Непровары

20,0

2,3

Поры

1,2

1,6

Подрезы

2,5

1,0

3. Оценка предельного состояния при потере пластичности

Исследование механических свойств и характеристик трещиностойкости материалов, применяемых для конструкций Севера, являются базовыми знаниями для успешной эксплуатации высоконагруженных элементов конструкций, таких как магистральные газопроводы, сосуды высокого давления. С этой целью, в ИФТПС СО РАН создана база данных механических свойств и характеристик трещиностойкости, широкого класса низколегированных сталей, применяемых для строительства трубопроводов и сосудов давления Севера.

Изучение и анализ физико-механических свойств трубных сталей 16Г2САФ, 18Г2ФБ, 09Г2ФБ, 06Г2МБ, 09Г2СЮЧ, 09Г2С, Х70 показали на высокую пластичность и почти одинаковые прочностные свойства при положительных температурах. Пределы прочности и условные преде­лы текучести находятся в пределах от 585 до 625 МПа и от 456 до 490 МПа, т.е. отличаются не более чем на 8 и 6 %. При температуре 77К эти характеристики увеличиваются на 16 и 37 %. Если ранжировать данные стали по уменьшению прочностных свойств, в виде ряда в интервале температур от 293К до 203К, то эту последовательность можно представить следующим образом: 16Г2САФ, 18Г2ФБ, 06Г2МБ и 09Г2ФБ.

Проведена статистическая обработка характеристик трещиностойкости с использованием критического коэффициента интенсивности напряжений КCJ , вычисленного по величине Jс, по­лученных на образцах типа 3 (внецентренное растяжение), типа 4 (трехточечный изгиб) по ГОСТ 25.506-85 для сталей: 09Г2ФБ, 06Г2МБ - контролируемой прокатки; 16Г2САФ и 18Г2ФБ - в нормализованном состоянии, применяемые для изготовления труб северного исполнения,

Для изучения влияния накопления поврежденности, были проведены механические испытания гладких образцов на малоцикловую усталость, с целью имитации процесса накопления поврежденности конструкционным материалом. Образцы, изготовленные по ГОСТ 11150–84 из сталей 15, 09Г2С испытывали на малоцикловую усталость с помощью разрывной машины «INSTRON» при следующих условиях нагружения: максимальное число циклов – 370 и 500 соответственно; коэффициент асимметрии цикла менялся в диапазоне 0<R<1; максимальная нагрузка - 2,7 кН (1,3т); амплитуда цикла – 2,55 кН.

Суть экспериментальных  исследований заключается в имитации накопления поврежденности через проведение испытаний на малоцикловую усталость на стандартных образцах. После циклического нагружения, образцы подвергли одноосному растяжению до разрушения (рис.4) при низких температурах (рис.5). Результаты испытаний показали, что с увеличением числа циклов  (накоплением поврежденности), пластичность стали уменьшается, т.е. происходит потеря пластичности (охрупчивание) материала.

Полученные данные легли в основу построения зависимости в/т от  ер /епл  -  предельной  кривой (рис.6, 7).

Рис.4. Диаграммы деформирования образцов с  Рис.5. Диаграммы деформирования

различными уровнями накопленной образцов с различными уровням

поврежденности (сталь ст.15)  накопленной поврежденности

  (N=500 циклов) при низких

  температурах (сталь 09Г2С)



Рис.6. Предельная кривая потери пластичности от накопления поврежденности

(материал – ст.15)

Рис.7. Предельная кривая потери пластичности от накопления поврежденности

(N=500 циклов) и разных низких температур (материал – 09Г2С)

       

Предельная кривая потери пластичности для гладких образцов описывается эмпирически полученным уравнением:

(4) 

где  и m – коэффициенты для конкретной конструкционной стали (для 09Г2С:  =2, m=1.8, для ст.15: =2.1, m=1.99).

Данные зависимости в/т от ер /епл  являются предельной  кривой потери пластичности материала, а отношение ep/eпл - коэффициент потери пластичности Ппл.

Для исследования влияния низких температур на характеристики трещиностойкости по данным диаграмм разрушения в координатах P (нагрузка) – V (смещение берегов надрезов) (рис.8), для стали 16Г2САФ построена зависимость КCJ / КC от р / пл  , которая определяется как - предельная кривая потери пластичности образцов с трещиной при низких температурах (рис.9).

Рис.8. Диаграммы разрушения Р-V при низких температурах  сталь 16Г2САФ где ΔVp - разность значений условных пластических смещений при Т0 = 2930К и пониженных температурах испытания

Рис.9. Предельная кривая потери пластичности

при низких температурах

Предельная кривая потери пластичности при низких температурах описывается эмпирически полученным уравнением:

  (5)

где и n – коэффициенты для конкретной конструкционной стали. Например, для 16Г2САФ:  =10, n=2.1.

Построенные кривые потери пластичности показывают, что с понижением температуры и увеличением накопленной поврежденности материал постепенно теряет способность пластически деформироваться. Предельной формой полной потери пластичности материала, является равенство единице коэффициента потери пластичности.

Для установления взаимосвязи между изменением пластических свойств и твердости при накоплении повреждений в материале, были проведены измерения микротвердости образцов после циклических испытаний, по результатам которых построена корреляционная зависимость значений микротвердости с коэффициентом потери пластичности соответственно Ст15 (рис.10) и 09Г2С (рис.11). Измерение микротвердости осуществлялось на установке ПМТ – 3. В среднем на каждом образце проводились 35-40 замеров.

Рис.10. Корреляционная зависимость замеров микротвердости

с коэффициентом потери пластичности (материал – ст.15)

Рис.11. Корреляционная зависимость замеров микротвердости

с коэффициентом потери пластичности (материал – 09Г2С)

Таким образом, предельное состояние конструкционного материала определяется по критическому значению микротвердости при выполнении условия ер /епл=1. Блок-схема алгоритма оценки предельного состояния по предложенному методу приведена на рис.12.

Предложенный метод оценки предельного состояния конструкционного материала по корреляционной зависимости коэффициента потери пластичности (ep/eпл) с замерами микротвердости учитывает все монтажно-эксплуатационные факторы, приводящие к деформационному старению металлоконструкций (рис.13).

Рис. 12. Блок-схема алгоритма оценки предельного состояния

конструкционного материала

 

  1

  I II  III

 

  1. 1

Ппл

Рис.13. Схема определения потери пластичности элемента конструкции

I – область потери пластичности при монтаже, сборке и т.д.;

II – область потери пластичности период интенсивной эксплуатации, 

зависит от уровня нагрузок, среды эксплуатации и т.д.;

III – область конечной стадии потери пластичности.

4. Разработка метода оценки хладостойкости трубопроводов и резервуаров после длительной эксплуатации

Как отмечено выше, большую опасность представляют дефекты, которые могут быть причиной катастрофического (осколочного) разрушения тонкостенных металлоконструкций, эксплуатирующихся в условиях низких климатических температур. С этой точки зрения, оценка поврежденности и деградации основных свойств материалов, применяемых для конструкций, после длительной эксплуатации работающих в условиях Севера, по критериям потери пластичности приобретает особую актуальность.

В таком случае, из предельной кривой (4) вытекает критерий пластичности вида 

  , 

и условие при которой, определяется вторая критическая температура [Tк2] 

,  (6)

что соответствует условию хрупкого разрушения,  в работах Н.А.Махутова.

Рассмотрим зависимость коэффициента потери пластичности от температуры испытаний в виде эмпирической функции для образца с трещиной материала 16Г2САФ (рис.13) и гладкого образца 09Г2С (рис.14).

Рис.13. Зависимость коэффициента потери пластичности

от температуры для образца с трещиной материал-16Г2САФ

       

Рис.14. Зависимость коэффициента потери пластичности

от температуры  для гладкого образца материал - 09Г2С

       

Аппроксимация зависимостей коэффициента потери пластичности от температуры (рис.15), возможно следующим эмпирическим выражением 

  , (7)

где ko, To - коэффициенты для конструкционного материала.

Определение хладостойкости элемента конструкции, требует выделения в отдельный фактор потери пластичности от температуры. Однако, предельное состояние в уравнении (4) и (5) зависит от различных факторов, приводящих к потере пластичности, тогда (6) как результат действия различных факторов выразится в виде

, (8)

где - потеря пластичности от деформационного старения материала, что видно из диаграммы рис.5.

Оценку хладостойкости трубопровода или резервуара без трещины проведем на основе предельного соотношения (4). В качестве расчетного параметра хладостойкости, примем вторую критическую температуру вязкохрупкого перехода. Исходя из соотношений (8) и предельной кривой потери пластичности (4) с учетом (7), смещение второй критической температуры для конструкции после длительной эксплуатации получим в виде

  (9)

Величину действующих эквивалентных напряжений напряжение экв для трубы большого диаметра примем

  экв = (1- + 2)1/2,

       где - тангенциальное (окружное) напряжение, - параметр двухосности,

= z/,  z -продольное напряжение.

Таким же образом определим условие хрупкого разрушения для конструкции с трещиной

  (10) 

  Условие определения второй критической температуры вязкохрупкого разрушения для элемента конструкции цилиндрической оболочки запишется в следующем виде

  при   (11)

где - разрушающее окружное напряжение в цилиндрической оболочке; - критический коэффициент интенсивности напряжений.

Тогда из соотношения (10) и (5), учитывая (11)  вторую критическую температуру для тонкостенной конструкции, типа трубопровода или резервуара большого диаметра получим в виде

(12)

при 

Условия плоской деформации, определяющие максимально возможную объемность напряженного состояния в зонах концентрации напряжений, возникают в середине пластины тогда, когда их толщина в 8-12 раз превышает радиус закругления в вершине надреза. В таких случаях необходим учет возникающего эффекта жесткости напряженного состояния (трехосности напряжений) у вершины поверхностной трещины.

При возникновении объемного напряженного состояния происходит повышение значений первых главных напряжений в зонах концентрации, которое учитывается в расчетах с помощью коэффициента повышения In. В то же время, очевидно, что объемность напряженного состояния в зонах концентрации напряжений сказывается на снижении предельных пластических деформаций, что учитывается коэффициентом снижения предельных пластических деформаций Den, равный отношению интенсивностей деформаций при разрушении в условиях линейного и объемного напряженного состояния

Используя значения In и Den для условия плоского напряженного состояния, проведена оценка второй критической температуры для трубы с поверхностной трещиной длиной 2l, глубиной d, равной 4,6 мм для трубы диаметром 1420 мм и толщиной стенки 15 мм (рис.15), из стали 09Г2СЮЧ по формуле (12) с учетом

- для поверхностной трещины  (13)

Следует заметить, что  при натурном испытании опытного сосуда давления, разрушение произошло при температуре минус 42ОС и давлении 12,7 МПа, что соответствует для стали 09Г2СЮЧ при этой температуре. Из графика видно, что при учете объемности напряженного состояния для поверхностной трещины происходит сдвиг критической температуры на 10-12%, что достаточно удовлетворительно согласуется с данными натурных испытаний.

Запас по прочности по температуре можно определить следующим образом:

  .  (14)

Рис.15. Изменение второй критической температуры для сосуда давления диаметром 1420 мм с толщиной стенки 15мм из стали 09Г2СЮЧ в зависимости от критической полудлины поверхностной трещины

На основе разработанной методики оценки потери пластичности, предложен метод оценки остаточного ресурса для конструкций типа трубопроводов и резервуаров по следующей схеме: если назначенный по техническому заданию или определенный по экономическим (амортизационным) параметрам срок эксплуатации составляет (лет), то в течение этого срока необходимо определить допустимое суммарное повреждение – потерю пластичности ; в течение назначенного срока необходимо определить скорость увеличения суммарных повреждений –потери пластичности (деформационного старения от различных факторов) ; в соответствии со схемой оценки работоспособности конструкции, если на конечном интервале времени измеренная скорость суммарных повреждений - потери пластичности меньше, чем допустимая скорость повреждений, то назначается время , меньшее, чем с последующим измерением ; производится оценка хладостойкости по формуле (9) или (12); при выполнении условия  , определяется запас прочности по температуре по (14) и назначается время продления эксплуатации, которое согласовывается с контролирующими и надзорными органами; последующие назначенное или продленное время эксплуатации конструкции считается окончательным, если измеренная скорость суммарных повреждений будет близко с допустимой скоростью суммарных повреждений.

Выполнена оценка скорости потери пластичности с последующим анализом остаточного ресурса магистрального трубопровода.

Исходя из вышеприведенных рассуждений, можно предположить следующую схему оценки хладостойкости трубопроводов и резервуаров  (рис.16), в которой температура является расчетным параметром.

5. Оценка надежности трубопроводов и резервуаров Севера

Хрупкое разрушение элементов конструкций, работающих в условиях Севера, обусловлено, прежде всего, воздействием низких климатических температур, а также рядом факторов, таких как конструктивные, технологические и другие. В этих условиях возникает вопрос надежности конструкций при низких эксплуатационных температурах. Учитывая, во многом случайную природу зарождения и распространения хрупкого разрушения, представляется наиболее возможным ответ с позиций общей теории надежности механических систем, используя аппарат механики разрушения в области хладостойко

Рис.16. Блок-схема оценки хладостойкости трубопроводов и резервуаров после длительной эксплуатации

сти крупногабаритных тонкостенных металлоконструкций. Фундаментальные работы по оценке надежности механических систем, приведены в работах В.В.Болотина, С.В.Серенсена, Н.А.Махутова. Для описания вероятности отказов техники и конструкций используем модель вида

    , (15)

где - распределение плотности вероятности случайных величин r и q.

Используя критерий хладостойкости в вероятностной постановке, можно оценить вероятность хрупкого разрушения. Принимая данные температуры как случайные и некоррелированные величины, выразим надежность как вероятность безотказной работы в виде

. (16)

Для определения математического ожидания второй критической температуры вязко-хрупкого перехода для конструкции, используем формулу (12) полученной в главе 4.

При допущении, что распределено нормально, используя свойства функций от случайных величин и замечая, что разность тоже распределена нормально, интеграл от (4) приводится к виду

  , (17)

где Ф (.)- нормированная функция Лапласа; - математическое ожидание и дисперсия случайных величин соответственно ,  .

В случае, если распределена по закону отличающейся от нормального, то в этом случае разность в формуле (16), эквивалентная вероятности безотказной работы, определяется на основе соотношения

    . (18)

       Действительно, из соотношения (12) видно, что функция распределения отличается от нормального распределения, даже при нормальном распределении аргумента l. В этом случае воспользуемся методом определения закона распределения функций по закону распределения функции аргумента , где по данным главы 2 в большинстве случаев подчиняется двухпараметрическому распределению Вейбулла. Проведен расчет вероятности безотказной работы по формулам (17) и (18) с использованием пакета программ «MathCAD» (рис.17) для сосуда высокого давления с диаметром 1420 мм толщиной стенки 15 мм из стали 09Г2СЮЧ при следующих значениях коэффициентов уравнения (7): to =55,  ts =394, Ko =5, S=1043 при длине поверхностной трещины 2l =100мм и глубине  h = 4,6 мм.

       

Рис.17. Вероятность безотказной работы трубы

с диаметром 1420 мм, толщиной стенки 15 мм из стали 09Г2СЮЧ

Основные результаты и выводы

На основе комплексного анализа отказов и разрушений конструкций Севера, исследования закономерностей изменения механических свойств и характеристик трещиностойкости в процессе эксплуатации, разработаны научно обоснованные подходы расчетно-экспериментального метода оценки хладостойкости с использованием второй критической температуры вязкохрупкого перехода как расчетного параметра для трубопроводов и резервуаров большого диаметра после длительной эксплуатации. При этом, получены следующие основные научные результаты:

  1. Разработан метод оценки хладостойкости тонкостенных металлоконструкций типа, магистральных трубопроводов и резервуаров большого диаметра после длительной эксплуатации, путем расчетного определения второй критической температуры вязкохрупкого перехода с использованием предельной кривой потери пластичности, установленной испытаниями на образцах характеристик статической трещиностойкости, механических свойств и показателя потери пластичности, с учетом конструктивных размеров.
  2. 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.
  3. Исследование границ потери пластичности на образцах позволили предложить критерий пластичности материала заключающийся в исчерпании пластической составляющей в упруго-пластическом деформировании в следствии воздействия различных факторов.
  4. Проведена корреляция фактора потери пластичности материала с микротвердостью, позволяющая оценить деформационное старение материала методами неразрушающего контроля.
  5. На основе проведенных исследований потери пластичности, предложено условие хрупкого разрушения материала конструкции в виде деформационного критерия потери пластичности состоящего из составляющих поврежденности и низких температур, позволяющий оценить хладостойкость конструкции после длительной эксплуатации.
  6. Получены функции распределения размеров дефектов для магистральных трубопроводов и резервуаров большого диаметра, длительно эксплуатирующихся в условиях Крайнего Севера, и разработана методика оценки надежности на основе вероятностной модели с учетом эксплуатационных условий.
  7. В результате комплексного анализа отказов и разрушений магистральных газопроводов, оборудований нефтяной и газовой промышленности, резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов после длительной эксплуатации, выявлено, что основной причиной является исчерпание несущей способности, выражающейся в потере пластичности материала конструкции в результате воздействия различных факторов, в том числе низких температур после длительной эксплуатации, при этом разрушения носят лавинообразный, катастрофический характер.
  8. При учете объемности напряженного состояния в вершине поверхностной трещины, происходит сдвиг расчетной критической температуры вязкохрупкого перехода на 10-12%, по сравнению с результатами, полученными без учета, что достаточно удовлетворительно согласуется с данными натурных испытаний.
  9. Решена важная инженерная задача оценки остаточного ресурса и хладостойкости путем внедрения в нефтегазовую отрасль нормативно-технической документации, регламентирующей порядок и проведение оценки хладостойкости, прочности и надежности трубопроводов и резервуаров Севера в процессе длительной эксплуатации.

Основные результаты исследований по теме диссертации

опубликованы в работах:

  1. Лыглаев А.В., Левин А.И., Федоров С.П., Большаков А.М. Исследование второй критической температуры вязкохрупкого перехода для крупногабаритных тонкостенных металлоконструкций // Тез. докл. Международ. семинара «Механические свойства и разрушение сталей при низких температурах». -Санкт-Петербург,  1996. -С.17-19.
  2. Большаков А.М. Исследование механических свойств металла газопровода Мастах-Берге-Якутск // Тез. докладов республ. научно-практической конф. «Молодежь и наука РС(Я)». -Якутск, 1996.-С.92-94.
  3. Лыглаев А.В., Федоров С.П., Левин А.И.,Большаков А.М. Хладостойкость и прочность крупногабаритных тонкостенных элементов конструкций// Тезисы докладов регионального семинара «Технология и качество сварки в условиях низких температур», -Якутск,  1997.-С.30-31.
  4. Лыглаев А.В., Левин А.И., Сыромятникова А.С., Федоров С.П., Большаков А.М. Автоволновой характер трещинообразования при распространении стабильной (хрупкой) трещины в реальном твердом теле // Материалы III  научно-технического семинара «Прочность материалов и конструкций при низких температурах». –Санкт-Петербург, СПбГАХПТ, 1998. –С.20-23.
  5. А.В.Лыглаев, С.П.Федоров, А.И.Левин, А.М.Большаков, С.И.Алексеева. Хладостойкость и прочность крупногабаритных тонкостенных элементов конструкций// Заводская лаборатория.-1998.-№6.-С.52-55.
  6. Большаков А.М., ЛевинА.И., Лыглаев А.В. Оценка надежности труб и сосудов высокого давления по критериям хладостойкости // Наука и образование. –1998. -№4. –С.32-34.
  7. Большаков А.М., Левин А.И., Лыглаев А.В. Функции распределения характеристик сопротивления хрупкому разрушению стандартных образцов. // Сборник трудов V  международного научно-технического семинара «Прочность материалов и конструкций при низких температурах». –Санкт-Петербург, СПбГАХПТ, 1999. –С.23-28.
  8. А.И.Левин, А.М.Большаков, А.В.Лыглаев. Статистический анализ характеристик трещиностойкости трубных сталей северного исполнения // Механiка руйнування матерiалiв i мiцнiсть конструкцiй (випуск 2): В 3-х т./ Пiд заг. ред.Панасюка В.В. –Львiв: Каменяр,1999 –Т.1. –С.247-249.
  9. А.М.Большаков, А.И.Левин, А.В.Лыглаев. Оценка вероятности хрупкого разрушения труб и сосудов большого диаметра по критериям механики разрушения // Механiка руйнування матерiалiв i мiцнiсть конструкцiй (випуск 2): В 3-х т./ Пiд заг.ред.Панасюка В.В. –Львiв: Каменяр,1999 –Т.3. –С.110-113.
  10. Ларионов В.П., Левин А.И., Большаков А.М. Применение подходов механики разрушения в оценке хладостойкости, надежности и безопасности металлоконструкций работающих в условиях холодного климата.// Сборник трудов международной конференции физико-технические проблемы Севера. Часть 2. В 4-х частях – г.Якутск: 2000- С.210-219.
  11. Ларионов В.П., Корнев И.А., Левин А.И., Большаков А.М. Критерии механики разрушения в оценке надежности и безопасности трубопроводов, эксплуатирующихся в условиях Крайнего Севера.// Сборник. докладов международной конференции  «Оценка и обоснование продления ресурса элементов конструкций» /Отв.ред.В.Т.Трощенко:В2т.-Киев,2000.-Т.1.-С.35-42.
  12. Левин А.И., Большаков А.М. Определение функции безотказной работы тонкостенных металлоконструкций при низких температурах эксплуатации// Промышленное и гражданское строительство. – 2000. -№10. – С.28-29.
  13. Лыглаев А.В., ЛевинА.И., Корнев И.А., Черемкин М.К., Большаков А.М. Эксплуатация магистральных газопроводов в условиях Севера // Газовая промышленность. 2001. -№8. С.37-40.
  14. Ларионов В.П., Левин А.И., Большаков А.М. Применение механики разрушения для оценки  параметров надежности труб и сосудов северного исполнения // Заводская лаборатория. 2001. -№10. С.38-43.
  15. Большаков А.М., Левин А.И., Прохоров В.А. Методика сочетания причин разрушения резервуаров // Заводская лаборатория. 2001. -№.10. 48-50.
  16. Ларионов В.П., Слепцов О.И., Лыглаев А.В., Левин А.И., Большаков А.М. Разработка региональных программ по обеспечению научных основ техногенной безопасности сложных технических систем, эксплуатирующихся в экстремальных климатических условиях // Природно-техногенная безопасность Сибири: в 2 т. Т.1 Труды международной конференции/ Науч. ред. Ю.И.Шокин, Н.А.Махутов, В.В.Москвичев. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2001. –С.93-97.
  17. Слепцов О.И., Левин А.И., Большаков А.М., Алексеев А.А. Оценка остаточного ресурса объектов транспортировки, хранения нефти и газа, эксплуатирующихся при низких климатических температурах // Материалы международной конференции «Сварка и родственные технологии 2002», Киев: Украинский информационный центр «Наука. Техника. Технология», 2002. –С. 50-51.
  18. Большаков А.М., Лыглаев А.В., Иванов А.Р. Предельное состояние элементов конструкций при низких температурах / VIII научно-технический семинар «Прочность материалов и конструкций при низких температурах: Сборник трудов: Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий, 2002. –С.91-95.
  19. Большаков А.М., Лыглаев А.В., Левин А.И., Иванов А.Р. Влияние температуры на предельное состояние образцов из конструкционных сталей // Материалы I Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата: в 6 т., Якутск: ОИФТПС СО РАН, 2002. Т.5. – С.92-94.
  20. Левин А.И., Большаков А.М., Парникова Т.А., Ноев Д.М. Оценка конструктивной прочности и надежности конструкций при низких климатических температурах // Материалы I Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата: в 6 т., Якутск: ОИФТПС СО РАН, 2002. Т.5. – С.130-136.
  21. Лыглаев А.В., Левин А.И., Большаков А.М. Методы оценки предельного состояния магистральных трубопроводов северного исполнения по критериям прочности, надежности и хладостойкости // Материалы I Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата: в 6 т., Якутск: ОИФТПС СО РАН, 2002. Т.5. – С.154-164.
  22. Ларионов В.П., Слепцов О.И., Левин А.И., Большаков А.М., Стручкова Г.П. Критерии прочности и управление безопасностью эксплуатации тонкостенных конструкций при низких температурах // Вычислительные технологии. 2003. Том 8, - С.22 30.
  23. Большаков А.М., Лыглаев А.В., Иванов А.Р. Ресурс пластичности конструкционных сталейпри низких температурах // IX научно-техническая конференция «Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов» (Санкт-Петербург, 25 апреля 2003 г.). Сборник трудов: СПбГУНиПТ, 2003. – С. 99-101.
  24. Большаков А.М., Лыглаев А.В., Иванов А.Р. Ресурс пластичности конструкционных сталей при низких температурах. //Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф. Проблемы защиты населения и территории от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера: в 3 т. Т.2.: Тр.: научных конференций / Красноярск: ИВМ СО РАН , 2003. с. 60-62.
  25. Большаков А.М., Голиков Н.И., Иванов А.Р. Алексеев А.А. Исследование причин аварий магистрального газопровода Бэргэ-Якутск. //Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф. Проблемы защиты населения и территории от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера: в 3 т. Т.2.: Тр.: научных конференций / Красноярск: ИВМ СО РАН , 2003. с. 62-68.
  26. Ларионов В.П., Слепцов О.И., Лыглаев А.В., Левин А.И., Большаков А.М. Надежность и безопасность трубопроводов Севера // Проектирование и строительство транспортных объектов в условиях Республики Саха (Якутия): Тезисы докладов научно-практической конференции, Якутск, 2-5 апреля 2003 г. Ч.II. –Якутск, 2003.  – С.59-60.
  27. Ермоленко Ю.Г., Большаков А.М., Черемкин М.К., Туги Р.Э. О техническом состоянии магистральных газопроводов Якутии // Безопасность труда в промышленности. 2003. - №10, С. 5-7. 
  28. Слепцов О.И., Левин А.И., Большаков А.М., Лыглаев А.В. Основы обеспечения техногенной безопасности крупногабаритных металлоконструкций Севера./Труды II Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата: Пленарные доклады. - Якутск: ЯФ ГУ «Изд-во СО РАН». 2004. – С.107-116.
  29. А.М.Большаков, Н.И.Голиков, Алексеев А.А., Иванов А.Р. Исследование несущей способности участка магистрального газопровода Мастах-Берге-Якутск// Актуальные проблемы строительного и жилищно-коммунального комплексов РС(Я): Материалы Республиканской научно-практической конференции, г.Якутск, 6-7 апреля 2004 г. /.-Якутск: Изд-во ЯГУ, 2004. С. 174-178.
  30. Слепцов О.И., Большаков А.М., Лыглаев А.В. , Татаринов Л.Н. Исследование изменения структуры и свойств металла магистрального газопровода после 30-лет эксплуатации в условиях Крайнего Севера Сборник трудов XI научно-техническая конференция «Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов»: ГОУ ВПО Санкт-Петербургский ГУНиПТ, - 2005. – С. 28-32.
  31. Хладостойкость материалов и элементов конструкций: Результаты и перспективы // Прочность, ресурс и диагностика элементов металлоконструкций/ В.П.Ларионов, В.Р.Кузьмин, О.И.Слепцов, А.М.Большаков и др.- Новосибирск: Наука, 2005. 290 с.
  32. Слепцов О.И., Большаков А.М., Лыглаев А.В., Татаринов Л.Н. Исследование изменения структуры и свойств металла магистрального газопровода эксплуатирующегося в условиях Крайнего Севера // Сварка в Сибири. – 2005. –№1, - С.40-41.
  33. Андреев Я.М. Большаков А.М. Сравнительная оценка традиционной методики неразрушающего контроля сварных металлоконструкций и метода акустической эмиссии в условиях Севера /Тр.  III Евраз.  симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата: Ч.I (Якутск, 14-18 августа 2006). С. 76-83.
  34. Иванов А.Р., Татаринов Л.Н., Большаков А.М.Исследование динамики изменения напряженно-деформированного состояния магистральных трубопроводов в слабонесущих грунтах/ Тр.  III Евраз.  симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата: Ч.I (Якутск, 14-18 августа 2006) С.67-75
  35. Гилязов А.А., Большаков А.М., Голиков Н.И., Алексеев А.А., Синцов С.С. и др. Исследования несущей способности надземных магистральных газопроводов эксплуатирующихся более 35 лет в условиях Севера// Газовая промышленность. 2006. -№1, - С. 38-39
  36. Слепцов О.И., Большаков А.М., Лыглаев А.В. , Татаринов Л.Н. Исследование изменения структуры и свойств металла магистрального газопровода после 30-лет эксплуатации в условиях Крайнего Севера// Деформация и разрушение материалов. 2006. -№1, С.15-17.
  37. Иванов А.Р.,  Большаков А.М.,  Лыглаев А.В. Методика оценки ресурса пластичности конструкционных сталей // Материалы II-я всероссийской конференции "Безопасность и живучесть технических систем", Красноярск, 8-12 октября, 2007. с.153-157.
  38. Большаков А.М., Голиков Н.И., Сыромятникова А.С., Алексеев А.А., Тихонов Р.П., Литвинцев Н.М. Разрушения и повреждения при длительной эксплуатации объектов нефтяной и газовой промышленности// Газовая промышленность. 2007. -№7, - С. 87-89.
  39. Иванов А.Р., Большаков А.М., Лыглаев А.В. Методика оценки ресурса пластичности конструкционных сталей// Деформация и разрушение материалов. -2007. -№8. - С.38-39.
  40. Голиков Н.И., Большаков А.М., Алексеев А.А., Иванов А.Р., Литвинцев Н.М., и др. Неравномерная осадка днищ вертикальных резервуаров, эксплуатирующихся в условиях Крайнего Севера //// Безопасность труда в промышленности. 2008. - №1, С. 42-45.
  41. Сыромятникова А.С., Алексеев А.А., Левин А.И., Лыглаев А.В., Большаков А.М. Механизмы разрушения полимерного материала при распространении и ветвления трещины// Деформация и разрушение материалов. 2008. -№2, - С.40-42.
  42. Слепцов О.И., Лыглаев А.В., Большаков А.М., Синцов С.А. Диагностика и безопасность стареющих больших механических систем, эксплутирующихся в условиях Севера: Проблема и пути решения// Дефектоскопия. 2008. -№6, -С.31-41.
  43. Иванов А.Р., Большаков А.М., Лыглаев А.В. Оценкаи предельного состояния металлоконструкций работающих в условиях Крайнего Севера // Заводская лаборатория. -2009. Том 75. -№4, С.44-47.
  44. Большаков А.М., Татаринов Л.Н. Исследование динамики изменения надежности магистрального газопровода после 30 лет эксплуатации в условиях Крайнего Севера // Газовая промышленность.-2009. -№2, С.28-31.
  45. Большаков А.М. Хладостойкость тонкостенных металлоконструкций после длительной эксплуатации // Труды I научно-практической конференции «Экспертиза промышленной безопасности опасных производственных объектов в условиях Крайнего Севера: Проблемы и пути решения».–Якутск: -2009. С.24-26.
 





© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.