WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

На правах рукописи




НАУМКИН ЕВГЕНИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

МЕТОДОЛОГИЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РЕСУРСА НЕФТЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ, ЭКСПЛУАТИРУЕМОГО В УСЛОВИЯХ ЦИКЛИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ, НА СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ

Специальность 05.02.13. -  «Машины, агрегаты и процессы»

(нефтегазовая отрасль)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Уфа – 2011

Работа выполнена на кафедре «Технологические машины и оборудование» ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет».

Научный консультант доктор технических наук

  Кузеев Искандер Рустемович

Официальные оппоненты:        доктор технических наук, профессор

Зубаиров Сибагат Гарифович

доктор технических наук, профессор

Шанявский Андрей Андреевич

доктор технических наук, профессор

Ерофеев Валерий Владимирович

 

Ведущая организация: ОАО «Системы и технологии обеспечения безопасности. ТЕХДИАГНОСТИКА»              

Защита состоится «28» декабря 2011 года в 11- 00 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289.05 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета

Автореферат разослан  «  » 2011 года

Ученый секретарь совета               Ризванов Р.Г.

Актуальность проблемы

Условия эксплуатации оборудования, используемого в технологических процессах подготовки и переработки нефти и газа, характеризуются сложными режимами нагружения, включающими различные виды и сочетания механических, тепловых и коррозионных воздействий. Кроме того, большинство видов оборудования, такие как трубопроводные системы, резервуары, различное нагревательное оборудование имеет высокий уровень изношенности, что в конечном итоге приводит к трудно прогнозируемым последствиям с точки зрения реализации катастрофических разрушений. Значительное количество подобных объектов работает в условиях знакопеременных нагрузок, что представляет наибольшую опасность с точки зрения возникновения аварийных ситуаций. В условиях сложившейся обстановки особенно остро встает вопрос обеспечения надежной и безопасной эксплуатации оборудования нефтегазовой  отрасли.

Существующие на сегодняшний день способы определения технического состояния таких объектов позволяют обнаружить определенные дефекты, однако многие из них из-за протяженности или большой площади объектов своевременно не обнаруживаются и приводят к разрушению оборудования или его элементов. Поэтому актуальной является проблема неразрушающей оценки накопленных повреждений, которая бы позволила определить наступление предельного состояния до периода активного развития дефектов.

Предпосылкой при постановке цели исследования было выдвижение гипотезы о формировании дробно-размерной зоны, которая определяется количественно поверхностной энергией конструкционного материала. Поскольку дробно-размерный слой характерен не только для твердых материалов, но и для жидких, был проведен комплекс исследований, который подтвердил наличие данного слоя и указал на его связь с энергетическими характеристиками поверхности. Поэтому при исследовании закономерностей накопления повреждений в материале оборудования в процессе эксплуатации целесообразно применять такие методы неразрушающего контроля, которые позволяют оценивать изменение свойств на его поверхности.

Используемые при решении задач технической диагностики нефтегазового оборудования в настоящее время методы неразрушающего контроля, как правило, направлены на выявление и измерение достаточно развитых дефектов. Однако для физически изношенного оборудования наиболее опасным является состояние металла, когда на уровне структуры могут произойти необратимые изменения, которые определяют не только степень накопления повреждений в материале, но и дальнейший механизм разрушения конструкции. Поэтому точная оценка предельного состояния материала оборудования с одной стороны позволит снизить частые остановки на ремонт и диагностические работы, а с другой - исключить аварийную ситуацию.

Объект исследования: нефтегазовое оборудование, подверженное циклическим нагружениям.

Предмет исследования: прогнозирование состояния конструкций нефтегазового оборудования по результатам измерения поверхностных характеристик.

Цель работы: повышение эффективности мониторинга технического состояния нефтегазового оборудования и прогнозирования предельного состояния материала конструкций, работающих в условиях знакопеременных нагружений, на основе результатов измерения его поверхностных характеристик.

Цель достигается решением следующих задач:

  1. Оценить роль поверхности в образовании и разрушении материалов оборудования и изменение поверхностных свойств при накоплении повреждений.
  2. Установить особенности усталостного накопления повреждений конструкций и разработать способы оценки уровня накопленных повреждений.
  3. Определить диагностические признаки наступления предельного состояния материалов оборудования, подверженных циклическому нагружению.
  4. Разработать алгоритм прогнозирования ресурса нефтегазового оборудования, эксплуатируемого под действием циклических нагрузок, с учетом закономерностей изменения поверхностных свойств, на стадии проектирования и эксплуатации.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

1. Научно доказано, что в процессе эксплуатации оборудования в материале в течение всего периода накопления повреждений изменение свойств носит нелинейный характер с локальными экстремумами, указывающими на увеличение вероятности разрушения. Установлено, что наиболее характерными из опасных периодов эксплуатации оборудования являются диапазоны с накоплением повреждений Ni/Np=0,30,4 и Ni/Np=0,70,8 (Ni/Np - отношение количества циклов нагружения на момент измерения к количеству циклов до разрушения). Идентификация предельного состояния материала оборудования наиболее точно оценивается с помощью выявленных диагностических признаков трехпараметрического определения физических параметров поверхности, таких как напряженность постоянного магнитного поля, напряжение и затухание отклика электрического сигнала и поверхностная энергия.

2. Разработан научно-обоснованный алгоритм прогнозирования ресурса нефтегазового оборудования на стадии проектирования и эксплуатации, который основан:

- на оценке распределения напряженно-деформированного состояния материала оборудования численным методом и выявлении потенциально опасных зон, с последующей расчетной оценкой сроков контроля и ремонтно-восстановительных работ;

- на определении области потенциально опасных зон путем измерения акустических и магнитных характеристик, корректировкой дополнительных участков критического накопления повреждений, в которых методами интроскопии определяются координаты и геометрические размеры дефектов, и с учетом степени накопленных повреждений оценивается ресурс исследуемого объекта.

3. На основе экспериментальных исследований научно доказано, что поверхностная энергия материала конструкций при накоплении усталостных повреждений возрастает по всей области нагружения, что дает возможность оценивать степень накопленных повреждений металла оборудования. Кроме того, установлено, что в потенциальной зоне разрушения рост поверхностной энергии происходит в большей степени, чем в других областях исследуемого материала.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ

Установлены функциональные зависимости между уровнем накопленных повреждений и такими физическими параметрами, как поверхностная энергия, напряженность постоянного магнитного поля, напряжение и амплитуда затухания отклика электрического сигнала, скорость распространения ультразвуковых волн.

Развиты представления о природе поверхности и поверхностной энергии, в основе которой лежит идея о формировании поверхностной энергии за счет потери мерности сред.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ

Разработанный метод оценки накопленных повреждений и предельного состояния материала оборудования, эксплуатируемого в нефтегазовой отрасли, с учетом закономерностей изменения поверхностных характеристик положен в основу учебно-методического комплекса по изучению дисциплины «Оценка накопления повреждений и предельного состояния материала оборудования» магистрантов, обучающихся по направлению 150400 «Технологические машины и оборудование» программы 551831 «Надежность технологических систем и оборудования» с целью формирования базы знаний о природе явления разрушения в металлических материалах, основных принципах и механизмах разрушения.

Разработан и принят к использованию стандарт предприятия ФГБОУ ВПО Уфимский государственный нефтяной технический университет «Оценка долговечности оборудования, эксплуатируемого в условиях малоцикловой усталости, с учетом результатов электромагнитных измерений»

При выполнении проектных работ блока ДИГ установки АГФУ нефтеперерабатывающего предприятия проведены расчеты напряженно-деформированного состояния и определены прогнозируемые сроки оценки технического состояния и ремонтно-восстановительных работ оборудования, подверженного циклическим нагружениям.

АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на 54-62-й научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (г. Уфа, УГНТУ, 2003-2005 гг.); IX Международной научно-технической конференции «Проблемы строительного комплекса России». Ежегодных итоговых конференциях отделения технических наук АН РБ (г. Уфа, 2001, 2002, 2003 г.г.); Международной научно-технической конференции «Прикладная синергетика -II» (г. Уфа, 2004 г.); 1-ой Всероссийской научной INTERNET-конференции (г. Уфа, 2003 г.); секции «Проблемы нефти и газа» III Конгресса нефтегазопромышленников России (г. Уфа, 2001 г.), Всероссийской студенческой научно-технической конференции «Интенсификация тепло-массообменных процессов, промышленная безопасность  и экология» (г. Казань, 2005 г.), научно-практической конференции «Промышленная безопасность на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах. Технический надзор, диагностика и экспертиза» (г. Уфа, 2007 г.);  Всероссийском конкурсе инновационных проектов студентов, аспирантов и молодых ученых вузов Российской Федерации «Обеспечение промышленной безопасности на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах» (г. Уфа, 2007 г.); Международной научно-практической конференции «Промышленная безопасность на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах» (г. Уфа, 2008 г.); II-й Всероссийской конференции молодых ученых «Актуальные проблемы науки и техники» (г. Уфа, 2010); Всероссийской научно-технической конференции «Инновационное нефтегазовое оборудование: проблемы и решения» (г. Уфа, 2010 г.); Международной научно-практической конференции «Промышленная безопасность на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах» (г. Уфа 2010 г.): XIV Международной научно-технической конференции «Проблемы строительного комплекса России» (г. Уфа, 2010 г.).

ПУБЛИКАЦИИ

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 45 научных трудах, в том числе в 1 монографии и 22 ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, получено 4 патента.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ

Диссертационная работа состоит из шести глав, основных выводов, списка использованных источников из 230 наименований, содержит 210 с. машинописного текста, 70 рисунков, 14 таблиц и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приведен анализ существующих механизмов накопления повреждений и разрушений материалов, описаны виды предельного состояния и критерии разрушения, приведены факторы, влияющие на повреждение материала оборудования, работающего в условиях статических, знакопеременных и термических воздействий. Описаны особенности накопления повреждений в зоне концентрации напряжений и способы их выявления. Приведены существующие методы оценки остаточного ресурса сосудов и аппаратов, работающих под давлением. Описано, что остаточный ресурс оборудования определяется по факту утонения стенки аппаратов вследствие коррозионного воздействия. Усталостные явления в материалах оборудования подробно описаны в многочисленных трудах С.В. Серенсена, В.П. Когаева, Н.А. Махутова, А.А. Шанявского, К.В. Фролова, А.П. Гусенкова, Е.М. Морозова, В.С. Ивановой, А.Н. Романова, Л.Ф. Коффина, С.С. Мэнсона, В.Т. Трощенко, В.В. Болотина, А.Г. Гумерова, Р.С. Зайнуллина и многих других.

При выявлении потенциальных зон разрушения в материале оборудования одним из распространенных и эффективных методов является акустико-эмиссионный метод контроля. Данный метод применяется совместно с гидро- и пневмоиспытаниями и фиксирует зоны локации развивающихся дефектов. Однако на ранней стадии эксплуатации таким методом сложно оценить потенциально опасные зоны. Поэтому актуальны исследования по поиску новых подходов выявления областей, наиболее предрасположенных к зарождению и развитию дефектов.

Недостатком существующего подхода при оценке технического состояния и ресурса оборудования является отсутствие учета изменения свойств конструкционных материалов в процессе эксплуатации. Наличие данной информации с одной стороны дает возможность осуществлять точную настройку и калибровку приборов, а с другой – выявлять степень поврежденности материала исследуемого объекта и его предельное состояние. Кроме того, на сегодняшний день отсутствуют методы оценки приближения к предельному состоянию металла оборудования. Каждый материал имеет свою величину предельного состояния, которая не учитывается при обследовании объекта.

Поскольку материал оборудования имеет неоднородную структуру, различное напряженно-деформированное состояние, то степень поврежденности будет распределяться неравномерно, что необходимо учитывать при диагностировании материала оборудования. Учитывая, что разрушение материала начинается с поверхности и приповерхностных слоев, целесообразно при обследовании оборудования использовать методы, позволяющие получать информацию с поверхности.

Во второй главе даны сведения, показывающие роль поверхности в ускорении и замедлении процессов образования и разрушения твердых, жидких и газообразных сред. Предложена модель образования и трансформации формы. Рассмотрено изменение поверхностной энергии при перераспределении поверхности из объемной части системы в поверхностные слои и наоборот. Приводятся сведения других исследователей о подобных явлениях, где при перераспределении поверхностного слоя изменяется интенсивность протекания тех или иных технологических процессов.

Для описания механизма явлений, происходящих на поверхности раздела фаз в работе предложена обобщенная модель, позволяющая с единых позиций описать механизм образования и трансформации формы. В связи с предложенной концепцией о строении поверхности и ее свойствах было сделано предположение, что поверхностный переходный слой обладает определенными свойствами, в т.ч и геометрическими, т.е любое вещество можно представить в виде двух составляющих А и В. При этом составляющая А образует только границу вещества и границы внутренней структуры, если таковая имеется. Составляющая В образует только объем и не участвует в создании поверхности (рисунок 1). Для данного вещества в данном состоянии считаем, что составляющая А постоянна и имеет определенную толщину. Если вещество имеет внутреннюю структуру, то А распределяется на поверхность и создание внутренней структуры, и в этом случае наружный поверхностный слой должен утоняться.

V = A + B;

A = A1 + A2 +…+ An

V = A1 + B1 + A2 + B2 +…+ An + Bn;

B = B1 + B2 +…+ Bn

2  <. 1

Рисунок 1 – Схема утонения поверхностного слоя

В целях проверки данного утверждения был проведен эксперимент с погружением в жидкость твердых тел и определением поверхностного натяжения методом капиллярного поднятия. Результаты погружения насадочных устройств в воду показали уменьшение высоты и геометрической формы мениска в капилляре (рисунок 2а, 2б).


а


б

в

Рисунок 2 – Изменение высоты (а), геометрической формы мениска в капилляре (б) и относительного поверхностного натяжения жидкости (в) при погружении насадочных устройств из синтетического волокна (1), меди (2) и полипропилена (3)

Зависимости относительного поверхностного натяжения от удельной площади поверхности, создаваемой насадочными устройствами представлены на рисунке 2в, где показано, что при увеличении смачивающей способности материалов, погруженных в жидкость, относительное поверхностное натяжение снижается в большей степени.

Кроме этого, согласно вышеописанной концепции следует, что если в воду опустить две пластинки и включить в цепь электрический ток, то на перемещение ионов будет влиять толщина переходного поверхностного слоя жидкости на пластинке, которая в свою очередь, будет зависеть от наличия в жидкости насадочных устройств. Чтобы проверить данное предположение, проведены измерения электрического сопротивления жидкости с насадочными устройствами и без них.

Искомая величина электрического сопротивления дистиллированной воды определялась по падению напряжения на медных пластинах в сравнении с образцовым сопротивлением. Результаты показали, что при последовательном погружении и извлечении насадочного устройства в дистиллированную воду наблюдается снижение электрического сопротивления при погружении и повышение при изъятии (рисунок 3).

а

б

Рисунок 3 - а) принципиальная схема измерения электросопротивления жидкости; б) зависимость относительного электрического сопротивления дистиллированной воды от времени без насадочного устройства (1) и с его периодическим погружением и извлечением (2).

1 – штатив; 2 – колба; 3 – дистиллированная вода; 4 – медные обкладки;

5 – насадочное устройство; 6 – источник питания; 7 – магазин сопротивления; 8 – прибор для измерения напряжения; 9 – персональный компьютер

Данный факт можно объяснить тем, что при погружении в систему насадочных устройств идет перераспределение поверхностного слоя на насадочное устройство и медные пластинки. При этом толщина поверхностного слоя на медных пластинках уменьшается, что позволяет ионам интенсивнее перемещаться от одной пластинки к другой, и электрическое  сопротивление  падает (рисунок 4).

1 > 2

Рисунок 4 – Схемы, объясняющие причину падения электрического сопротивления в жидкости при погружении насадочного устройства

а) – измерение электрического сопротивления дистиллированной воды;

б) – то же при наличии насадочного устройства

Таким образом, полученные результаты подтверждают выдвинутое предположение о перераспределении поверхностного слоя в жидкости при внесении в нее насадочных устройств, что приводит к изменению определенных ее свойств, в частности, электрического сопротивления.

Следующим подтверждением предложенной концепции было проведение исследований по оценке влияния соотношения объемов двух жидкостей на процесс эмульгирования. Для этого использовались стеклянные пробирки, а в качестве исследуемых сред было выбрано трансформаторное масло и дистиллированная вода. В качестве энергетического источника образования эмульсий применялись ультразвуковые колебания частотой 30 кГц. В ходе эксперимента изменялось соотношение объемов исследуемых жидкостей, и фиксировалось начало, максимальная интенсивность и окончание процесса эмульгирования.

Параллельно с этим проведено исследование изменения относительного поверхностного натяжения воды и масла. Для этого был использован метод капиллярного поднятия жидкости. Изменение краевого угла в капилляре и высоты жидкости осуществлялось с помощью фотоаппарата, каждые 30 секунд с момента включения генератора ультразвуковых колебаний, что позволило получить зависимость изменения поверхностного натяжения от времени. На рисунке 5 показаны три контрольных состояния системы, соответствующие началу, пику интенсивности и окончанию процесса эмульгирования.

Рисунок 5 – Схема изменения капиллярного эффекта при эмульгировании

а, б, в – начало, пик интенсивности и окончание процесса эмульгирования соответственно

Таким образом, в процессе эмульгирования происходит изменение краевого угла (1 < 2 < 3) и высоты жидкости (h3 < h2 < h1) в капилляре, что свидетельствует о непостоянстве поверхностного натяжения.

Для расчета сил поверхностного натяжения использована формула Юнга – Лапласа:

       ,                                        (1)

где – разность плотностей на поверхности раздела фазы жидкость – воздух кг/м3;

g - ускорение свободного падения м/с2;

h - высота подъема жидкости в капилляре, м;

- сила поверхностного натяжения Дж/м2;

cos – значение косинуса краевого угла смачивания;

r – радиус кривизны мениска, м.

Рисунок 6 – Относительное поверхностное натяжение воды и масла

       Зависимость изменения относительного поверхностного натяжения воды и масла в процессе получения эмульсии представлена на рисунке 6. Показано, что в капиллярных трубках, погруженных как в масло, так и в воду, сначала происходит снижение относительного поверхностного натяжения, что свидетельствует об утонении поверхностного слоя поверхности раздела фаз вода-масло, поскольку частично поверхность перераспределяется на образование глобул.

       Таким образом, полученные зависимости также свидетельствуют о состоятельности ранее выдвинутых предположений о перераспределении поверхностного слоя. Данные эксперименты проведены на жидкостях с той целью, что это более наглядно демонстрирует полученные эффекты, хотя при переходе из одного агрегатного состояния в другое закономерности повторяются.

В третьей главе описаны результаты исследований, характеризующие  изменения поверхностных свойств материалов, поскольку поверхность является той областью, в которой начинается процесс разрушения. Приводятся сведения об изменениях поверхностной энергии и магнитных характеристик стали при накоплении усталостных повреждений. В качестве материала для испытаний была выбрана сталь 09Г2С, как одна из наиболее часто применяемых марок стали для аппаратов нефтеперерабатывающих предприятий.

В целях определения влияния уровня накопленных усталостных повреждений на поверхностную энергию проведены испытания на усталость образцов плоского типа по схеме чистого симметричного изгиба с отслеживанием изменения угла смачивания поверхности.

Капля жидкости, в качестве которой была использована дистиллированная вода, наносилась при помощи стационарно установленного дозатора на предварительно обезжиренную поверхность после остановки установки и приведения образца в исходную позицию. Регистрация угла смачивания производилась с помощью цифрового фотоаппарата с последующей компьютерной обработкой результатов.

Рисунок 7 – Фотографии, иллюстрирующие изменение краевого угла смачивания поверхности стали 09Г2С при повышении уровня накопления усталостных повреждений

Эксперименты показали, что при усталостном нагружении краевой угол смачивания уменьшается (рисунок 7).

Поверхностная энергия определялась с использованием краевого угла смачивания по методике, описанной в трудах А. Адамсона, Е.Д. Щукина, Б.Д. Сумма  и других исследователей по формуле:

       Fs = тжS,        (2)

где        тж – поверхностное натяжение твердое тело – жидкость, Дж/м2;

S – площадь контакта с твердой поверхностью, м2.

Поверхностное натяжение жидкости оценивалось по уравнению Юнга:

       тг = тж + жг cos ,        (3)

отсюда       тж = тг - жг cos ,         (4)

                                                                      (5)

где         – краевой угол смачивания, град;

тг - поверхностное натяжение твердое тело – газ, Дж/м2;

жг - поверхностное натяжение твердое тело – жидкость, Дж/м2.

       жгd – диспергированное поверхностное натяжение газ-жидкость.

Используя вышеприведенную методику, построены зависимости поверхностной энергии сталей от уровня накопления усталостных повреждений, приведенные на рисунке 8, которые показывают увеличение данного параметра.

а

б

Рисунок 8 – Зависимость поверхностной энергии стали 09Г2С (а) и 12Х18Н10Т (б) от уровня накопления усталостных повреждений

Для установления зависимости градиента поверхностной энергии от уровня накопления усталостных повреждений при разных значениях напряженно-деформированного состояния образцов эксперименты проводились в следующем диапазоне создания деформации = 0,05 0,4. Минимальное значение изменения поверхностной энергии от исходного состояния до разрушения (Fs разр - Fs исх) составило (4,5 ± 0,1)10-7 Дж, а максимальное – (7,0 ± 0,1) 10-7 Дж. Результаты экспериментов показали, что с повышением деформации происходит снижение градиента поверхностной энергии.

Для получения более точных расчетов на прочность при малоцикловых нагрузках в данной работе решалась задача по уточнению формул, используемых в ГОСТ 25859-83, введением в них поправочных коэффициентов. Согласно данного документа, допускаемая амплитуда напряжений [А] определяется по формуле (6)

        ,         (6)

где  nN – коэффициент запаса прочности по числу циклов nN = 10;

n – коэффициент запаса прочности по напряжениям n = 2;

А, В – характеристика материала, МПа;

N – количество циклов нагружения;

t – температура, 0С.

Критическое состояние эксплуатации оборудования возникает при максимальных напряжениях, приводящих к разрушению. Учитывая, что максимальное напряжение соответствует значениям, полученным по данной формуле без коэффициентов запаса, исключив их, получаем:

       .         (7)

Чтобы заменить величину N функцией, учитывающей уровень накопленных усталостных повреждений материала конструкции, была использована формула, полученная из зависимости изменения косинуса угла смачивания поверхности металла:

       ,         (8)

       где m и p – коэффициенты, зависящие от типа применяемой в экспериментах жидкости для определения угла смачивания.

Отсюда количество циклов N:

                (9)

Подставляя формулу (9) в формулу (7) получаем:

                (10)

Сравнивая значения, рассчитанные по данной формуле, с экспериментальными значениями, определяем поправочный коэффициент:

                (11)

Таким образом, уточненная формула принимает следующий вид:

       .         (12)

Расчет амплитуды напряжения необходимо начинать с построения зависимости косинуса краевого угла смачивания от количества циклов нагружения по результатам экспериментальных данных. Полученная функция (линия тренда) для стали 09Г2С, с использованием дистиллированной воды представлена в виде формулы:

        ,         (13)

где        N - количество циклов нагружения;

cos – краевой угол смачивания.

Поправочный коэффициент, полученный отношением экспериментальной зависимости количества циклов до разрушения от амплитуды напряжений (кривая Велера) применительно для данной стали к расчетной дает следующее выражение:

        .         (14)

Из (13) следует, что формула для определения количества циклов нагружения будет иметь следующий вид:

       .         (15)

Подставляя формулу (14) в (12) получаем следующее выражение:

                (16)

Коэффициенты p и m для дистиллированной воды нанесенной на сталь 09Г2С равны, соответственно 0,2597 и 410-5. Отсюда окончательная формула примет вид:

                (17)

Рисунок 9 – Зависимость количества циклов до разрушения от амплитуды напряжений стали 09Г2С

Сравнительные графики изменения количества циклов до разрушения от амплитуды напряжений стали 09Г2С, полученные по методике ГОСТ 25859-83, экспериментальные и рассчитанные по уточненной, с учетом поправочных коэффициентов, формуле, представленные на рисунке 9 показывают, что результаты, полученные по уточненной формуле, более точно соответствуют экспериментальным данным.

Дальнейшие исследования были направлены на установление влияния уровня накопленных повреждений в материале на изменение магнитных характеристик в области упругих деформаций. С этой целью образцы плоского типа предварительно были подвержены разным уровням накопления усталостных повреждений в области малоцикловых нагрузок, затем каждый из них статически нагружался симметричным изгибом = 0 0,28 % с шагом 0,04, и при каждом уровне нагружения выполнялись измерения Hn, G. По результатам исследований строились петли магнитоупругого гистерезиса – зависимости G = f (ε) и Hn = f (ε). Из них наибольшую  информативность показали характеристики G = f (ε). В качестве иллюстрации на рисунке 10, а и 10, б соответственно представлены зависимости G = f (ε) для исходного состояния металла и при уровне поврежденности Ni/Nр = 0,94.

По петлям магнитоупругого гистерезиса произведен расчет площадей в программе  «Geosoft», по которым строились зависимости SG = f (Ni/Nр) (рисунок 11).

а

б

Рисунок 10 – Зависимость изменения градиента напряженности магнитного поля от относительной деформации при разном уровне накопленных повреждений

(а – Ni/Nр = 0; б –  Ni/Nр = 0,94)

Рисунок 11 – Зависимость площади петли магнитоупругого гистерезиса

от уровня накопления усталостных повреждений

Установлено, что снижение площади носит циклический характер, что можно объяснить стадийностью протекания процесса усталостного разрушения металла.

Как показывает анализ  литературных  источников, расчетная зависимость SG = f (Ni/Nр) находит свое подтверждение при сравнении результатов других исследователей. Например, в исследованиях Абдуллина И.Г. и Бугая Д.Е. рассматривались зависимости изменения уровня микродеформаций кристаллической решетки низколегированных сталей при накоплении усталостных повреждений, которые также носят циклический характер. Это говорит о том, что закономерности изменения свойств металла, контролируемых на разных масштабных уровнях, повторяются. Кроме того, по полученным зависимостям G = f (ε) установлено, что при накоплении усталостных повреждений наблюдается снижение размаха градиента напряженности магнитного поля G  (G = Gmax – Gmin – разность между установившимися максимальным и минимальным значениями магнитных параметров). На зависимости G = f (Ni/Nр) можно выделить два характерных участка: на начальной стадии нагружения наблюдается резкое снижение G, в дальнейшем снижение происходит в диапазоне (1800 900) ± 150А/м2 (рисунок 12).

Рисунок 12 – Зависимость размаха градиента напряженности магнитного поля от уровня накопленных повреждений

Таким образом, при наличии калибровочной зависимости G = f (Ni/Nр), построенной на образцах определенной марки стали и проведении измерений градиента напряженности магнитного поля на объекте с учетом малых деформаций в локальной зоне металла можно оценить фактический уровень поврежденности материала оборудования.

В четвертой главе описаны подходы, позволяющие определить предельное состояние материала. Свойство структуры адаптироваться к изменяющимся внешним условиям определяет механическое поведение материала под нагрузкой и поэтому знание этих свойств является важным при контроле поведения материалов в условиях эксплуатации. Прямым методом определения адаптивных свойств структуры металла является мультифрактальная параметризация.

В целях установления закономерностей изменения мультифрактальных параметров от степени накопленных усталостных повреждений получены фрактограммы изломов при статическом растяжении образцов, предварительно подверженных малоцикловому нагружению с шагом N = 500 циклов.

Исследование и съемка поверхности изломов осуществлялись на базе оптического микроскопа  «Neophot-32» при увеличении 1000 для 3-х зон поверхности разрушения (1 – приповерхностная зона, 2 – промежуточная зона, 3 – центр излома) по схеме представленной на рисунке 13. Предварительная обработка изображений осуществлялась с применением программы Contour Project.

Рисунок 13 – Схема получения изломов поверхности образцов

В качестве иллюстрации на рисунке 14 представлена фрактограмма излома образца со степенью накопления усталостных повреждений Ni/Nр=0,91 зоны №1 в исходном состоянии (а) и после обработки (б).

Анализ поверхности изломов металла проводился методом мультифрактальной параметризации, принцип которого основан на генерации тем или иным способом (или иного распределения) меры (μ). Для этого исследуемый объект с неупорядоченной структурой «помещается» в евклидово пространство, которое разбивается на ячейки характерного размера. Ячейкам приписываются «веса» в соответствии с распределением, которым характеризуется объект. При изучении особенностей распределения пространственной конфигурации структуры для каждой ячейки подсчитывается число единичных элементов попавших в ячейку, которое делится на общее число элементов структуры. Таким образом, каждой ячейке сопоставляется мера (вес) в виде некоторого положительного числа, а полученная совокупность (матрица) значений задает глобальную меру на том или ином масштабе дискретизации изображения структуры.

Результатом мультифрактального анализа исследуемого объекта является определение спектра взаимосвязанных фрактальных размерностей. На основе полученных величин фрактальных размерностей при различных значениях q рассчитывались степень однородности fq и параметр скрытой периодичности структуры (упорядоченности) множества q* = D1 – Dq. Под степенью однородности структуры понимается показатель характера распределения единичных элементов рассматриваемой структуры в евклидовом пространстве, охватывающем эту структуру, которая более однородна в случае большего значения fq. Показатель скрытой периодичности структуры отражает степень упорядоченности и нарушения симметрии для общей конфигурации исследуемой структуры в целом. возрастание означает, что система накачивается информацией и в ней возрастает степень нарушенной симметрии.

Определение мультифрактальных параметров реализовано с помощью программы MFRDrom 99, разработанной профессором Г.В. Встовским. На основе данных мультифрактальной параметризации по методике В.С. Ивановой проводились расчеты показателей адаптивности структуры поверхностей изломов материала.

Анализ моделирования процессов структурных перестроек в различных системах позволили выделить спектр инвариантных значений критических порогов разреженности структуры Dq*, контролирующих смену механизмов адаптационных перестроек структуры.

На основе установленной связи между мультифрактальными критическими показателями структуры и значениями ее адаптивности  к внешнему воздействию в условиях подобия вырождения мультифрактала были построены фрактальные карты (рисунок 15) адаптивности структуры поверхности изломов металла к нарушению устойчивости симметрии системы при этом воздействии для всех трех зон исследования.

Рисунок 15 –  Фрактальная карта адаптивности к нарушению устойчивости симметрии структуры поверхности изломов стали 09Г2С при разном уровне накопления усталостных повреждений

Расчет мультифрактальных параметров осуществлялся при 99 % площади охвата изображения, результаты которого получены в виде зависимостей D0 = f (Ni/Nр), q = f (Ni/Nр), fq = f (Ni/Nр).

Для разных зон съема поверхности излома наблюдается различный характер изменения мультифрактальных параметров. В зоне, расположенной ближе к поверхности металла, по сравнению с другими зонами наиболее интенсивно проявляют себя фрактальная размерность (D0) и параметр скрытой упорядоченности структуры (q).

Можно отметить, что в этой зоне наиболее явно выражена амплитуда изменения данных параметров. Цикличность изменения параметров можно объяснить сменами механизмов адаптации структуры к внешнему воздействию.

Уровень накопленных повреждений в металле, где наблюдается минимальный запас адаптивности, показывает переход металла из устойчивого состояния в неустойчивое. Отмечено, что для приповерхностной зоны он наступает при Ni/Nр = 0,07; 0,56; 0,77, для промежуточной зоны при  Ni/Nр = 0,49; для центральной зоны при Ni/Nр = 0,28; 0,98. На основании полученных результатов установлено, что смена механизмов адаптации структуры поверхности изломов происходит последовательно по следующей схеме: зона 1 (I) зона 3 (II)зона 2 (III) зона 1 (IV)зона 1 (V) зона 3 (VI) (рисунок 16).

Из рисунка видно, что первая смена механизма адаптации структуры к внешнему воздействию наступает в приповерхностной зоне излома, затем наблюдается переход из одной зоны в другую и завершающая – в центральной зоне, когда происходит полное раскрытие трещины. В связи с тем, что в большинстве случаев разрушение металла происходит с поверхности, был сделан вывод, что точка 5 на рисунках 16, 17 является тем уровнем поврежденности, где поверхностная зона исчерпала свой ресурс адаптации к внешним воздействиям, после чего наступает процесс раскрытия трещины. Таким образом, предельному состоянию стали 09Г2С соответствует уровень поврежденности Ni/Nр=0,77.

Рисунок  16 – Последовательность смены механизма адаптации структуры

поверхности изломов стали 09Г2С

Действительно, анализ литературы показал, что достижение уровня накопленных повреждений Ni/Nр~0,8 в стали 09Г2С соответствует состоянию предразрушения, которое сопровождается полным разрушением ячеистой структуры внутри фрагментов, зарождением и ростом микропор, развитием микротрещин, что подтверждает правомерность полученных результатов. По результатам сравнительного анализа изменения магнитных и мультифрактальных характеристик металла построены зависимости qi – qi+1 = f (Ni/Nр) и Hni – Hni+1 = f (Ni/Nр) (рисунок 17). Они получены по значениям, соответствующим состоянию смены механизмов адаптации его структуры.

а

б

Рисунок 17 – Кинетика изменения мультифрактальных (а) и магнитных (б) параметров стали 09Г2С при накоплении усталостных повреждений

Характер распределения зависимостей описывает кинетику накопления повреждений в материале. Из рисунка видно, что совместное использование адаптивных и магнитных свойств металла позволяет оценить его предельное состояние.

Рисунок 18 – Связь поверхностной энергии и градиента напряженности магнитного поля при накоплении усталостных повреждений

Рассмотрение зависимости поверхностной энергии от градиента напряженности постоянного магнитного поля при циклических нагружениях указывает на характерные три области накопления усталостных повреждений, которые характеризуются областью начального повышения градиента напряженности постоянного магнитного поля исследуемого металла (I), хаотического изменения (II) и скачкообразным снижением (III) (рисунок 18).

При анализе результатов изменения магнитных характеристик и поверхностной энергии отчетливо выделяется зона, границы которой позволяют определить начало и завершение интенсивного накопления повреждений, при выходе из этой зоны наступает процесс раскрытия трещины.

В целях оценки предельного состояния материала оборудования проведены исследования по установлению взаимосвязи его электрофизических и механических свойств. В работе Башировой Э.М. предложена методика оценки и прогнозирования вероятности хрупкого разрушения металла оборудования, изготовленного из низколегированной стали 09Г2С, работающего в условиях статического и циклического режимов нагружения с применением электромагнитного метода контроля. В основе метода заложен анализ переходных функций системы «электромагнитный преобразователь – металл», полученных при осуществлении криогенных испытаний на растяжение с целью моделирования хрупкого разрушения. На основе данного метода автором и Шарипкуловой А.Т. разработан алгоритм оценки предельного состояния металла технологических трубопроводов с помощью карты динамики разрушения сталей, с учетом содержания углерода и среднего размера зерна в материале.

В дальнейших исследованиях автором и Бикбулатовым Т.Р. осуществлена оценка изменения параметров отклика электрического сигнала вихретоковым преобразователем при испытаниях сталей на усталость. Образцы подвергались малоцикловому нагружению по схеме чистого симметричного изгиба с заданным уровнем деформации. Значение электрического сигнала измерялось через каждые 500 циклов от исходного состояния до разрушения по всей длине рабочей зоны вихретоковым преобразователем.

Измерения выполнялись с использованием измерительного комплекса, включающего в себя: накладной вихретоковый преобразователь трансформаторного типа с сердечником с неконцентрическим расположением обмоток, внешнее измерительное устройство Tie Pie SCOPE HS801, представляющее собой 2-х канальный 8-разрядный прибор, функционирующий в режимах осциллоскопа, вольтметра, анализатора спектра, самописца и функционального генератора; персональный компьютер. Блок-схема измерения приведена на рисунке 19.

Рисунок 19 – Блок-схема измерения отклика сигнала

В качестве измеряемого параметра в работе был использован переменный электрический сигнал, который независимо от формы характеризуется: амплитудным (максимальным), средним и действующим (эффективным) значением напряжения.

Под амплитудным значением переменного напряжения подразумевается наибольшее мгновенное значение:

.  (18)

Данный параметр оказался не чувствителен к предельному состоянию, поэтому дальнейшее его рассмотрение в данной работе не производилось.

Действующее переменное напряжение характеризуется среднеквадратичным значением за период и вычисляется по формуле:

  ,        (19)

где T – период сигнала, u – напряжение в момент времени t.

Среднее значение напряжения определяется по формуле:

.          (20)

В результате проведенных исследований получены зависимости действующего и среднего значении напряжения от уровня накопленных усталостных повреждений (рисунок 20). Данные показывают общую тенденцию снижения напряжений и имеют экстремум в точке со степенью поврежденности Ni/Np0,8.

а

б

Рисунок 20 – Зависимость действующего напряжения U (а) и среднего напряжения Uср (б) от уровня накопленных усталостных повреждений Ni/Nр

Также была установлена зависимость степени затухания 5-й гармоники амплитуды и коэффициента амплитуды от уровня накопленных усталостных повреждений в зоне разрушения, которые также дают возможность оценить степень поврежденности металла (рисунок 21).

а

б

Рисунок 21 – Зависимость степени затухания 5-й гармоники амплитуды сигнала (а) и коэффициента амплитуды (б) от уровня накопленных усталостных повреждений

Таким образом, применение выше описанного метода дает возможность определить предельное состояние материала исследуемого объекта.

Материал оборудования, эксплуатируемого в условиях низких температур, подвержен охрупчиванию, что может вызвать хрупкое разрушение, которое, как известно, протекает с высокой скоростью и очень опасно. Кроме того, в процессе эксплуатации металл претерпевает структурные изменения, что в свою очередь приводит к изменению интервала вязко-хрупкого перехода, иногда выходящую в область повышенных температур. Поэтому при проектировании оборудования важно знать температурный интервал изменения характера разрушения выбираемого материала.

В целях определения влияния усталости материала на порог хладноломкости, когда вязкое разрушение переходит в хрупкое, проведены механические испытания стали 20. В данной работе эти измерения проводились с использованием метода Иоффе-Давиденкова, который основан на том, что понижение температуры практически не изменяет сопротивление отрыву (разрушающего напряжения), но повышает сопротивление пластической деформации (предел текучести). Точка пересечения кривых, называемая порогом хладноломкости, соответствует температуре перехода металла от вязкого разрушения к хрупкому. В указанных условиях сопротивление отрыву достигается при напряжениях, меньших, чем предел текучести.

Испытания на статическое растяжение до разрушения проведены для каждой партии образцов при температурах +20, -20 и -60°С, после чего определялись механические характеристики по ГОСТ 1497. Нагружение осуществлялось на динамометрической машине ИР 5113-100 при скорости нагружения 1 мм/мин. Испытуемые образцы были погружены в этиловый спирт, а снижение температуры реализовывалось путем добавления жидкого азота.

Анализ исследований показал, что при увеличении уровня накопления усталостных повреждений значение порога хладноломкости смещается в сторону положительных температур, а общее изменение для стали 20 составило 50°С.

а

б

Рисунок 22 - Зависимость порога хладноломкости (а) и его градиента (б) от уровня усталостных повреждений

При рассмотрении характера изменения порога хладноломкости металла, подверженного усталостному нагружению, наблюдается экстремум при степени поврежденности Ni/Np0,8, что соответствует наступлению предельного состояния материала, после чего эксплуатация оборудования становится опасной.

В пятой главе приводятся сведения о локальных скачкообразных изменениях свойств материалов при усталостных нагружениях. В последнее время уделяется большое внимание процессам, проходящим в сложных технических системах. Для того чтобы правильно их интерпретировать, необходимо точно оценить особенности процесса накопления повреждений и идентифицировать существующими методами критические состояния, которые могут приводить к катастрофическим ситуациям.

Проведенные исследования показали, что существует явление локального скачкообразного изменения свойств материалов при усталостных испытаниях образцов. В работе Кузеева М.И. приведены данные о полиэкстремальных зависимостях К1с от уровня накопленных усталостных повреждений (рисунок 23а). Испытания, проведенные с образцами толщиной 20 мм из стали 09Г2С на чистый изгиб в упругопластической области, соответствующих условным напряжениям 1,5 превышающим предел текучести материала, показало, что при достижении уровня поврежденности, соответствующего локальному минимуму К1с, наблюдается также локальный минимум поверхностной энергии, определенной по углу смачивания жидкости (рисунок 8). Этот эффект видимо связан с изменениями в хаотической части поликристалла, так как обнаруживается измельчение размера зерна (рисунки 23,б), которое исчезает при дальнейшем нагружении и способствует восстановлению повышенных значений К1С.

а

б

Рисунок 23 - Изменение К1с и среднего размера зерна стали 09Г2С при накоплении усталостных повреждений в малоцикловой области

Ниже приведены результаты изменения предела прочности образцов плоского типа из аустенитной высоколегированной стали 12Х18Н10Т после усталостных испытаний с различной степенью поврежденности. Накопление усталостных повреждений осуществлялось при температурах 200, 1000 и 2000С (рисунок 24).

Рисунок 24 - Зависимость предела прочности от степени поврежденности при температуре испытания 200 С, 1000 С, 2000 С

На приведенных графиках наблюдается снижение предела прочности в локальной области, а повышение температуры снижает возможность упрочнения металла при усталостных нагружениях образцов.

Зависимости, полученные на однослойных сталях, были проверены при экспериментах с двухслойной сталью 09Г2С+12Х18Н10Т, изготовленной пакетной прокаткой, толщиной биметаллической композиции 12 мм (толщина плакирующего слоя 2,5 мм). Для изучения влияния наличия плакирующего слоя, как на характеристики усталостной прочности двухслойной композиции, так и на процессы деформационного старения, кроме указанной двухслойной стали, были исследованы аналогичные однослойные образцы из стали марок 09Г2С и 12Х18Н10Т толщиной 12 мм. Образцы моно- и биметаллов были изготовлены из листовой заготовки, вырезанной вдоль направления прокатки.

При проведении усталостных испытаний через каждые 500 циклов нагружения проводились измерения поверхностной энергии методом сидящей капли с двух сторон биметалла и скорости ультразвука толщиномером Krautkramer DM 4E с преобразователем DA301 5,0 МГц в каждой из десяти точек образца.

Зависимость поверхностной энергии и скорости ультразвука от уровня накопления усталостных повреждений представлены на рисунках 25. Изменение поверхностной энергии основного слоя биметалла показано сплошной линией, плакирующего слоя – штриховой линией. Изменение поверхностной энергии от исходного состояния до разрушения (Fs разр - Fs исх) составило для основного слоя 3,0·10-6 Дж, а для плакирующего слоя 1,3·10-6 Дж.

а

б

Рисунок 25 – Зависимости поверхностной энергии (а) и скорости распространения продольных ультразвуковых волн (б) от уровня накопления усталостных повреждений

Таким образом, описанные результаты исследований свидетельствуют о том, что в процессе накопления усталостных повреждений имеется область, где наблюдаются скачкообразные изменения параметров структуры металла и его свойств.

При проектировании оборудования, как правило, принимается скорость коррозии для материала в состоянии поставки. Однако после изготовления оборудования, его транспортировки, монтажа и эксплуатации материал накапливает определенный уровень усталостных повреждений, что, в свою очередь, приводит к изменению его коррозионной стойкости.

В целях установления зависимости скорости коррозии от уровня накопления усталостных повреждений были использованы плоские образцы из стали 20, которые были подвержены усталостным нагружениям по схеме чистого симметричного изгиба. Каждая партия образцов имела заданную степень накопления усталостных повреждений Ni/Np от 0,1 до 0,9 с шагом 0,1. Из каждого подготовленного образца было вырезано по 3 образца размером 35105 мм для проведения коррозионных испытаний гравиметрическим методом. Исследования выполнялись с погружением в воду цилиндрических керамических колец диаметром 6,5 мм и длиной 10 мм. На рисунке 26 представлены характерные зависимости скорости коррозии стали 20 после усталостных испытаний без насадки и с удельной площадью поверхности насадок 282 м2/м3. На зависимостях имеет место идентичный характер изменения скорости коррозии для вышеописанных условий испыта ния с экстремумом при степени поврежденности Ni/Np = 0,30,5.

Рисунок 26 – Зависимость скорости коррозии стали 20 после усталостных испытаний (верхняя – с добавлением керамических насадок в воду, нижняя - без насадок)

Вышеприведенные факты необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации оборудования, подверженного усталостным нагружениям, а также при контроле текущего состояния материала оборудования с целью повышения его достоверности и адекватности выводов.

В шестой главе описываются результаты исследований по определению потенциальных зон разрушения материалов. С целью установления диагностического параметра, определяющего на ранних стадиях поврежденности металла зоны с максимальной вероятностью разрушения, автором и Кондрашовой О.Г. исследования проводились на образцах по схеме одноосного и двухосного нагружения. Одноосное напряженно-деформированное состояние реализовывалось воздействием малоцикловых нагрузок, а двухосное – статическим деформированием. Для сравнительного анализа результатов проведенных исследований также проводились эксперименты на пластинах с проточкой диаметром D = 4 мм и глубиной t = 1 мм.

С целью обоснования возможности применения результатов исследований магнитных характеристик металла, проведенных на плоских образцах, при определении его потенциальных зон разрушения на реальном объекте, проведена серия экспериментов на цилиндрических оболочковых конструкциях длиной L=220 мм, наружным диаметром D=108 мм и толщиной s=4 мм. В них создавались концентраторы напряжения в виде внутренней квадратной проточки со следующими геометрическими размерами: остаточная толщина стенки оболочки в области проточки tk=1мм, ширина канавки bk=15мм. Оболочковые конструкции в нижней части имели глухую плоскую крышку, соединенную посредством сварки, а с другой стороны – фланцевое соединение с плоской крышкой, в которой предусмотрен штуцер для подачи масла. Нагружение данных образцов осуществлялось на лабораторном стенде. Измерения магнитных характеристик (Hn, Htпрод, Htпопер) осуществлялись при давлениях от 0 до 15 МПа с шагом P = 0,5 МПа вдоль концентратора напряжений и на расстоянии 60 мм от него. По результатам этих экспериментов дополнительно производилось построение векторов результирующей напряженности постоянного магнитного поля.

На рисунке 27 представлена зависимость степени изменения напряженности магнитного поля Hni/Hnраз. (отношение нормальной составляющей напряженности магнитного поля i-го цикла нагружения к той же магнитной характеристике при разрушении) по длине рабочей зоны образца при накоплении усталостных повреждений.

Рисунок 27 – Зависимость степени изменения напряженности магнитного поля по длине рабочей зоны образца при накоплении усталостных повреждений

Показано, что в течение всего периода нагружения образцов в зоне их разрушения наблюдаются экстремумы значений магнитных характеристик. Это, означает, что в материале с самого начала деформирования проявляется зона разрушения, причем, если в исходном состоянии потенциально возможных областей разрушения несколько, то уже после первых циклов нагружения остается одна. Полученные результаты также подтвердились на образцах с утонением толщины в локальной зоне. Установлено, что при накоплении усталостных повреждений в стали 09Г2С в зоне разрушения максимальное значение Hni/Hnр. составляет (34)± 0,5. Однако применение данного параметра на реальной конструкции не представляется возможным, поэтому для количественной оценки изменения магнитного состояния металла оборудования в процессе эксплуатации в данной работе предложено использовать параметр относительной напряженности магнитного поля Hni/Hnисх (отношение нормальных составляющих напряженности магнитного поля i-го циклов нагружения и исходного значений).

Анализ результатов экспериментов, проведенных на пластинах, показал, что Hni/Hnисх при повышении давления возрастает и достигает своего наибольшего значения в центральной части образца, что можно объяснить максимальными напряжениями, возникающими в этой области. Причем тенденция повышения наблюдается с самого начала нагружения образцов. Расчетный метод определения напряжений в пластине, подтверждает сходимость проведенного эксперимента. Факт повышения параметра Hni/Hnисх также установлен при исследовании пластин с проточкой, при этом смещение максимума напряжений происходило в область концентратора напряжений.

При исследовании поверхности цилиндрических конструкций были построены векторы результирующей напряженности магнитного поля (H) при разном уровне статического нагружения. Установлено, что при повышении внутреннего давления происходит смена направлений результирующих векторов H. Причем изменение положения векторов в пространстве происходит хаотично относительно измеряемых локальных точек до определенного уровня механических напряжений (0,70,8)т, возникающих в зоне проточки, при превышении этих значений направление векторов стабилизируется вплоть до разрушения конструкции. Это говорит о том, что изменения в металле, происходящие в зоне концентратора напряжений, еще задолго до наступления его предельного состояния, влияют на характер распределения векторов H в близлежащих зонах таким образом, что последние указывают на область, где произойдет разрушение конструкции. При анализе зависимости Hni/Hnисх= f (L) выявляется более точное место разрушения по максимальному значению относительной напряженности магнитного поля (рисунок 28).

Рисунок 28 – Зависимость относительной напряженности магнитного поля по длине исследуемой зоны оболочковой конструкции при статическом нагружении

Таким образом, экспериментальные исследования на пластинах и цилиндрических оболочках показали возможность использования параметра относительной напряженности магнитного поля в качестве критерия оценки потенциальных зон разрушения металла оборудования.

Измерения поверхностной энергии также показали чувствительность данного параметра к зонам разрушения. Поврежденность конструкционных материалов оценивалась на плоских образцах, изготовленных из основного металла стали Ст3сп5 в состоянии поставки и стали, после длительной эксплуатации вырезанной из демонтируемого резервуара. Образцы подвергались циклическому нагружению в области малоцикловой усталости по схеме чистого симметричного изгиба до разрушения, при деформациях = 0,1 %, = 0,12 %, = 0,13%.

Результаты данного исследования показали, что в идентичных условиях при усталостном нагружении поверхностная энергия возрастает, но для стали, бывшей в эксплуатации исходное значение поверхностной энергии выше, что указывает на уровень накопленных повреждений в длительно эксплуатируемом металле (рисунок 29).

а)

б)

Рисунок 29 - Зависимость  поверхностной энергии от уровня накопленных повреждений в стали Ст3сп5 в состоянии поставки (а) и после эксплуатации (б)

а)

б)

Рисунок 30 - Поверхностная энергия по всей рабочей части образца в исходном состоянии (а) и после эксплуатации (б)

При измерениях поверхностной энергии по всей длине рабочей зоны образца установлено, что сталь Ст3сп5, в состоянии поставки имеет равномерно распределенную поверхностную энергии по всему исследуемому участку (рисунок 30,а), а длительно эксплуатировавшийся металл имеет экстремумы (рисунок 30,б). Причем, при дальнейших усталостных испытаниях образцов, разрушение происходило именно в той области, где поверхностная энергия имела максимальное значение.



эскиз трещины

Рисунок 31 – Разгерметизация стенки резервуара V = 5000 м3

На рисунке 31,а приведена фотография катастрофического разрушения с разгерметизацией стенки резервуара и эскиз трещины на рисунке 31,б.

На основании результатов численного моделирования на примере резервуара вертикального стального было показано, что напряжения в обечайке распределяются не равномерно, образуя локальные повышенные напряженные зоны, которые при утонении стенки значительно возрастают. Учитывая, что данный объект периодически работает в режиме заполнения и опорожнения, металл обечайки испытывает знакопеременные нагружения, которые в локальных областях в процессе эксплуатации могут достигать малоцикловой области.

По результатам расчетов показана возможность моделирования внештатных ситуаций, связанных с резкими изменениями НДС оболочке резервуара. Расчеты указывают на возможные зоны возникновения трещин, которые совпадают с траекторией реальной трещины. Поскольку результаты расчета согласуются с характером и геометрией трещины, то данный метод может быть использован при оценке технического освидетельствования (состояния) резервуаров и выдаче рекомендаций по оптимизации работ при реконструкции.


Для подтверждения правильности расчета траектория трещины была наложена на эпюру эквивалентных напряжений в стенке резервуара. при наложении эскиза образовавшейся трещины на эпюру эквивалентных напряжений, траектория трещины захватывает две области наибольших напряжений: первая - в районе штуцера,  вторая – в точке тройного разветвления трещины (рисунок 32).

Проведенные исследования показали, что измерения поверхностных характеристик сталей, подверженных усталостным нагружениям, являются чувствительными к структурным изменениям, происходящим на разных стадиях деформирования материала, что позволяет получать информацию по оценке накопленных повреждений и предельного состояния материала оборудования. По результатам полученных исследований разработаны алгоритмы прогнозирования ресурса нефтегазового оборудования, эксплуатируемого в условиях циклического нагружения, на стадии проектирования и эксплуатации, которые представлены на рисунках 33, 34.

Алгоритм прогнозирования ресурса нефтегазового оборудования на стадии проектирования включает поэтапный анализ напряженно-деформированного состояния в конструкциях численным методом конечных элементов с использованием программных продуктов, ANSYS, Abacus и др.

По результатам анализа определяются зоны с максимальными напряжениями, в которых необходимо осуществлять контроль.

При анализе данных о материале устанавливается, из каких сталей изготовлено оборудование и его элементы и осуществляется проверка, имеется ли в базе данных  информация о калибровочных графиках данного материала. В случае отсутствия необходимой информации о стали проводятся усталостные испытания с измерением физических параметров материала от начала испытания до разрушения. Результаты полученных зависимостей используются для определения предельного состояния испытуемой стали. Затем с использованием результатов эксперимента проводится расчет в потенциально опасных зонах скорости роста экстремумов при эксплуатационных режимах нагружения.

С учетом динамики изменения свойств материала, назначается срок контроля технического состояния и при необходимости проведения ремонтно-восстановительных работ. На завершающем этапе назначается ресурс оборудования.

Рисунок 33 –  Схема алгоритма прогнозирования ресурса нефтегазового оборудования на стадии проектирования

При прогнозировании ресурса нефтегазового оборудования на стадии эксплуатации оценивается наличие начальных условий о свойствах материала и динамике их изменения при накоплении усталостных повреждений.

В случае наличия достаточной информации о материале исследуемого оборудования выполняется уточнение вида и параметров нагружение, то есть устанавливается амплитуда напряжений и коэффициент асимметрии цикла.

Затем проводится статистическая обработка и устанавливается усредненное значение амплитуды напряжений.

Используя полученные результаты экспериментов, проводится расчет напряженно-деформированного состояния в исследуемом объекте, и по максимальным значениям амплитуды напряжений уточняются потенциально опасные зоны. Затем в данных зонах проводятся измерения физических параметров и с использованием калибровочных зависимостей уточняются сроки формирования экстремумов, с использованием которых устанавливается ресурс безопасной эксплуатации оборудования.

Рисунок 34 –  Схема алгоритма прогнозирования ресурса нефтегазового оборудования на стадии эксплуатации

В случае отсутствия начальных условий о состоянии материала оборудования и условиях его эксплуатации из аналогичного металла для состояния поставки определяются механические характеристики, и уточняется их изменение на исследуемом объекте. Затем выполняется расчет численным методом напряженно-деформированного состояния оборудования, и определяются уточненные координаты потенциально опасных зон, в которых проводится измерение физических параметров. При отсутствии калибровочных зависимостей для материала исследуемого оборудования проводятся испытания на усталость с измерением физических параметров от исходного состояния до разрушения, и выполняется построение калибровочных зависимостей.

По полученным результатам устанавливается предельное состояние материала. Определяется для каждой потенциально опасной зоны количество циклов, которое выдержит материал при данных условиях нагружения.

С учетом калибровочных зависимостей оценивается фактическое количество циклов нагружения и при не значительных разбросах данных устанавливается максимальное значение. В случае превышения разброса данных фактического количества циклов нагружения проводятся дополнительные измерения физических параметров и добиваются более точных результатов измерения.

С учетом полученных результатов уточняются сроки формирования экстремумов на зависимостях физических параметров от уровня накопленных усталостных повреждений, и проводится оценка  ресурса оборудования.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено, что в процессе эксплуатации оборудования в конструкционном материале наблюдается смена механизмов разрушения, связанная с интенсивностью накопления усталостных повреждений. При этом система, которая включает в себя объемный материал и поверхностный дробно-размерный слой, характеризуется экстремальным изменением таких физических характеристик, как поверхностная энергия, напряженность постоянного магнитного поля, напряжение и затухание отклика электрического сигнала, являющихся диагностическими признаками различных стадий процесса разрушения.

2. Независимо от вида конструкционных материалов (углеродистые, низколегированные, высоколегированные стали) при усталостных испытаниях по результатам измерения поверхностных характеристик установлены экстремумы, которые показывают, что наиболее характерными с точки зрения разрушения объектов являются диапазоны с накоплением повреждений Ni/Np=0,30,4 и Ni/Np=0,70,8, где Ni/Np - отношение количества циклов нагружения на момент измерения к количеству циклов до разрушения.

3. Разработан научно-обоснованный алгоритм прогнозирования ресурса нефтегазового оборудования на стадии проектирования, который включает поэтапный анализ напряженно-деформированного состояния в конструкциях  численным методом и выявление потенциально опасных зон, с последующей расчетной оценкой появления экстремумов, назначением сроков контроля и ремонтно-восстановительных работ.

4. Реализация метода прогнозирования ресурса нефтегазового оборудования на стадии эксплуатации включает следующие последовательные этапы:

- уточнение напряженно-деформированного состояния реальной конструкции, измерение диагностических параметров в зонах наиболее вероятного разрушения;

- уточнение времени формирования дефектной структуры, соответствующей экстремальным значениям физических характеристик.

В случае отсутствия начальных значений физических характеристик при прогнозировании ресурса необходимо использовать факт одинакового количества циклов нагружения для зон с различным уровнем напряжений, которым соответствуют собственные значения отклика электрического сигнала.

5. Установлено, что параметр относительной напряженности постоянного магнитного поля, полученный по результатам измерений магнитных характеристик с поверхности образцов, как при двухосном статическом нагружении (пластины и тонкостенные оболочки), так и одноосном малоцикловом изгибном деформировании, в зоне потенциального разрушения принимает максимальное значение. Результаты анализа векторного распределения результирующей напряженности постоянного магнитного поля в материале оболочковых конструкций, подверженных статическому нагружению, указывают на смену направления векторов в зоны, которые в последствии являются очагами  разрушения.

6. Установлено, что поверхностная энергия углеродистых, низколегированных и высоколегированных сталей при увеличении уровня накопления усталостных повреждений по схеме чистого симметричного изгиба в области упругопластических деформаций возрастает, а скорость продольных ультразвуковых волн при аналогичных условиях снижается, что дает возможность по данным параметрам определить степень поврежденности металла оборудования, оцениваемую отношением количества циклов нагружения на момент измерения к количеству циклов до разрушения. Экспериментально получено, что результаты измерения поверхностной энергии материала, подверженного  усталостным нагружениям, дают возможность осуществлять оценку потенциально опасных зон с точки зрения разрушения оборудования.

7. Доказано, что размах петли магнитоупругого гистерезиса градиента напряженности постоянного магнитного поля, полученный при разных уровнях накопления усталостных повреждений по схеме чистого симметричного изгиба в области упругопластических деформаций, снижается по линейному закону, что позволяет оценивать фактическую степень поврежденности металла оборудования.

8. На основе взаимосвязи критических значений мультифрактальных параметров поверхности изломов стали с параметрами адаптивности структуры к внешним воздействиям построены фрактальные карты адаптивности, использование которых позволяет определить механизм накопления повреждений в металле. Показано, что смена механизмов адаптации структуры к внешнему воздействию происходит в определенной последовательности и что при смене механизмов адаптационных перестроек структуры металла наблюдается корреляция интенсивности изменения его магнитных характеристик и мультифрактальных параметров, что дает возможность определять предельное состояние металла оборудования по результатам измерения магнитных параметров.

9. По результатам работы разработан и принят к использованию стандарт предприятия ФГБОУ ВПО Уфимский государственный нефтяной технический университет «Оценка долговечности оборудования, эксплуатируемого в условиях малоцикловой усталости, с учетом результатов электромагнитных измерений».

При выполнении работ по проектированию блока ДИГ установки АГФУ нефтеперерабатывающего предприятия ССП УГНТУ ХНИЛ КК МАХП использован разработанный в диссертационной работе алгоритм прогнозирования ресурса основного оборудования.

Полученные результаты исследований используются в учебном процессе при подготовке бакалавров и магистрантов направления 150400 «Технологические машины и оборудование» УГНТУ.

Основные результаты работы опубликованы в следующих научных трудах:

Ведущие рецензируемые научные журналы

1 Кузеев И.Р., Наумкин Е.А. Роль поверхности в механизмах образования и разрушения структур в системе углеводород-вода// НТЖ «Нефтегазовое дело». – Уфа, 2003.- № 1.- С. 365-371.

2 Наумкин Е.А., Кондрашова О.Г., Прохоров А.Е. Изменение магнитного состояния материала при механическом деформировании// Башкирский химический журнал.- Уфа: Изд-во «Реактив», 2005- Т.12, №1.- С. 6-10.

3 Кузеев И.Р., Наумкин Е.А., Кондрашова О.Г., Шарипкулова А.Т. Оценка предельного состояния конструкционных материалов феррозондовым методом контроля// НТЖ «Нефтегазовое дело». – Уфа, 2005.- № 3.- С. 293-296.

4 Кузеев И.Р., Наумкин Е.А., Кондрашова О.Г. Оценка адаптивных свойств металла по изменению его магнитных характеристик для определения ресурса безопасной эксплуатации нефтегазового оборудования// НТЖ «Нефтегазовое дело». – Уфа, 2006.- Т.1,- № 4.- С. 124-133.

5 Наумкин Е.А., Кузеев И.Р., Ю.Н. Савичева. Перераспределение поверхностного слоя жидкости и изменение ее свойств при добавлении насадочных устройств// НТЖ «Нефтегазовое дело». – Уфа, 2006.- Т.1,- № 4.- С. 173-178.

6 Наумкин Е.А., Кузеев М.И., Чиркова А.Г., Трутнев Р.Н., Воробьев М.О. Локальное изменение свойств конструкционных сталей при усталостном накоплении повреждений// НТЖ «Нефтегазовое дело». – Уфа, 2007.- Т.1,- № 5.- С. 193-196.

7 Наумкин Е.А., Трутнев Р.Н., Кузеев И.Р. Особенности усталостного разрушения двухслойных сталей// Башкирский химический журнал.- Уфа: Изд-во «Реактив», 2007- Т.14, №4.- С. 142-145.

8 Чиркова А.Г., Наумкин Е.А., Рубцов А.В., Гайдукевич У.П. Предельное состояние трубы змеевика реакционной печи// Известия высших учебных заведений, 2007.-№ 5.- С. 101-105.

       9 Махутов Н.А., Чиркова А.Г., Наумкин Е.А., Рубцов А.В., Гайдукевич У.П.. Испытание фрагмента трубы змеевика реакционной печи на действие внутреннего давления. «Заводская лаборатория. Диагностика материалов», г. Москва, Т.74, №1, 2008, С. 58-62.

       10 Наумкин Е.А., Чекенев О.А. Определение глубины высокотемпера- турного науглероживания стали 20Х23Н18 при контакте с коксом// НТЖ «Нефтегазовое дело». – Уфа, 2008.- Т.6,- № 1.- С. 123-125.

11 Кузеев И.Р., Пояркова Е.В., Наумкин Е.А. Влияние усталостной повреждаемости на магнитные характеристики разнородных сварных соединений нефтегазовых трубопроводов. Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов.- Курск, 2008.- № 5, С. 200-203.

12 Кузеев И.Р., Наумкин Е.А., Панкратьев С.А. Разрушение трубопроводных систем, подверженных вибрационным воздействиям. Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. - 2009. - №2(74) – С. 70-74.

       13 Кузеев И.Р., Наумкин Е.А., Панкратьев С.А. Оценка срока безопасной эксплуатации трубопроводной обвязки компрессоров и насосов//НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов»/ ИПТЭР.-Уфа, 2009. – Вып.1(75). - С.26-30.

14 Кузеев И.Р., Наумкин Е.А., Панкратьев С.А.. Влияние вынужденных колебаний на надежность трубопроводных систем // Башкирский химический журнал.- Уфа: Изд-во «Реактив», 2009- Т.16, №1.- С. 58-62.

15 Чиркова А.Г., Кузеев И.Р., Наумкин Е.А. Иерархические уровни деформирования и разрушения конструкционных материалов // НТЖ «Нефтегазовое дело». – Уфа, 2009.- Т.7,- № 7.- С. 123-129.

16 Наумкин Е.А. Комплексные исследования поведения оболочкой конструкции из аустенитной стали бывшей в эксплуатации при деформировании внутренним давлением/ Е.А. Наумкин, А.Г. Чиркова, А.В. Рубцов, У.П. Гайдукевич// Нефтегазовое дело/ УГНТУ.- Электрон. журн.- Уфа, 2008.- №5.– Режим доступа к журн.: http://www.ogbus.ru/authors/Rubzov_2.pdf.-14 с.

17 Наумкин Е.А., Кондрашова О.Г., Прохоров А.Е. Изменение магнитного состояния материала при механическом деформировании// Башкирский химический журнал.- Уфа: Изд-во «Реактив», 2009- Т.12, №1.- С. 6-10.

18 Наумкин Е.А. Оценка предельного состояния стали по параметрам переменного электрического сигнала/ Е.А. Наумкин, Т.Р. Бикбулатов, М.И. Кузеев// Нефтегазовое дело/ УГНТУ.- Электрон. журн.- Уфа, 2011.- №5. – Режим доступа к журн.: http://www.ogbus.ru/authors/Naumkin/Naumkin_1.pdf

19 Наумкин Е.А. Двухпараметрический контроль различных стадий упругопластического нагружения образцов из стали 09Г2С/ Е.А. Наумкин, Э.Р. Юмаева, Т.Р. Бикбулатов, М.И. Кузеев// Нефтегазовое дело/ УГНТУ.-Электрон. журн.- Уфа, 2011.- №5. – Режим доступа к журн.: http://www.ogbus.ru/authors/Naumkin/Naumkin_2.pdf

20 Наумкин Е.А. Оценка степени поврежденности материала оборудования по изменению степени затухания отклика электрического сигнала/ Е.А. Наумкин, Т.Р. Бикбулатов, М.И. Кузеев // Нефтегазовое дело/ УГНТУ.- Электрон. журн.- Уфа, 2011.- №5.– Режим доступа к журн.: http://www.ogbus.ru/authors/Naumkin/Naumkin_3.pdf

21 Наумкин Е.А., Кузеев М.И., Белозеров В.В., Кудашев Р.Р. Изменение микроструктуры и механических характеристик стали 20 после имитации пожара и его тушения // Башкирский химический журнал.- Уфа: Изд-во «Реактив», 2011- Т.16, №1.- С. 58-62.

22 Кузеев И.Р., Пояркова Е.В., Наумкин Е.А., Савичева Ю.Н. Взаимосвязь механического поведения разнородных сварных соединений с морфологией их усталостных изломов// НТЖ «Нефтегазовое дело». – Уфа, 2011.- Т.9,- № 1.- С. 11-18.

Монография

23 Кузеев И.Р., Наумкин Е.А., Савичева Ю.Н., Попова С.В. Поверхность и поверхностные явления.- Уфа: Изд-во «Нефтегазовое дело», 2009. – 144 С.

Патенты

       24 Патент № 2376595. Способ магнитной дефектоскопии лопаток турбомашин из никелевых сплавов в условиях механических нагрузок./ А.М.Смыслов, М.Н.Смыслова, Д.А.Годовский, А.Д.Мингажев, Е.А.Наумкин (РФ). -  2007145965/28; Заявлено 10.12.2007; Опубл. 20.12.2009; Бюл.35. – С.343

       25 Патент № 2376593. Способ магнитной дефектоскопии лопаток турбомашин из легированных сталей с учетом механических нагрузок./ А.М.Смыслов, М.Н.Смыслова, Д.А.Годовский, А.Д.Мингажев, Е.А.Наумкин (РФ). -  2007145760/28; Заявлено 10.12.2007; Опубл. 20.12.2009; Бюл.35. – С.345

       26 Патент № 2376594. Способ магнитной дефектоскопии лопаток турбомашин из кобальтовых сплавов в условиях механических нагрузок./ А.М.Смыслов, М.Н.Смыслова, Д.А.Годовский, А.Д.Мингажев, Е.А. Наумкин (РФ). -  2007145761/28; Заявлено 10.12.2007; Опубл. 20.12.2009; Бюл.35. – С.354

       27 Патент № 2377550. Термоэлектрический способ дефектоскопии лопаток турбомашин из никелевых сплавов с учетом механических нагрузок./ А.М.Смыслов, М.Н.Смыслова, Д.А.Годовский, А.Д.Мингажев, Е.А. Наумкин (РФ). -  2007145762/28; Заявлено 10.12.2007; Опубл. 27.12.2009; Бюл.36. – С.376

Научно-технические издания

28 Кузеев И.Р., Махутов Н.А., Кузеев М.И., Наумкин Е.А., Тляшева Р.Р., Чиркова А.Г., Авдеева Л.Г., Симарчук А.С., Баширова Э.М., Ковалев Е.М., Кондрашова О.Г. Совершенствование методов  оценки остаточного ресурса нефтезаводского оборудования Остаточный ресурс нефтегазового оборудования: Сб. науч. трудов.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2006.- № 1.-С.48-64

       29 Кузеев И.Р., Кондрашова О.Г., Наумкин Е.А. Определение ресурса безопасной эксплуатации нефтегазового оборудования путем оценки адаптивных свойств металла по изменению его магнитных  характеристики. Мировое сообщество: пути и проблемы решения: Сб.науч.ст.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2006.- № 19.- С.16-26.

30 Наумкин Е.А., Кузеев И.Р., Кондрашова О.Г., Шарипкулова А.Т., Голубин М.С. Феррозондовый метод контроля уровня накопленных усталостных повреждений низколегированных сталей. Мировое сообщество: проблемы и пути решения: Сборник научных статей.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2005.- №18. стр. 190-193.

31 Наумкин Е.А., Кондрашова О.Г., Кузеев И.Р., Шарипкулова А.Т. Применение феррозондового метода контроля для определения зоны разрушения оболочковых конструкций. Остаточный ресурс нефтегазового оборудования: Сборник научных трудов.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2006.- №21. с. 100-103.

32 Кондрашова О.Г., Наумкин Е.А., Шарипкулова А.Т. Изменение напряженности магнитного поля  по длине зоны действия краевого эффекта. «Мировое сообщество: проблемы и пути решения». – Уфа: УГНТУ, 2007. № 20.

33 Кузеев И.Р., Наумкин Е.А., Савичева Ю.Н., Горяйнов Д.А., Масков И.К. Совершенствование конструкции выпарного оборудования для интенсификации процесса регенерации абсорбента. «Мировое сообщество: проблемы и пути решения». – Уфа: УГНТУ, 2007. № 21.

34 Наумкин Е.А., Чекенев О.А., Шамонин А.В. Влияние длительности эксплуатации реакторов из стали 20Х23Н18 на глубину диффузии углерода в поверхностные слои. «Мировое сообщество: проблемы и пути решения». – Уфа: УГНТУ, 2007. № 21.

35 Щипачев А.М., Наумкин Е.А., Бакусов Л.М., Пояркова Е.В. Исследование явления трансформации законов распределения скорости ультразвуковых волн при циклическом нагружении стали 09Г2С. «Мировое сообщество: проблемы и пути решения». – Уфа: УГНТУ, 2007. № 21.

36 Наумкин Е.А., Юмаева Э.Р. Изменение скорости ультразвука в стали 09Г2С при различных режимах термообработки. «Мировое сообщество: проблемы и пути решения». – Уфа: УГНТУ, 2007. № 21.

37 Наумкин Е.А., Шарипкулова А.Т., Догадаева Е.М., Гарюшин В.Г. Влияние параметров генерируемых электромагнитных колебаний и зазора преобразователя на характер отклика сигнала от исследуемого металла. «Мировое сообщество: проблемы и пути решения». – Уфа: УГНТУ, 2007. № 21.

38 Кузеев М.И., Наумкин Е.А., Панкратьев С.А. Особенности локальной области 0,3-0,4 Ni/Nр усталостной поврежденности металла. «Мировое сообщество: проблемы и пути решения». – Уфа: УГНТУ, 2007. № 21.

39 Наумкин Е.А., Бикбулатов Т.Р. Влияние насадочных устройств на электрическое сопротивление жидкости. «Мировое сообщество: проблемы и пути решения». – Уфа: УГНТУ, 2007. № 21.

40 Кузеев И.Р., Наумкин Е.А., Бердин В.К., Шерстобитова Р.Т. Моделирование напряженно-деформированного состояния резервуара для хранения нефтепродуктов. Остаточный ресурс нефтегазового оборудования. Сбор. науч. тр., выпуск 2, 2007, с.88-93.

41 Кузеев И.Р., Шарипкулова А.Т., Наумкин Е.А. Критерии технического состояния оборудования по отклику электромагнитного сигнала. Остаточный ресурс нефтегазового оборудования, сбор. науч. тр., выпуск 2, 2007, с.101-110.

       42 Наумкин Е.А., Кузеев И.Р., Прохоров А.Е. Оценка степени поврежденности стали 09Г2С в условиях малоцикловой усталости с учетом параметров поверхностной энергии. Сборник научных статей. «Мировое сообщество: проблемы и пути решения» - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2005.- № 17.- 223 с.

       43 Наумкин Е.А., Кондрашова О.Г., Прохоров А.Е., Шарипкулова А.Т. Влияние механического деформирования на изменение магнитного состояния материалов. Инжиниринг, инновации, инвестиции. Сборник научных трудов, Вып. 6 / Под ред. Р.П. Чапцова. - Челябинск: Издание ЧНЦ РАЕН, РУО МАИ, ЧРО МАНПО, ЧРО МААНОИ, ЧелЦНТИ, 2005.- 235 с.

44 Чиркова А.Г., Рубцов А.В., Наумкин Е.А., Гайдукевич У.П. Испытание сварной оболочковой конструкции, выполненной из стали 10Х23Н18Т, эксплуатируемой в печи пиролиза//Мировое сообщество, проблемы и пути решения. Сб. науч. ст. -  Уфа: Изд-во УГНТУ, 2007.-№ 21.-C. 33-42.

45 Чиркова А.Г., Махутов Н.А., Рубцов А.В., Наумкин Е.А., Иванова А.Н., Кузеев И.Р., Акомолафе Байоде Андрю. Разрушающее испытание труб змеевиков реакционных печей//Остаточный ресурс нефтегазового оборудования. Сб. науч. тр. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2007.- выпуск 2.- С. 38-46.






© 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.