Рудко Василь Петрович. Забезпечення безаварійної роботи газопроводів у зсувонебезпечних гірських районах

brief description

Рудко Василь Петрович. Забезпечення безаварійної роботи газопроводів у зсувонебезпечних гірських районах : дис... канд. техн. наук: 05.15.13 / Івано-Франківський національний технічний ун-т нафти і газу. - Івано-Франківськ, 2005.

Рудко В.П. Забезпечення безаварійної роботи газопроводів в зсувонебезпечних гірських районах.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.13 нафтопроводи, бази та сховища. Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ, 2005.
Розглянуті методи і засоби оперативного контролю за напружено-деформованим станом масивів гірських порід по трасах трубопроводів, що дозволяють відстежити динаміку поля напружень і спрогнозувати розвиток геологічних процесів, а також побудувати схему навантаження об’єкта. Розроблена методика з визначення допустимого рівня довільно орієнтованого навантаження на трубу в області сповзання ґрунту.
Наведені результати експериментальних досліджень з визначення механічних характеристик пластично деформованих при перевантаженнях трубних сталей. Дана науково обґрунтована основа доцільності оцінки опору поширення тріщини трубної сталі зак-критерієм. Тривала експлуатація магістральних трубопроводів зумовлює зниження опору поширенню тріщини.

На основі виконаних комплексних теоретичних і експериментальних досліджень вирішено важливу науково-технічну задачу із забезпечення безаварійної експлуатації магістральних газопроводів в зсувонебезпечних гірських умовах шляхом розробки нових підходів до оцінки технічного стану потенційно небезпечних ділянок.
1. Використанням методу ПІЕМПЗ встановлено, що будь-яке втручання в рівновагу гірського масиву провокує утворення вогнищ механічних напружень, тобто є концентратором напружень і джерелом зародження майбутніх зсувів при відповідних умовах. До таких концентраторів напружень належать траси магістральних газопроводів, прокладених в горах. Оперативний контроль за напружено-деформованим станом масивів гірських порід по трасах трубопроводів, повторні спостереження на особливо небезпечних ділянках дозволяють відслідкувати динаміку поля напружень і спрогнозувати розвиток геологічних процесів, а також побудувати схему навантаження об’єкта.
2. Розроблена методика з визначення допустимого рівня довільно орієнтованого навантаження на трубу в області сповзання ґрунту. Реальну величину додаткового навантаження, яке чинить рухомий ґрунт на трубопровід, та її залежність від напрямку сповзання належить знайти на підставі натурних спостережень або структурної теорії. Порівнюючи реальну чи прогнозовану величину навантаження з допустимою, можна судити про безпеку об’єкта.
3. Попередня пластична деформація сталі 17Г1С незалежно від знаку на-пружень, що викликають наклеп, приводить до зміни пружних характеристик. Значення коефіцієнта поперечної деформації більш явно, ніж модуля Юнга, відображають вплив наклепу. Старіння матеріалу сприяє поверненню його властивостей аж до вихідного стану. Пластична деформація дор=18% призводить до росту границі втоми сталі 171С, досягаючи максимуму прир= 57%. При подальшому збільшеннірзначення-1падають нижче вихідного рівня.
4. Невелике попереднє пластичне деформування сталі 17Г1С (р=5%) несуттєво знижує статичну тріщиностійкість (до 16%), проте різко підвищує опір втомному росту тріщини (зростає до 50%) при низьких припорогових рівнях втомного навантаження. Цей вплив зумовлений виключно зміною закриття втомної тріщини. Зростання пластичного деформування (дор=25%) суттєво знижує як статичну, так і циклічну тріщиностійкість, що пояснюється вичерпанням більшої частини запасу пластичності та виникненням в матеріалі мікро тріщин в результаті великих зсувових ефектів.
5. Встановлено, що циклічне тренування при підвищених амплітудах (а=370 МПа), циклічне тренування і старіння, разові перевантаження зразків з тріщинами, разові перевантаження і старіння призводять до спаду величинипорівняно з її вихідним значенням. Вивчений характер впливу дистильованої води на процеси наклепу та старіння, що супроводжують розвиток тріщин при експлуатації трубопроводів. При наведенні тріщини в присутності дистильованої води практично усувається вплив циклічного наклепу та старіння на величину КСсталі 17Г1С. Тому при оцінці залишкової міцності магістральних трубопроводів з тріщинами поряд з вихідним рівнем в’язкості руйнування необхідно врахувати і здатність матеріалу до експлуатаційного окрихчення.
6. Порівняльна оцінка тріщиностійкості трубної сталі 17Г1С за критичними коефіцієнтами інтенсивності напружень і-критерієм показала, що при температурі випробувань 240К і вище параметр К1Сстає недостовірним. Це пов’язано з тим, що при підвищених температурах поширення тріщини супроводжується суттєвою пластичною деформацією, недопустимою при випробуваннях для підрахунку К1С. Тому при таких експлуатаційних умовах оцінку опору поширенню тріщини доцільно здійснювати за-критерієм.
Електроннофрактографічним аналізом показано, що за ділянкою втомного нанесення тріщини слідує, як правило, специфічна зона витяжки, яка є відповідальною за досяжний рівень в’язкості руйнування зразків. Встановлені кореляційні залежності між шириною зони витяжки та рівнемдля трубної сталі 17Г1С.
7. Тривала експлуатація магістральних газопроводів зумовлює зниження опору сталі 17Г1С поширенню тріщини. Ефект зменшення в’язкості руйнування більш відчутний для тріщин, орієнтованих вздовж твірної труби, ніж поперек. Поздовжньо орієнтовані тріщини також більш чутливі до впливу дистильованої води.