Содержание к диссертации
Введение
1. Проблемы прогнозирования остаточного ресурса промы словых трубопроводов
1.1. Основные факторы, формирующие ресурс промыслового оборудования (сосуды и трубопроводы) 8
1.2. Анализ современных методов оценки остаточного ресурса промысловых трубопроводов 19
Выводы по разделу 29
2. Разработка математической модели расчета остаточного ресурса промысловых трубопроводов в условиях локализованной механохимической повреждаемости
2.1. Общая схема оценки остаточного ресурса промысловых трубопроводов 30
2.2. Разработка математической модели расчета долговечности элементов трубопроводов в условиях локализованной механохимической повреждаемости 36
2.3 Особенности экспериментальной оценки механохимической повреждаемости элементов трубопроводов 42
Выводы по разделу
3 Исследование предельной долговечности конструктивных элементов промысловых трубопроводов
3.1. Прочность и долговечность труб при упруго-пластических деформациях 57
3.2 Особенности расчета предельной долговечности сферических элементов 76
Выводы по разделу
4. Исследование и разработка методов определения остаточного ресурса конструктивных элементов в условиях локализованной механохимической повреждаемости
4.1. Оценка предельных параметров коррозионных повреждений в конструктивных элементах трубопроводов 83
4.2. Определение долговечности труб с коррозионными повреждениями 103
Выводы по разделу 119
Общие выводы и рекомендации по работе 120
Литература 122
- Анализ современных методов оценки остаточного ресурса промысловых трубопроводов
- Разработка математической модели расчета долговечности элементов трубопроводов в условиях локализованной механохимической повреждаемости
- Особенности расчета предельной долговечности сферических элементов
- Определение долговечности труб с коррозионными повреждениями
Введение к работе
Своевременная диагностика и качественный ремонт являются основными направлениями обеспечения работоспособности и безопасности эксплуатации технических систем, в том числе оборудования и трубопроводов.
В результате диагностики технического состояния оборудования и трубопроводов устанавливаются параметры их фактического состояния: 1) уровень напряженности, дефектность и качество металла и сварных соединений; 2) стойкость и состояние изоляционных материалов; 3) наличие и состояние катодной защиты; 4) стабильность грунта и способность кольцевых стыков воспринимать горизонтальные перемещения грунта и др. Указанные параметры и факторы дополняются сведениями о разрушениях и утечках, гидравлических (пневматических) испытаниях и др. Указанные данные являются исходными для принятия соответствующего решения (дальнейшая эксплуатация, соответствующий ремонт или реконструкция). Важным и своевременным является вопрос об установлении очередности ремонта того или иного дефекта или неисправности, что вызывает необходимость установления степени их опасности. Причем, в зависимости от типа дефекта или неисправности могут быть использованы различные критерии оценки степени их опасности. Например, для элементов с дефектами основного металла и сварных соединений в качестве критериев опасности дефектов могут быть использованы коэффициенты снижения прочности фр и долговечности фі. Очевидно, что фр ^ 1,0 и ф1 :< 1. Значение фр = ф1 = 1,0 соответствует бездефектным трубам. Элементы с меньшими значениями фр и фі должны ремонтироваться раньше. При определенных значениях фр и фі трубы могут эксплуатироваться без ремонта.
Необходимо отметить, что оценка значений фр и ф{ представляет достаточно сложную задачу как в теоретическом, так и в экспериментальном отношениях. Это объясняется, прежде всего, сложностью определения напряженно-деформированного состояния в окрестности дефектов, имеющих раз-
личные размеры, конфигурацию, ориентацию, местоположение и др. Большую роль при оценке фр и (pt играют критерии наступления предельного состояния. При оценке прочности труб с дефектами необходимо применение критериев локального разрушения.
Требуют совершенствования базовые кинетические уравнения для описания процессов накопления повреждений металла труб при эксплуатации.
Проблеме оценки ресурса трубопроводов с учетом одновременного действия коррозии и механических напряжений посвящено достаточно большое количество опубликованных работ, в частности О.И. Стеклова, Э.М. Гутмана, Р.С. Зайнуллина, И.Г. Абдуллина и др. Между тем, большинство существующих расчетных методов оценки ресурса элементов конструкций в условиях коррозионного действия рабочих сред базируется на экспериментальных кривых коррозионно-механической прочности металла в координатах «приложенное напряжение - время до разрушения», которые аппроксимируются соответствующими аналитическими функциями. По кривым коррозионно-механической прочности устанавливают величину допустимого напряжения, не вызывающего разрушения в назначенный срок службы элемента. Этот подход практикуется в расчетах трубопроводов, работающих в средах, вызывающих коррозионное растрескивание. В условиях общей коррозии по заданному сроку эксплуатации трубопровода t и скорости коррозии и0 устанавливается определенный запас на толщину стенки труб А5 (Д5 = 5ср - 8пр, где 5ср и 5пр - фактическая и предельная толщина стенки): А5 = u0 [t]. Может решаться и обратная задача. По установленным значениям uo и А8 определяется ресурс трубопровода: tp = AS I и0. Обычно, на практике величина Uo устанавливается стандартными методами в заданной рабочей среде ненапряженного металла.
Известно влияние механических напряжений на коррозионную стойкость металлов. Однако в существующих методах расчета на прочность трубопроводов этот фактор учитывается лишь при выборе материала. При этом запас на коррозионный износ устанавливается преимущественно по коррози-
онной стойкости ненапряженного металла. Одна из причин этого - отсутствие надежной расчетной зависимости между величиной действующего напряжения и скоростью коррозии, особенно в условиях, когда металл испытывает плоское и объемное напряженное состояние, характерное для работы трубопроводов. С другой стороны, коррозионное воздействие на металл способствует возрастанию степени напряженности стенок труб и дальнейшему интенсифицированию коррозионных процессов (подобно автокаталитическому процессу), что приводит к резкой потере ресурса трубопроводов. Особенно этот факт характерен для работы промысловых объектов.
Анализ условий эксплуатации и работоспособности промысловых трубопроводов ставит задачу расчета их геометрических и эксплуатационных параметров на основе учета кинетики механохимической повреждаемости.
Путем выбора соответствующих марок сталей и термической обработки при определенных ограничениях уровня действующих напряжений удается избежать коррозионного (сульфидного) растрескивания труб, но при этом сохраняется общее коррозионное воздействие агрессивных сред, вызывающих более или менее равномерный коррозионный износ стенок труб. Теоретически обоснованное назначение запаса на коррозионный износ в одних случаях позволяет повысить ресурс трубопровода, в других - уменьшить их металлоемкость.
В последнее время получили развитие расчетные методы оценки ресурса труб, базирующиеся на учете влияния механических напряжений и деформаций на коррозию металла [30, 53 и др.]. Однако, ввиду сложности этих методов, они не получили широкого применения в расчетной практике. Кроме того, существующие методы расчета ресурса труб относятся, в основном, к случаям общей (равномерной) коррозии.
Базируясь на известных закономерностях механохимии металлов и механики твердого деформированного тела, в работе предложено и обосновано кинетическое уравнение механохимической повреждаемости металлов, линейно связывающее степень изменения геометрических параметров кон-
6 структивных элементов их обобщенными инвариантными характеристиками упруго-пластического напряженного и деформированного состояния.
На основе выполненного анализа кинетики механохимическои повреждаемости базовых элементов трубопроводов получены аналитические зависимости для определения долговечности и ресурса трубопроводов в условиях длительного статического нагружения на всех этапах деформирования, включая стадию спонтанного неконтролируемого разрушения.
Даны практические рекомендации по расчетной оценке безопасного срока эксплуатации конкретных трубопроводов, согласованные компетентными организациями и органами Госгортехнадзора России.
Цель работы - обеспечение работоспособности промысловых трубопроводов регламентацией безопасного срока эксплуатации, их эксплуатации определенного с учетом локализованной механохимическои повреждаемости металла.
Основные задачи исследования:
- разработка математической модели локализованной механохимиче
скои повреждаемости и расчета долговечности конструктивных элементов
трубопроводов;
- исследование долговечности конструктивных элементов промысло
вых трубопроводов;
оценка долговечности конструктивных элементов промысловых трубопроводов в условиях локализованной механохимическои повреждаемости при упруго-пластических деформациях;
разработка методических рекомендаций по определению безопасного срока эксплуатации промысловых трубопроводов в условиях коррозионного износа.
Научная новизна:
предложена математическая модель расчета долговечности труб промысловых трубопроводов при упругих и пластических деформациях;
на основе анализа кинетики изменения скорости коррозии и напряженного состояния труб получены аналитические зависимости для определения долговечности промысловых трубопроводов при различных предельных состояниях;
выявлены основные закономерности процесса локализованной меха-нохимической повреждаемости конструктивных элементов и предложены формулы для оценки долговечности промысловых трубопроводов с различными дефектами и концентраторами напряжений.
Практическая ценность работы заключается в том, что на основе разработанной методики становится возможным производить расчетную оценку безопасного срока эксплуатации промысловых трубопроводов с учетом локализованной механохимической повреждаемости металла в зонах дефектов и концентраторов напряжений.
На защиту выносятся математическая модель локализованной механохимической повреждаемости, аналитические зависимости для расчета долговечности и методика определения безопасного срока эксплуатации промысловых трубопроводов, работающих в коррозионных рабочих средах.
Работа выполнена в соответствии с планами важнейших научно-исследовательских работ в соответствии с Государственной научно-технической программой Академии наук Республики Башкортостан «Проблемы машиностроения, конструктивных материалов и технологии» по направлению 6.2. «Надежность и безопасность технический систем в нефтега-зохимическом комплексе», а также в ходе решения комплексной научно-технической программы Минвуза РСФСР «Нефть и газ Западной Сибири» и в рамках реализации подпрограммы Федеральной целевой научно-технической программы «Безоасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф - ФЦНТП ПП «Безопасность» (2000-2003 гг.)
Анализ современных методов оценки остаточного ресурса промысловых трубопроводов
Из этих результатов можно сделать следующие выводы: в кислородо-содержащих средах на начальных этапах испытаний отмечается коррозия с последующей оптимизацией; в сероводород содержащих средах наоборот-скорость коррозии возрастает, а затем стабилизируется.
В первом случае уменьшение скорости коррозии можно объяснить образованием продуктов коррозии, обладающих защитными свойствами. При наличии сероводорода сульфиды не обладают высокими защитными свойствами и играют роль катода в коррозионной паре «металл-сульфид металла». В обоих случаях коррозионный процесс проходит с локализованным неравномерным характером в виде «язв». При смешении пластовых вод с пресными, содержащими кислород, возможно нарушение ионного равновесия, и за счет ввода деполяризатора, усиление процесса коррозии. Установлено [41, 70], что максимальной аг рессивностью обладает смесь, состоящая из 40 % пресной воды и 60 % пластовой, а также 10 % сточной и 90 % пресной вод. Далее рассмотрим влияние обводненности продукции скважин на коррозионные разрушения оборудования. Пластовые воды промыслов, извлекаемые вместе с нефтью, представляют собой высокоминерализованные электролиты, содержащие преимущественно ионы натрия, магния, хлора, кальция, обладающие нейтральным рН и стабильные в отношении выпадения осадков [41, 70].
Коррозионная активность добываемой газожидкостной смеси определяется составом и свойствами пластовой воды, поскольку нефть неагрессивна по отношению к металлу. Однако в присутствии нефти коррозионная активность пластовой воды, как правило, возрастает.
В связи с широким применением для ГШД сточных вод, опреснением пластовых вод, наличием сероводорода агрессивность пластовых вод стала резко возрастать. В частности [77], установлено, что при обводненности на 10 % коррозионная активность угленосной нефти, по сравнению с безводной нефтью, увеличилась с 0,208 до 0,463 г/м -час, то есть более чем вдвое. Далее с увеличением обводнености от 10 до 80 % скорость коррозии колеблется в пределах 0,453-0,439. При обводненности 90 % происходит резкий рост скорости коррозии. Скорость коррозии в пластовой воде значительно ниже (0,356 г/м2 час), чем в смесях любого соотношения. Скорость коррозии в промысловой, неочищенной нефти составила 0,208 г/м2 час.
Анализ характера и распределения отказов незащищенных трубопроводов (таблица 1.1) показал, что распределение повреждений по поверхности водовода является неравномерным. Подводящие водоводы низкого давления, в основном, имеют порывы по телу трубы (92 %), около 80 % всех повреждений по телу трубы сосредоточено в нижней части трубы, а в верхней части трубы количество повреждений в 10 раз меньше. Другой причиной низкой надежности водоводов является образование порывов в сварных соединениях: соответственно 8 % и 52 % для подводящих (низкого давления) и разводящих (высокого давления) трубопроводов.
Необходимо отметить, что сравнительно большое количество порывов на сварных стыках труб указывает на необходимость учета их специфических особенностей, связанных с локализацией в них остаточных (сварочных) напряжений, сварочных дефектов и, как следствие, - механохимической неоднородности [4,19, 53]. Механохимическая неоднородность, как правило, способствует развитию к выраженной локализованной коррозии (коррозионные питтинги, язвы и др.). В работе [52] установлены соотношения скорости максимальной (локализованной) К и общей К0бШ коррозии элементов нефтепромыслового оборудования: ЭТО условие (1.7) требует внимательной интерпретации с учетом особенностей протекания локализованных электрохимических процессов и механохимической повреждаемости [25, 53]. Отраслевой стандарт ОСТ 152-39.4-010-2002 «Методика определения остаточного ресурса нефтепромысловых трубопроводов и трубопроводов головных» [72] регламентирует следующие методы оценки остаточного ресурса по: 1) минимальной вероятной толщине стенки труб по результатам диагностики; 2) расту коррозионно-эрозионного износа стенки трубы; 3) малоцикловой усталости; 4) характеристикам трешиностойкости; 5)стати-стике отказов. Рассмотрим сущность этих подходов к оценке остаточного ресурса трубопроводов.
Разработка математической модели расчета долговечности элементов трубопроводов в условиях локализованной механохимической повреждаемости
В программах оперативной диагностики должны быть также предусмотрены задания режимов функционирования обследуемого участка трубопровода и дополнительная установка специальной измерительной и диагностической аппаратуры. Результаты оперативной диагностики оформляются в виде протоколов, соответствующих актов или отчетов. Для бездействующих и демонтированных трубопроводов оперативная диагностика не предусматривается.
Экспертное обследование предполагает получение информации о фактическом состоянии участка трубопровода, наличии в нем повреждений, выявлении их причин. Оно должно проводиться в соответствии с программой, разработанной на основе анализа технической документации и данных оперативной диагностики, и включать следующие операции: визуальный (внешний и внутренний) контроль; измерение геометрических параметров и толщины стенок труб; замер твердости и определение механических характеристик, металлографические исследования основного металла и сварных соединений; определение химического состава; дефектоскопический контроль (вид и объем, которого устанавливается с учетом требований полноты и достаточности выявления дефектов и повреждений труб); испытания на прочность, герметичность и др.
Результаты экспертного обследования должны оформляться в виде протоколов измерений, карт дефектности и повреждений труб с таблицами данных, дополнены в базу данных по участку трубопровода и отражены в отчете или техническом заключении.
В случае обследования труб бездействующих и демонтированных трубопроводов порядок проведения и объем экспертного обследования могут быть изменены.
Анализ повреждений и выявления определяющих параметров технического состояния участка трубопровода проводится на базе данных анализа технической документации, оперативной диагностики и экспертного обследования, в результате чего выясняется текущее техническое состояние, уровень и механизм повреждений, фактическая нагруженность и др.
Анализ включает оценку фактической нагруженности основных элементов участка трубопровода в соответствии с требованиями нормативных документов, например, СНиП 2.05.06-85 ; фактической геометрии и толщины стенок труб; концентраторов напряжений и дефектов; результатов исследования напряженно-деформированного состояния, полученных при оперативной диагностике и экспертном обследовании; установление механизмов образования и роста обнаруженных дефектов и повреждений, возможных отказах вследствие их развития; оценку параметров технического состояния участка трубопровода, их соответствие требованиям нормативно-технической и проектной документации, а по отклонению от требований установления определяющих параметров технического состояния; заключение о необходимости дальнейших уточненных расчетов и экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния и характеристик материала и сварных соединений; заключение о возможности дальнейшей эксплуатации участка трубопровода с установлением назначенного ресурса (до проведения уточненных расчетов экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния, характеристик материалов и оценки остаточного ресурса) в случае отсутствия повреждений, влияющих на параметры технического состояния участка трубопровода.
Результаты анализа повреждений и параметров технического состояния должны быть дополнены в базу данных и оформлены в виде технического заключения с решением о продолжении дальнейших исследований напряженно-деформированного состояния и характеристик материалов или возможности дальнейшей эксплуатации с указанием назначенного ресурса.
Уточнение напряженно-деформированного состояния, критериев предельных состояний и характеристик металла проводятся с целью получения дополнительной информации об уровне номинальной и локальной напряженности с учетом фактических свойств металла, необходимых для установления механизмов повреждений и расчетов остаточного ресурса.
Уточненные расчеты должны проводиться с учетом всех режимов и действующих нагрузок за период эксплуатации (включая температурные воздействия и взаимодействия с внешней средой, изменения характеристик металла из-за старения).
Уточнение характеристик металла должно производиться на образцах, вырезанных из труб, в соответствии с программами исследований. На действующих трубопроводах допускается оценка характеристик металла по твердости. В зависимости от параметров технического состояния участка трубопровода перечень характеристик должен быть расширен и включать, кроме стандартных свойств, характеристики коррозионной усталости и трещино-стойкости, механохимической повреждаемости и др.
По результатам уточненных расчетов и исследования напряженно-деформированного состояния и характеристик материалов уточняются механизмы повреждений и параметры технического состояния и критерии предельного состояния.
Определение остаточного ресурса осуществляется на основе совокупности имеющейся информации прогнозированием технического состояния участка трубопровода по определяющим параметрам до достижения предельного состояния.
На основании данных по оценке технического состояния участка трубопровода и остаточного ресурса должно приниматься решение о возможности его дальнейшей эксплуатации в соответствии с остаточным ресурсом или назначенным ресурсом, или его ремонте, снижении рабочих параметров (рабочего давления, коррозионной активности среды и др.).
Заключение оформляется решение (с приложениями), подписанное руководителем организации, выполняющей работы по обследованию и оценке остаточного ресурса участка трубопровода.
В заключение по участку трубопровода служит основанием для принятия владельцем предприятия решения о дальнейшей эксплуатации объекта. Разрешение на эксплуатацию участка трубопровода должно оформляться по нормативным документам.
Особенности расчета предельной долговечности сферических элементов
Таким образом, получены аналитические зависимости для описания закономерностей механохимической повреждаемости и долговечности сферических элементов в условиях хрупкого и вязкого разрушений. 1. Получены аналитические зависимости для определения предельных характеристик конструктивных элементов трубопроводов с учетом деформа-т ционного упрочнения металла и анизотропии свойств. 2. Выполнен анализ кинетики механохимической повреждаемости конструктивных элементов при эксплуатации трубопроводов и получены аналитические формулы для расчета их долговечности в условиях хрупкого и вязкого разрушений. В отличие от ранее известных решений получаемые зависимости справедливы для элементов независимо от отношения главных напряжений и параметров анизотропии и базируются на деформационных критериях разрушения, адекватно отражающих работоспособность труб из пластичных материалов. 3. Наряду с общими известными закономерностями механохимической повреждаемости установлена взаимосвязь долговечности конструктивных элементов с характеристиками напряженно-деформированного состояния, деформационного упрочнения и анизотропии металла. В частности, показано, что с увеличением параметров анизотропии металла долговечность элементов снижается. 4. Полученные результаты являются исходными для создания методов расчета характеристик безопасности трубопроводов по предельному состоянию, а также с учетом локальной перенапряженности металла.
В процессе эксплуатации трубопроводов в их конструктивных элементах возникают различные коррозионные повреждения, вызывающие общее (равномерное или неравномерное) и локализованное (в результате язвенной, канавочной и питтинговой коррозии, коррозионного растрескивания и др.) снижение их рабочего сечения, несущей способности и долговечности трубопроводов. В связи с этим возникают две взаимосвязанные и сложные проблемы установления степени снижения несущей способности и долговечности конструктивных элементов с различными коррозионными повреждениями. Такие сведения необходимы для принятия обоснованных технических решений по дальнейшей эксплуатации трубопроводов с соблюдением всех требований промышленной и экологической безопасности.
Решению указанных проблем посвящено большое количество опубликованных работ. Здесь необходимо отметить большие достижения современных научных школ профессоров В.Л. Березина, О.И. Стеклова, А.Г. Гумеро-ва, Н.А. Махутова, Е.М. Морозова и др. Однако, большинство известных работ посвящено решению первой проблемы - оценки несущей способности конструктивных элементов трубопроводов с различными дефектами, и в частности с коррозионными повреждениями. Имеющиеся в литературе данные по второй проблеме, в основном, касаются вопросов влияния различных дефектов на малоцикловую долговечность трубопроводов. Значительно меньше опубликовано работ по расчетному определению долговечности трубопроводов с коррозионными повреждениями, вызывающими локализованную меха-нохимическую повреждаемость. Рекомендуемые аналитические зависимости [53] для расчетов долговечности элементов в условиях механохимической повреждаемости даются без соответствующих выводов и обоснований и охватывают частные задачи, касающиеся сосудов давления. При этом, большинство из них носит сложный характер и для практического их использования требуется специальная научно-практическая подготовка. Необходимо также сказать, что по первой проблеме далеко не все практически важные задачи решены, а некоторые из решенных не могут быть рекомендованы для практического использования. В частности, до сих пор нет четких зависимостей по расчетам несущей способности конструктивных элементов с коррозионными язвами и трещинами различной ориентации и размерами и др. На наш взгляд, это является одной из причин отсутствия в современных нормативных документах [72] рекомендаций по оценке предельных параметров коррозионных повреждений. Между тем такие данные являются базовыми для выполнения расчетов долговечности и безопасного срока эксплуатации трубопроводов.
В связи с этим, следующим этапом работы явилось исследование и оценка предельных параметров коррозионных повреждений с целью определения оценки коэффициента снижения несущей способности конструктивных элементов фр, представляющего собой отношение разрушающего давления конструктивного элемента с данным коррозионным повреждением Рвдеф к разрушающему давлению конструктивного элемента без коррозионного повреждения Рв: i)p=P вДЄф/Рв.
В случае общей коррозии (рисунок 4.1) трубы предельное давление может быть определено на основании данных раздела 3. Здесь более подробно остановимся на определении предельного давления нагружения при mCT = 0,5. Введем следующие обозначения: к - протяженность коррозионного повреждения; 5 = 8ср - средняя толщина стенки в месте повреждения; 80, Ro и D - как и ранее, толщина стенки, радиус и диаметр трубы. Полагаем, что труба изготовлена из листового проката с нормальной анизотропией г.
Определение долговечности труб с коррозионными повреждениями
Для определения необходимо значение ф, умножить на отношение ф/фю, определенное на основании формулы (4.42). Зависимости фУфю построены на рисунках 4.32-4.34.
Аналогично определяется ф{ для труб с питтинговой коррозией, но с учеТОМ рекомендаций ПО Оценке G-inp И Єіпр. В случае ручейковой коррозии долговечность tB и коэффициент снижения долговечности ф,е определяются с учетом найденных оценок аіпр и 8;Пр, a также степени охрупченности и снижения несущей способности фр (см. формулу 4.20). В заключение приведем некоторые соображения по оценке долговечности труб с коррозионным повреждением определенной геометрической формой, описываемой аналитической зависимостью. Для таких повреждений важным параметром, определяющим степень перенапряжения металла является радиус кривизны в их вершине (повреждений) р. Следует отметить, что при эксплуатации трубопровода, в зависимости от рабочей среды, действующих нагрузок, их характера, свойств металла повреждения могут притупляться или заостряться. С точки зрения критериев безопасности целесообразно принимать такие допущения, которые бы давали консервативную нижнюю оценку долговечности. В связи с этим, для оценки tB и Vj/t можно рекомендовать формулы (4.39), (4.42), (4.43). Если принять, что в процессе эксплуатации теоретический коэффициент концентрации напряжений ас = const, то в пределах упругой работы с коррозионной язвой коэффициент механохи-мической повреждаемости будет определяться следующей формулой: 1. Произведена оценка коэффициентов снижения несущей способности труб с наиболее характерными коррозионными повреждениями в зависимости от их геометрической формы и размеров, степени остроты их вершины и охрупченности металла. 2. Для оценки предельных параметров острых коррозионных повреждений предложена аналитическая зависимость для описания полной диаграммы трещиностойкости материала. 3. На основе выполненного анализа кинетики локальной механохими-ческой повреждаемости металла при упруго-пластических деформациях предложена формула для расчетов долговечности и коэффициентов снижения долговечности труб с характерными коррозионными повреждениями. 1. Анализ работоспособности нефтепромысловых объектов показывает, что основным фактором нарушения работоспособности трубопроводов является корро зионный фактор, усиливаемый наличием сварных элементов. Существующие методы и нормативные документы по расчетам остаточного ресурса не учитывают реальной динамики изменения рабочего сечения и напряжений при эксплуатации трубопроводов. В связи с этим, они требуют доработки с учетом механохимической повреждаемости основного металла и участков с локальными утонениями, характерными для стенок конструктивных элементов нефтепромысловых трубопроводов. 2. На основании обобщения данных и положений механохимии металлов предложено кинетическое уравнение, позволяющее определять ресурс элементов трубопроводов в условиях их локализованной механохимической повреждаемости. Предложена математическая модель расчета предельной долговечности элементов при исследованиях процессов механохимической повреждаемости трубопроводов. 3. Выполнен анализ кинетики механохимической повреждаемости конструк тивных элементов при эксплуатации трубопроводов и получены аналитические формулы для расчета их долговечности в условиях хрупкого и вязкого разрушений. В отличие от ранее известных решений полученные зависимости справедливы для элементов независимо от отношения главных напряжений и параметров анизотро пии и базируются на деформационных критериях разрушения адекватно отражаю щих работоспособность труб из пластических материалов. Наряду с общими известными закономерностями механохимической повреждаемости установлена взаимосвязь долговечности конструктивных элементов с характеристиками напряженно-деформированного состояния, деформационного упрочнения и анизотропии металла. В частности, показано, что с увеличением параметров анизотропии металла долговечность элементов снижается. Полученные результаты являются исходными для создания методов расчета характеристик безопасности трубопроводов по предельному состоянию, а также с учетом локальной перенапряженности металла. 4. Произведена оценка коэффициентов снижения несущей способности труб с наиболее характерными коррозионными повреждениями в зависимости от их геометрической формы и размеров, степени остроты их вершины и ох-рупченности металла. Для оценки предельных параметров острых коррозионных повреждений предложена аналитическая зависимость для описания полной диаграммы тре-щиностойкости материала. На основе выполненного анализа кинетики локальной механохимической повреждаемости металла при упруго-пластических деформациях предложены формулы для расчетов долговечности и коэффициентов снижения долговечности труб с характерными коррозионными повреждениями.
