Анотація до роботи:

Драгілєв А.В. Визначення залишкових напружень і оцінка їх впливу на довговічність трубопроводів в зоні кільцевих зварних з’єднань. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.13 – нафтогазопроводи, бази та сховища. Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу. – Івано-Франківськ, 2006.

Дисертацію присвячено розвиткові розрахунково-експериментального методу визначення залишкових напружень в зонах багатошарових кільцевих швів трубопроводів і оцінці їх впливу на довговічність зварних з’єднань за наявності гострокінцевих дефектів при дії повторно-змінних навантажень. В рамках теорії оболонок побудовано математичну модель для визначення компонентів напруженого стану з урахуванням двовимірного розподілу залишкових несумісних деформацій локалізованих біля шва, та структурно-фазових змін в зоні термічного впливу. Вона грунтується на розв’язанні обернених задач теорії оболонок з власними напруженнями і використанні експериментальної інформації, отриманої неруйнівними методами. Використавши математичну модель закриття тріщини і концепцію ефективного розмаху коефіцієнта інтенсивності напружень, отримано розрахункову модель для врахування впливу залишкових напружень на втомне руйнування при циклічному навантаженні. Оцінено вплив залишкових напружень на довговічність трубопроводу з осьовим поверхневим дефектом в зоні зварного з’єднання під дією експлуатаційного навантаження.

На основі виконаних комплексних теоретичних та експериментальних досліджень і розроблених нових розрахунково-експериментальних підходів вирішено важливу науково-технічну задачу з підвищення вірогідної оцінки довговічності магістральних трубопроводів з дефектами типу тріщин в зоні кільцевих зварних з’єднань під дією циклічного навантаження і залишкових напружень.

1. Розроблено математичну модель для визначення залишкових напружень в зонах трубних стикових зварних з’єднань, виконаних багатошаровими кільцевими швами. В рамках теорії оболонок отримано вирази для обчислення колових і поздовжніх напружень в трубопроводі, зумовлених локалізованими двовимірними полями колових і осьових несумісних залишкових деформацій. Для визначення цих деформацій побудовано функціонал, що виражає нев’язку між усередненими експериментальними характеристиками напруженого стану , які можна отримати неруйнівними методами, і аналогічними характеристиками , обчисленими теоретично.

2. Для заданої множини функцій, які апроксимують розподіл залишкових деформацій і здійснено числовий аналіз прямої задачі і оцінено вплив ширини їх зон та градієнтів вздовж твірної і за товщиною труби на напружений стан в зоні зварного з’єднання.

3. На основі експериментальних досліджень, проведених на трубах зі сталі Х70 МГ “Більче-Волиця-Долина” 1420х22,5 мм електромагнітним методом за допомогою приладу “MESTR-411”, та розв’язку оберненої задачі в рамках розробленої математичної моделі визначено залишкові напруження в зоні кільцевого зварного шва. При цьому враховано неоднорідність розподілу напружень в зоні контакту електромагнітного перетворювача трансформаторного типу з поверхнею труби та вплив структурних змін в ЗТВ на відлікові покази приладу. Встановлено, що колові залишкові напруження розтягальні біля зварного шва, а з віддаленням від осі шва вони переходять у стискальні. Осьові напруження при віддаленні від осі шва розтягальні на внутрішній і стискальні на зовнішній поверхнях.

4. В рамках математичної моделі закриття тріщини і концепції ефективного розмаху коефіцієнта інтенсивності напружень, використавши закон росту тріщини в ефективних координатах, отримано систему нелінійних диференціальних рівнянь зміни півосей поздовжньої півеліптичної тріщини в трубі в процесі її росту. Ці рівняння, разом з початковими умовами для вихідних розмірів тріщини становлять розрахункову модель оцінки впливу залишкових напружень на ріст втомних тріщин в стінках трубопроводів до їх критичних розмірів.

5. На основі кінетичної діаграми втомного руйнування прямокутного компактного зразка зі зварним швом визначено характеристики циклічної тріщиностійкості зварного з’єднання. Встановлено, що зварювальні залишкові напруження можуть значно вплинути на довговічність трубопроводу. Так, для трубопроводу 1420х22,5 мм з півеліптичною тріщиною з розмірами півосей 18,0х4,5 мм біля зварного шва під дією пульсуючого внутрішнього тиску розглянутий рівень залишкових напружень істотно підвищує швидкість росту тріщини і зменшує у 2,5 рази період до розгерметизації труби. Залишкові напруження впливають на конфігурацію тріщин в процесі їх втомного підростання і зумовлюють більше видовження дефектів вздовж труби, ніж під дією тільки внутрішнього тиску.

Публікації автора:

1. Осадчук В.А., Драгілєв А.В., Банахевич Ю.В., Пороховський В.В. Діагностування залишкових напружень у нафтогазопроводах в околі кільцевих зварних швів розрахунково-експериментальним методом // Машинознавство. – 2003. – №11. – С. 23-27.

2. Драгілєв А.В., Банахевич Ю.В., Осадчук В.А., Кичма А.О. Діагностика напружень у трубах шлейфів і трубопровідних обв’язок з корозійними дефектами навколо зварного шва // Науковий вісник Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу. – Івано-Франківськ, 2004. – № 2(8). – С. 102-107.

3. Драгілєв А.В., Осадчук В.А. Математична модель розрахунково-експериментального визначення залишкових напружень в магістральних трубопроводах біля монтажних швів // Всеукраїнський щоквартальний науково-технічний журнал “Розвідка та розробка нафтових і газових родовищ”. – Івано-Франківськ, 2005. – № 1(14). – С. 25-29.

4. Драгілєв А.В. Оцінка впливу перепаду пластичних деформацій по товщині труби на розподіл залишкових напружень в зоні монтажного зварного шва магістрального трубопроводу // Всеукраїнський щоквартальний науково-технічний журнал “Розвідка та розробка нафтових і газових родовищ”. Івано-Франківськ, 2005. – № 2(15). – С. 50-53.

5. Драгілєв А.В. Дослідження напруженого стану в зоні кільцевих зварних швів трубопроводів електромагнітним методом // Методи та прилади контролю якості. – 2005. – №15. – С. 113-115.

6. Дарчук О.І. Драгілєв А.В. Моделювання впливу залишкових напружень на швидкість росту втомних тріщин у зварних з’єднаннях // Машинознавство. – 2005. – № 3(93). – С. 7-12.

7. Деклараційний патент України № 7910. Спосіб визначення напруженого стану біля зварних з’єднань трубопроводів / А.В. Драгілєв, Ю.В. Банахевич, В.А. Осадчук, А.О. Кичма. – Опубл. в Бюл. №7 від 15.07.2005. – 2 с.

8. Патент України № 73429. Спосіб проведення моніторингу нафтогазопроводу / Ю.В. Банахевич, А.М. Бубняк, І.М. Бубняк, О.В. Гвоздевич, А.В. Драгілєв, А.О. Кичма. – Опубл. в Бюл №7 від 15.07.2005. – 3 с.

9. Палцан И.Г., Банахевич Ю.В., Драгилев А.В., Шлапак Л.С. Проблемы надежности газопроводов в сложных условиях // XI-я Международная деловая встреча «Диагностика - 2001». – Москва: ИРЦ Газпром, 2001. – С. 186-190.

10. Иткин А.Ф., Коваль Р.И., Банахевич Ю.В., Драгилев А.В. Анализ результатов диагностики трубопроводов и их влияние на виды и обьемы ремонтных работ // Материалы XIІ Международной деловой встречи "Диагностика – 2002". – Том 3. – Часть 1. – Турция, 2002. – С. 28-31.

11. Савула С.Ф., Банахевич Ю.В., Драгилев А.В., Кычма А.А. Опыт применения электромагнитного маркирования при проведении внутритрубной диагностики газопроводов в УМГ «Львовтрансгаз» // Материалы ХІІІ Международной деловой встречи "Диагностика - 2003". – Том 3. – Часть 1. Мальта, 2003. – С. 70-74.

12. Драгилев А.В., Банахевич Ю.В., Осадчук В.А., Кычма А.А. Определение остаточных напряжений в трубопроводах около монтажных сварных швов // Материалы XIV Международной деловой встречи “Диагностика-2004”. – Том 2. – Часть 1. – Арабская республика Египет, 2004. – С.83-86.

13. Осадчук В.А., Драгілєв А.В., Банахевич Ю.В., Пороховський В.В. Діагностування напруженого стану магістральних газопроводів в околі стикових зварних з’єднань розрахунково-експериментальним методом // 3-я Міжнародна конференція “Механіка руйнування матеріалів і міцність конструкцій” Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка. – Львів, 2004. – С. 439-444.

14. Dragilyev A., Savula S., Banachewych J., Osadchuk V., Kychma A. Diagnostics of residual technological stress in circumferential welds in pipelines // 3^rd International congress of technical diagnostics ”Diagnostics-2004”, september 6-9, 2004, Poznan. – Poland. – P. 155-158.