Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Исследование напряженно-деформированного состояния и оценка прочности трубопроводных систем

Диссертация: Исследование напряженно-деформированного состояния и оценка прочности трубопроводных систем
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Отдельные результаты работы поэтапно докладывались на II и III Уральских конференциях «Полимерные материалы и двойные технологии» г. Пермь, 1997 и 1999 г. г., научно-технических конференциях «Социально-экономические проблемы развития региона», г. Чайковский 2003 и 2004 г. г., II Всероссийской конференции молодых ученых, преподавателей, аспирантов и студентов г. Ижевск, 2007 г. По теме диссертации… Читать ещё >

Исследование напряженно-деформированного состояния и оценка прочности трубопроводных систем (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Принятые сокращения и обозначения
  • Глава I. Оценка работоспособности трубопроводов нефтегазовых сооружений
    • 1. 1. Состояние проблемы
    • 1. 2. Выбор расчетно-экспериментального подхода для исследований
    • 1. 3. Техническая диагностика трубопроводных систем различного функционального назначения
  • Глава II. Исследование прочности трубопроводных систем
    • 2. 1. Исследование коэффициентов концентрации напряжений в трубопроводах с дефектами
    • 2. 2. Выбор критериев прочности
    • 2. 3. Трубопроводы из полимерных и композиционных материалов
    • 2. 4. Оценка работоспособности полимерного армированного трубопровода
  • Глава III. Разработка методики оценки работоспособности трубопроводов при динамическом нагружении
    • 3. 1. Работоспособность трубопроводных систем при динамическом нагружении
    • 3. 2. Влияние различных дефектов на работоспособность конструкций трубопроводов
    • 3. 3. Техническая диагностика и оценка ресурса технологических трубопроводов узлов редуцирования
    • 3. 4. Методика оценки остаточного ресурса технологических трубопроводов
  • Выводы
  • Литература

Трубопроводный транспорт играет одну из решающих ролей в современной технике. В настоящее время Россия имеет надежную систему трубопроводного транспорта для нефти и газа и продуктов их переработкисамую протяженную в мире. Реализуются крупные проекты по новой газотранспортной системе, не имеющие мировых аналогов. С другой стороны, трубопроводные системы жилищно-коммунальной отрасли и реального сектора экономики страны практически не модернизировались в течение последних пятнадцати лет и их техническое состояние оставляет желать лучшего. Из изложенного следует актуальность и современность задачи оценки прочности и ресурса трубопроводных систем различного функционального назначения.

Основной целью работы является исследование прочности трубопроводов различного назначения для прогнозирования срока их ремонта или замены. Поставленная цель достигается путем последовательного решения следующих задач:

— разработки методик математического моделирования задач исследования напряженно-деформированного состояния (НДС) трубопроводов в статической постановке с учетом возможных дефектов в трубе;

— оценки влияния динамических нагрузок на прочность трубопроводов;

— проведение комплекса работ по техническому диагностированию трубопроводных систем различного назначения;

— обоснованию критерия прочности трубопроводов (в том числе и из полимерных и композиционных материалов) и разработки подходов для оценки остаточного ресурса их эксплуатации.

Работа в целом является теоретико-экспериментальной. Теоретические разработки состоят в математическом моделировании методом конечных элементов (МКЭ) трубопроводных систем для исследования их напряженнодеформированного состояния. Экспериментальные подходы использовались при технической диагностике трубопроводных систем и обосновании критерия прочности трубы.

На защиту выносятся следующие положения:

— подход для комплексного диагностического сопровождения трубопроводных систем различного функционального назначения;

— алгоритм и программный комплекс стохастического метода конечных элементов, позволяющий при расчете наряду с номинальными значениями искомых величин (математические ожидания) получать и их дисперсии;

— установленные закономерности поведения коэффициентов концентрации напряжений в дефектах стальных трубопроводных систем;

— обоснованный критерий прочностной работоспособности трубопроводов, в том числе и из композиционных материалов.

Основными научными результатами, полученными в работе, являются:

— предложенный алгоритм стохастического метода конечных элементов, позволяющий наряду с математическими ожиданиями искомых величин единой процедурой определять и их дисперсии, что важно для вероятностных оценок прочностной работоспособности конструкций;

— установленный эффект снижения уровня коэффициента концентрации напряжений в стальных трубопроводных системах с дефектами в 1,2. 1,5 раза при учете реальных диаграмм деформирования трубных сталей с пределом текучести в интервале 380. .450 МПа;

— сформулированные и обоснованные допустимые уровни напряжений при динамическом нагружении трубопроводов для обеспечения прочности, которые должны составлять стдин. < 0,1астат. при скорости вибрации трубы не более 10 мм/с.

Практическая значимость работы состоит в решении задач, позволяющих: оперативно исследовать влияние дефектов на прочность трубопроводов с выдачей рекомендаций по их ремонту, либо замене дефектных участков;

— прогнозировать остаточный ресурс трубопроводных систем и назначать время, необходимой в дальнейшем технической диагностики конструкции;

— разрабатывать технические мероприятия по повышению прочностной работоспособности трубопроводных систем: использованию композиционных труб и демпферовобеспечение «рассогласованности» вынужденных и собственных динамических частот и т. п.

Основные результаты работы в виде полученных методических подходов непосредственно внедрены в практику проектирования и эксплуатации магистральных трубопроводов в ООО «Лукойл-Пермь», ООО «Газпром трансгаз Чайковский» и для различных водоводов в г. Перми в компании «Новогор-Прикамье».

Отдельные результаты работы поэтапно докладывались на II и III Уральских конференциях «Полимерные материалы и двойные технологии» г. Пермь, 1997 и 1999 г. г., научно-технических конференциях «Социально-экономические проблемы развития региона», г. Чайковский 2003 и 2004 г. г., II Всероссийской конференции молодых ученых, преподавателей, аспирантов и студентов г. Ижевск, 2007 г. По теме диссертации опубликовано семь научно-технических статей и тезисов конференций.

Диссертация состоит из введения, трех глав и выводов. Содержит 120 страниц машинописного текста, включая 11 таблиц и 30 иллюстраций.

6. Результаты работы в виде отраслевых методических руководств, критериальных оценок прочности и остаточного ресурса трубопроводов использовались как для «сухопутных» газотранспортных сооружений в ООО «Мострансгаз», так и морских нефтегазоввых объектов в ОАО «Сахалинморнефтегаз», на арктическом шельфе (Байдарацкая губа) и Черном море.

Показать весь текст

Список литературы

  1. П.П., Березин B.JL, Шадрин О. Б. Подводные трубопроводы. -М.: Недра, 1979. 415 с.
  2. Ч.С., Иванец В. К., Иванец Д. В. Обустройство морских нефтегазовых месторождений. — М.: ГУЛ Изд-во «Нефть и газ РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2003. 608 с.
  3. В.В. Надежность и ресурс конструкций газопроводов. М.: Недра, 2000. — 467 с.
  4. И.Е., Аликин В. Н. Оценка показателей надежности магистральных трубопроводов. М.: Недра, 2003. — 167 с.
  5. В.А. Диагностическое обслуживание трубопроводных систем компрессорных цехов газотранспортных и газодобывающих предприятий. Автореф. дисс. соиск. уч. степ. докт. техн. наук. — М.: РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2004. — 53 с.
  6. А.И., Харченко Ю. А., Клапчук О. В. Гидродинамика газожидкостных смесей в скважинах и трубопроводах. — М.: Недра, 1994. -279 с.
  7. Ю.А. Энергосберегающие системы сбора углеводородов на месторождениях континентального шельфа. Автореф. дисс. соиск. уч. степ. докт. техн. наук. М.: РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2004. — 47 с.
  8. Ю.М., Будников В. Ф., Булатов А. И. Теория и практика предупреждения осложнений и ремонта скважин при их строительстве и эксплуатации: Справ, пособие: в 6 т. М.: Недра, 2004. — Т. 6. — 447 с.
  9. М.И., Будников В. Ф., Щербина М. М. О причинах коррозионного разрушения оборудования на участках термических методов добычи нефти// Сб. науч. тр. Вопросы технологии и техники добычи нефти термическим методами. М.: ВНИИОЭНГ, 1989. — с. 39−44.
  10. Аварии и несчастные случаи в нефтяной и газовой промышленности России/ Под ред. Ю. А. Дадонова, В. Я. Кершенбаума. М.: Техно-нефтегаз, 2001. — 2−1 с.
  11. Л.П. Материалы для сооружений газонефтепроводов и хранилищ . М.: Недра, 1975. — 320 с.
  12. А.Д. Техника и технология освоения и эксплуатации глубоких скважин. М.: Недра, 1970. — 247 с.
  13. Ю.А., Федоров А. С., Васильев Г. Г. и др. Морские трубопроводы. -М.: Недра, 2001. 131 с.
  14. Новаковский В. М. Преодоление коррозии — важнейшая задача науки/ М-лы II межд. конгресса «Защита-95». — М.: ГАНГ им. И. М. Губкина, 1995. — с.74−79.
  15. Р.П., Пастернак В. И. Трубы для нефтяной и газовой промышленности за рубежом. М.: Недра, 1979. — 215 с.
  16. А.Б., Никишин В. И., Поршаков Б. П. Энергетика трубопроводного транспорта газов. М.: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2001. — 400 с.
  17. Положение по технической эксплуатации газораспределительных станций магистральных газопроводов/ В. М. Клищевская, Н. В. Ушин, Н. И. Цыбулько и др. ВРД 39−1.10−069−2002-М.: РАО ГАЗПРОМ, 2003. 94 с.
  18. Метод конечных элементов в задачах нефтегазопромысловой механики/ В. Н. Аликин, И. Е. Литвин, С. М. Щербаков, В. П. Бородавкин. М.: Недра, 1992.-288 с.
  19. В.А., Кравчук А. С., Смалюк А.Ф. ANSYS для инженеров. Справ, пособие. -М.: Машиностроение-1, 2004. 512 с.
  20. А.И., Хачатурян С. А. Газодинамические процессы в трубопроводах и борьба с шумом на компрессорных станциях. М.: Недра, 2002. — 335 с.
  21. Наука и высокие технологии России на рубеже третьего тысячелетия/ Под ред. B.JI. Макарова и А. Е. Варшавского. М.: Наука, 2001. -636 с.
  22. В.П., Ершов Н. П. Конструкции из композиционных материалов в современной технике// Журнал ВХО им. Д. И. Менделеева. № 3.-1978.-с. 245−248.
  23. В.А. О возможности возникновения высокочастотной вибрации трубопроводной обвязки ГПА при резонансах КС// В сб. Доклады XXI межд. сем. «Диагностика оборудования компрессорных станций. — Светлогорск: сентябрь 2002 г., ИРЦ ГАЗПРОМ, с. 94−98.
  24. O.K. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975.-541 с.
  25. JI. Применение метода конечных элементов. — М.: Мир, 1977.-344 с.
  26. Басов. ANSYS в примерах и задачах/ Под общей редакцией Д. Г. Красковского. — М.: Компьютер-Пресс, 2002. 224 с.
  27. А.Б., Морозов Е. М., Олферьева М.А. ANSYS в руках инженера. Практическое руководство. -М.: Едиториал УРСС, 2003. 272 с.
  28. П.П., Синюков A.M. Прочность магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1984. — 245 с.
  29. Каталог технологического оборудования действующих газораспределительных станций магистральных газопроводов с рекомендациями по реконструкции и модернизации. РАО «Газпром», ДАО «Оргэнергогаз». М.: ИРЦ Газпром, 1994. — 72 с.
  30. И.А., Мавлютов P.P. Сопротивление материалов. — М.: Наука, 1986.-560 с.
  31. A.M., Никишков Г. П. Метод конечных элементов в механике разрушения. М.: Наука, 1980. — 256 с.
  32. О.М., Харитонов В. И. Надежность магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1978. — 217 с.
  33. М., Миеси Г., Мацумта X. Вычислительная механика разрушения. — М.: Мир, 1986. — 334 с.
  34. М.Н., Лукьянов В. А. Прочность сосудов и трубопроводов с дефектами стенок в нефтегазовых производствах. — М.: ГУЛ Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2000. 216 с.
  35. Д. Основы механики разрушения. — М.: Высшая школа, 1980.-368 с.
  36. Н.А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. — М.: Машиностроение, 1981. — 272 с.
  37. А.Ф., Козин Ю. Н. Неразрушающий контроль и безопасность эксплуатации сосудов и трубопроводов под давлением. М.: Энергоатомиздат, 1997.-288 с.
  38. Денис Руди М. Оценка допустимости коррозионных дефектов// Трубопроводный транспорт нефти. — 1997. № 4. — с. 28−34.
  39. И.А. Техническая диагностика. М.: Машиностроение, 1978.-239 с.
  40. И.В. Диагностика авиационных газотурбинных двигателей. -М.: Транспорт, 1980. 246 с.
  41. С.М. Контроль и диагностирование технического состояния газотрубопроводных двигателей по вибрационным параметрам. -М.: Транспорт, 1984. 128 с.
  42. A.M., Бородавкин П. П., Литвин И. Е. Основы расчёта надёжности и оптимизации коэффициентов запаса прочности основных несущих элементов магистральных трубопроводов. — М.: ГУЛ Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2002. 242 с.
  43. Н.В., Литвин И. Е., Аликин В. Н. Оценка прочности технологических трубопроводов, подверженных коррозии/М-лы XXII Российской школы по проблемам науки и технологий. — Миасс, 2003. — с. 45.
  44. И.И., Копнов В. А. Критерии прочности и пластичности конструкционных материалов. — М.: Машиностроение, 1968. — 191 с.
  45. Методика определения остаточного ресурса нефтегазопромысловых трубопроводов и трубопроводов головных сооружений. ОСТ 153−39.4−010−2002. Уфа.: 2002. — 57 с.
  46. В.В. Сопротивление вязкоупругих материалов. М.: Наука, 1972.-328 с.
  47. Критерии прочности и расчёт механической надёжности конструкций/В.Н. Аликин, П. В. Анохин, Г. Л. Колмогоров, И. Е. Литвин. -Пермь.: ПГТУ, 1999. 158 с.
  48. К., Ламберсон Л. Надёжность и проектирование систем. — М.: Мир, 1980.-606 с.
  49. В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. — М.: Машиностроение, 1988. 240 с.
  50. .Е., Судаков Р. С., Сырицин Т. А. Основы теории надёжности ракетных двигателей. М.: Машиностроение, 1974. — 399 с.
  51. Э.Э. Расчёт резинотехнических изделий. М.: Машиностроение, 1976. — 256 с.
  52. Справочник по проектированию магистральных трубопроводов/Под ред. А. К. Дерцакяна. Л.: Недра, 1977. — 519 с.
  53. Магистральные трубопроводы. Строительные нормы и правила СНиП 2.05.06.-85*. М.: ЦИТП Госстроя, 1997. — 52 с.
  54. Нормы поектирования и строительства морского газопровода. Ведомственные нормы ВН 39−1.9−005−98. М.: ИРЦ Газпром, 1998. — 32 с.
  55. B.C., Переверзев Е. С. Несущая способность и долговечность элементов конструкций. — Киев.: Наукова думка, 1981. 176 с.
  56. Ю.А., Резуненко В. И., Фёдоров А. С., Фейгин Б. Л. Газопровод Россия Турция: исследование т-руб на смятие//Газовая промышленность. — 1999. — № 8. — с. 1. — с. 5 — 16.
  57. Ю.А., Резуненко В. И., Фёдоров А. С., Фейгин Б. Л. Газопровод Россия Турция: защита глубоководного участка от лавинного смятия/ТГазовая промышленность. — 1999. № 5. — с. 82 — 83.
  58. О.М., Харионовский В. В., Черний В. П. Сопоставление методик расчёта магистральных трубопроводов по нормам России, США, Канады и европейских стран. М.: ИРЦ Газпром, 1997. — 51 с.
  59. В.И., Кибенко В. Д. Основы технологии переработки полимерных материалов. — Ижевск.: Ижевск, мех. институт, 1991. — 190 с.
  60. Н.П. Состояние и перспективы развития расчётно-экспериментальных работ в области проектирования тонкостенных конструкций из композиционных материалов//Механика композиционных материалов. № 1. — 1998. — с. 86−92.
  61. Н.А., Зиновьев П. А., Попов Б. Г. Расчёт многослойных пластин и оболочек из композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1984.-264 с.
  62. В.А., Гольденблат И. И., Копнов В. А., Поспелов А. Д., Синюков A.M. Пластинки и оболочки из стеклопластика. М.: Высшая школа, 1970.-408 с.
  63. Г., Баратта А., Кашпати Ф. Вероятностные методы в строительном проектировании. М.: Стройиздат, 1988. — 584 с.
  64. А.П. Прочность при изотермическом и низкотермическом малоцикловом разрушении. М.: Наука, 1979. — 295 с.
  65. П. Вычислительная гидродинамика. — М.: Мир, 1980. 616 с.
  66. Ю.А. Классификация гидродинамических процессов в однотрубных системах сбора нефти и газа//Нефтяное хозяйство № 8. — 2004. -с. 118−122.
  67. В.А. Снижение резонансных вибраций оборудывания компрессорных станций//Обз. инф. сер. «Машины и нефтяное оборудование». -М.: ВНИИОЭНГ, 1979. 67 с.
  68. И.Ф., Савельев JI.M., Хазанов Х. С. Метод конечных элементов в задачах строительной механики летательных аппаратов. — М.: Высшая школа, 1985. — 392 с.
  69. В.А. Катодная защита от коррозии. M-JL: Госэнергоиздат, 1962. — 254 с.
  70. Жук Н. П. Коррозия и защита металлов. — М.: Машгиз, 1957. —331 с.
  71. A.M., Глазков В. И., Котик В. Г. Защита трубопроводов и резервуаров от коррозии. М.: Недра, 1975. — 288 с.
  72. И.В., Зиневич A.M., Никольский К. К., Глазков В. И. Защита металлических сооружений от подземной коррозии. — М.: Недра, 1981.-293 с.
  73. РД 153−39.4−091−01 «Инструкция по защите городских подземных трубопроводов от коррозии. С-Пб.: 2002. — 240 с.
  74. ВСН 012−88. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Контроль качества и приёмка работ. Часть I. М.: 1988 28 с.
  75. РД 34.17.302−97. Котлы паровые водогрейные. Трубопроводы пара и горячей воды. Сосуды. Сварные соединения. Контроль качества. Ультразвуковой контроль. Основные положения. М.: 1997.
  76. В.Н. Разработка рецептур, освоение технологий производства конструкций из термореактивного циклически стойкого полиуретана//Химическая технология. № 9. — 2000, с. 28−33.
  77. РД 12−411−01. Инструкция по диагностированию технического состояния подземных стальных трубопроводов. — М.: Гостехнадзор, 2002. — 120 с.
  78. ГОСТ 9.602.-89.* Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии. — М.: 1989.
  79. .JI., Тугунов П. И. Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. — М.: Наука, 1985. 324 с.
  80. Указания по расчёту параметров электрохимической защиты подземных коммуникаций компрессионных станций. РМ 51−11−75. М.: Мингазпром, 1975. — 50 с.
  81. ВРД 39−1.10−069−2002. Положение по технической эксплуатации газораспределительных станций магистральных трубопроводов. — М.: 2003. -94 с.
  82. Л.Я. Долгосрочный прогноз опасности грунтовой коррозии металлов. — М.: Недра, 1966. 175 с.
  83. В., Швенк В. Катодная защита от коррозии. М.: Металлургия, 1984. — 495 с.
  84. Методика комплексной коррозионной диагностики распределительных газопроводов. -М.: Газпром, 2003. 70 с.
  85. Надёжность в технике. Основные понятия. Термины и определения. ГОСТ 27.002−89. М.: Изд-во Стандартов, 1990. — 37 с.
  86. А.Г., Зайнуллин Р. С. Безопасность нефтепроводов. М.: Недра, 2000.-310 с.
  87. В.В. Диагностика и ресурс газопроводов: состояние и перспективы//Газовая промышленность. 1995. — № 11. — с. 2830.
  88. В.Н., Милёхин Ю. М., Пак З.П. Пороха. Топлива. Заряды. Том I. Методы математического моделирования для исследования зарядов твердого топлива. М.: Химия, 2003. — 216 с.
  89. Н.А. Деформационные критерии разрушения и расчёт элементов конструкций на прочность.-М.: Машиностроение, 1990. 448 с.
  90. Методика расчёта технологических трубопроводов компрессорных станций — М.: ВНИИГАЗ, 1992. — 53 с.
  91. В.В. Ресурс машин и конструкций. — М.: Машиностроение, 1990 — 448 с.
  92. А.Р. Теория расчёта строительных конструкций на надёжность. М.: Стройиздат, 1986. — 386 с.
  93. В.П. Вопросы надёжности механических систем. М.: Знание, 1981.-121 с.
  94. Я.А. Теория случайных процессов. М.: Наука, 1969.387 с.
  95. Критерии прочности и надёжность конструкций/Н.В. Ушин, В. Н. Аликин, И. Е. Литвин, С. Г. Сесюнин, М. И. Соколовский. М.: Недра, — 2005. -211 с.
  96. Гольденблат И. И, Бажанов В. А., Копнов В. А. Длительная прочность в машиностроении. — М.: Машиностроение, 1977. — 218 с.
  97. В. Усталостные испытания и анализ их результатов. М.: Машиностроение, 1964. — 308 с.
  98. Р. С. Гумеров А.Г. Повышение ресурса нефтепроводов. М.: Недра, 2000. — 494 с.
  99. А.Г., Решетников Ю. Е., Иноземцев А. А. Основы технологии создания газотрубных двигателей. М.: Авиатехинформ, 1999. -554 с.
  100. А.С. Расчёт на прочность конструкций из стеклопластика и пластмасс в нефтеперерабатывающей и химической промышленности. — М.: Машиностроение, 1978. 148 с.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!