Дослідження міцності трьохопорної надземної ділянки нафтопроводу при діагностуванні та ремонтному зварюванні
Автор: Джалюк Олег Володимирович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Технології та устаткування зварювання
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: В даний час забезпечення сталого розвитку економіки нашої держави потребує постійного зв’язку із трубопровідного транспорту. Він характеризується як один із головних та стабільних постачальників значного обсягу енергоресурсів. Споживання енергоресурсів здійснюється як безпосередньо виробничими циклами так із в результаті їхньої вторинної переробки. До переваг трубопровідного транспорту слід віднести створення найкоротших шляхів постачання, безперервність та цілодобове функціонування, не чутливість до пікових навантажень системи та, перш за все, значні обсяги переміщення енергоносіїв порівняно із альтернативними шляхами. Окремо слід виділити транзитні потужності, які, незважаючи на складні зовнішні впливи, дають стабільні надходження в державний бюджет. Тому є важливим уміння прогнозувати ефективність функціонування трубопровідної транспортної, можливі шляхи забезпечення її стабільної роботи, мінімізацію перерв із відновленням робото здатності [1, 2]. В даному випадку зменшення та оптимізація діючих навантажень на трубопровідну систему є важливою задачею. Особливо це стосується надземних ділянок, коли трубопровід є відкритий та перебуває під впливом зовнішніх факторів. Зокрема сезонні та добові зміни впливають на виникнення додаткових навантажень. Розташування трубопроводу на окремих опорах може супроводжуватися їхніми вертикальними переміщеннями, що впливає на загальний напружено-деформований стан конструкції [3]. В результаті виникнення зміщення опор надземної ділянки від вихідного стану може погіршувати значення коефіцієнту запасу міцності та впливати на несучу здатність надземної ділянки загалом. Наявність дефектів поверхні може призводити до додаткової концентрації напружень. Тому застосовують різноманітні ремонтні технології. Часто вони орієнтовані на виконання зварювальних процесів. При цьому слід враховувати вплив термічного циклу зварювання на тріщиностійкість конструкції [4 – 6]. При недотримані вимог встановлених умов тепловідведення в зоні зварювання, недотримання заданої погонної енергії процесу можливе утворення структур гартування в навколошовних ділянках [5, 7]. Проведений аналіз характеристик основного металу надземної ділянки, сталі 08ГБЮ показав наступне. Вона відноситься до класу низьковуглецевих низьколегованих сталей конструкційних матеріалів класу міцності К52. Зварюваність такої сталі за еквівалентним вмістом вуглецю задовільна. Однак, допустимий рівень еквіваленту вуглецю близький до граничного значення [4]. В магістерській роботі розглядаються умови функціонування та забезпечення міцності надземної трьохопорної ділянки магістрального нафтопроводу. За результатами чотирьох років спостереження та нівелювання опор встановлено, що відбулося їхнє зміщення вниз. Для першої опори воно є найменшим – 2,0 мм, а для другої та третьої 18,0 мм та 14,0 мм. Використано особливу математичну модель та програмне забезпечення для розрахунку напружено-деформованого стану досліджуваної ділянки [3, 8]. Модель дає змогу враховувати вертикальні переміщення опор та податливість ґрунту. Проведені дослідження дали змогу встановити наступне: для заданих умов експлуатації та конструкції надземної ділянки зафіксовані відхилення опор не перевищують допустимих значень. Проведено розрахунок можливих переміщень середньої опори із забезпеченням вимог міцності. Встановлено, що максимальне переміщення опри вниз може бути не більше 100 мм. Для усунення поверхневого дефекту обґрунтовано використання ручного дугового наплавлення. Визначено вимоги щодо виконання підготовчих операцій поверхні перед наплавленням, реалізації технологічного процесу та завершального контролю якості. Запропоновано використовувати електроди марки Lincoln Electric Pipeliner 16P. Проведено дослідження зварюваності сталі на основі відомих методичних підходів та доступних даних [5, 6]. Визначено діапазон оптимальної швидкості охолодження матеріалу та погонної енергії наплавлення для забезпечення тріщиностійкості навколошовних ділянок. Визначено режими зварювання вибраними електродами. На основі дослідження температурного поля при наплавленні обґрунтовано використання попереднього підігрівання до 100 0С та електродів діаметром 3,2 мм. Розроблено технологічні рекомендації щодо реалізації процесу усунення дефекту наплавленням. Об’єкт досліджень – трьохопорна надземна ділянка магістрального нафтопроводу. Предмет досліджень – міцність надземної ділянки за результатами діагностування та ремонтне заварювання поверхневого дефекту труб. Мета досліджень – забезпечення міцності трьохопорної надземної ділянки за результатами діагностування та ремонтного заварювання поверхневого дефекту. Ключові слова – міцність надземної ділянки нафтопроводу; трьохопорна надземна ділянка; діагностування міцності переходу; ремонтне заварювання поверхневих дефектів труб; погонна енергія заварювання дефектів труб; зона термічного впливу зварного з’єднання. Перелік використаних літературних джерел. 1. Дорошенко Я. В. (2015) Спорудження та ремонт зосереджених об’єктів газонафтопроводів: підручник. Івано-Франківськ: ІФНТУНГ. 2. А.Р.Дзюбик, І.Б.Назар, Р.В.Палаш (2013) Підвищення ефективності зварювання магістральних трубопроводів при їх експлуатації та ремонті: монографія. Львів: Сполом. 3. А. R. Dzyubyk, L. V. Dzyubyk, G. V. Pokhmurs’ka, І. А. Prokopyshyn (2019) Residual Strength of the Overhead Section of a Main Pipeline with Annular Cracks. Materials Science 54 855 – 865. https://doi.org/10.1007/s11003-019-00273-4 4. Палаш В. М. (2003) Металознавчі аспекти зварності залізовуглецевих сплавів.: Навчальний посібник. Львів: КІНПАТРІ ЛТД. 5. Шоршоров, М. Х., Белов, В. В. (1972) Фазовые превращения и измерения свойств стали при сварке. Москва: Наука. 6. Dzyubyk A., Nazar I., Dzyubyk L. (2020) Features of repair welding of power hydrocylinder elements. Ukrainian Journal of Mechanical Engineering and Materials Science. 6 (2) 43–52. https://doi.org/10.23939/ujmems2020.02.043 7. Andrzej Sluzalec (2005) Theory of thermo mechanical process in welding, published by Springer, P.O. Box 17, 3300 AA Dordrecht, The Netherlands, https://doi.org/10.1007/1-4020-2991-8 8. A. R. Dzyubyk, L. W. Dzyubyk (2022) Prediction of strength of multi-support overground segment of main pipeline. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 1277 1 – 10. doi 10.1088/1757-899X/1277/1/012014