WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Повышение надежности нефтегазопроводов на основе применения вибрационной обработки сварных соединений в процессе ремонта трубопроводов

На правах рукописи

ХАФИЗОВА Олеся Фралитовна

Повышение надежности нефтегазопроводов на основе применения вибрационной обработки сварных соединений в процессе ремонта трубопроводов

Специальность 25.00.19 Строительство и эксплуатация

нефтегазопроводов, баз и хранилищ

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург

2011

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном университете

Научный руководитель:

доктор технических наук, старший научный сотрудник

Болобов Виктор Иванович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Мустафин Фаниль Мухаметович

кандидат технических наук

Василевич Александр Владимирович

Ведущая организация ГУП «Институт проблем транспорта энергоресурсов»

Защита состоится 23 июня 2011 г. в 11 ч на заседании диссертационного совета Д 212.224.10 при Санкт-Петербургском государственном горном университете по адресу: 199106, г. Санкт-Петербург, 21-я линия, дом 2, ауд. 1160.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного университета.

Автореферат разослан 23 мая 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

д.т.н., доцент А.К. НИКОЛАЕВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований

Ремонт изношенных участков магистральных нефтегазо­проводов в ряде случаев приводит к необходимости их замены на новые участки из сталей, отличающихся по химическому составу и механическим свойствам от основного материала трубопровода. Получаемые при этом разнородные сварные соединения отличаются повышенным уровнем остаточных напряжений и пониженной сопротивляемостью к воздействию различных факторов, способст­вующих разрушению. Это приводит к снижению долговечности нефтегазопроводов как одного из основных показателей их надёж­ности. Качество соединений разнородных сталей зависит от степени различия их состава и механических свойств.

Для повышения остаточного ресурса нефтегазопроводов с соединениями разнородных сталей, в настоящее время используют послесварочную термическую обработку. Согласно нормативным документам на проведение сварочно-монтажных работ на промысловых и магистральных газопроводах, при сварке сталей, отличающихся по пределу прочности более чем на 80 МПа, необходимо проводить высокий отпуск, заключающийся в нагреве сварного соединения до температуры 575 - 600оС, выдержке в течение часа и последующем медленном охлаждении. Такой вид термической обработки является сложным и энергоемким процес­сом, который трудно осуществлять в полевых условиях.

Известно, что альтернативным методом снятия остаточных напряжений в сварных соединениях однородных сталей является вибрационная обработка свариваемых элементов, проводимая в процессе сварки. Большой вклад в изучение данного вопроса внесли Г.В. Сутырин, В.А. Судник, В.А. Винокуров, М.Н. Могильнер, А.М. Файрушин, Я.А. Колесников, А.Л. Карпов, Z. Zhu, L. Chen, D. Rao, J. Xu, C. Ni, и другие. В работах В.Г. Полнова, В.М. Сагалевича и других показано, что вибрационная обработка при сварке однородных сталей наиболее эффективна при частотах, близких к частоте собственных колебаний свариваемой конст­рукции.

В то же время, несмотря на свою простоту и значительный положительный эффект, вибрационная обработка как метод повы­шения надежности сварных соединений нефтегазопроводов практи­чески не используется. В литературных источниках отсутствуют сведения о применении виброобработки при производстве сварных соединений из разнородных сталей. Поэтому проведение исследований по изучению влияния вибрации на качество соединений разнородных сталей и внедрение вибрационной обработки в технологию сварочно-монтажных работах на нефте­газопроводах является актуальной задачей.

Цель работы: повышение надежности эксплуатации нефте­газопроводов, имеющих соединения из разнородных сталей, путем применения их вибрационной обработки в процессе ремонта.

Задачи исследований:

  1. Разработать метод обеспечения равной прочности соеди­нений участков трубопровода, находящегося в длительной эксплуа­тации, и врезаемых при его ремонте участков трубы из более проч­ной стали.
  2. Установить частоты собственных колебаний подвешенных на время сварочно-монтажных работ участков трубопроводов различных диаметров для выбора оптимального значения частоты вибрационной обработки соединения.
  3. Определить влияние вибрационной обработки с частотой, близкой к частоте собственных колебаний участков трубопроводов, на надежность сварных соединений разнородных сталей.
  4. Экспериментально изучить и сравнить влияние вибра­ционной и термической обработок на качество соединений разнородных трубопроводных сталей.
  5. Разработать технологию сварочно-монтажных работ на нефтегазопроводах с применением вибрационной обработки.

Идея работы: долговечность и надёжность кольцевых соединений нефтегазопроводов из разнородных сталей следует обеспечивать за счет вибрационного воздействия в процессе сварки.



Научная новизна работы:

  1. Установлена зависимость частот собственных колебаний участков трубопроводов от их диаметров и длин, на основании которой определены необходимые частоты (50 – 360 Гц) вибра­ционной обработки свариваемых участков магистральных нефте­газопроводов из разнородных сталей для повышения качества их сварных соединений.
  2. Установлено, что вибрационная обработка соединений разнородных сталей, проведенная с частотой, близкой к частоте собственных колебаний свариваемого участка трубопровода, повышает его долговечность до 4-х раз и может служить заменой термической обработке.

Защищаемые положения:

  1. Для повышения надежности соединений магистральных нефтегазопроводов вибрационную обработку в процессе сварки следует вести с частотой, прямо пропорциональной диаметру трубопровода, близкой к частоте собственных колебаний свариваемого участка.
  2. Применение вибрации с частотой 50…360 Гц в процессе сварочно-монтажных работ на участках нефтегазопроводов из разнородных сталей с диаметром от 720 мм до 1420 мм повышает до 4-х раз долговечность разнородных сварных соединений и способно заменить послесварочную термическую обработку.

Методы исследований

При решении поставленных задач использовался комп­лексный метод исследований, включающий анализ и обобщение данных по сварочно-монтажным работам на нефтегазопроводах и вибрационной обработке сварных соединений, стандартные методы определения механических свойств, а также рентгеноструктурный, электронно-микроскопический и рентгенофлуоресцентный методы анализа. Обработка результатов экспериментов проводилась с использованием метода регрессионного анализа.

Практическое значение работы:

  • разработанная технология сварочно-монтажных работ с применением вибрационной обработки на участках нефте­газопроводов из разнородных сталей, которая позволяет снизить энергозатраты и исключить послесварочные операции;
  • предложенный способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов (заявка на изобретение № 2009128814/02 (040086)), заключающийся в направленности приложения вибрационного воздействия, обеспечивает повышение качества соединений разнородных сталей нефтегазопроводов.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на III Международном форуме «Образование, наука, производство» (Белгород, 2006); Всероссийском смотре-конкурсе научно-технического творчества студентов «Эврика-2006» (Новочеркасск, 2006); XII Республиканском конкурсе научных работ Республики Башкортостан - 2007 (Уфа, 2007); 61-й Студенческой Научной Конференции «Нефть и газ-2007» (Москва, 2007); 8-й Международной специализированной конференции «Нефте­переработка и нефтехимия» в рамках 7-го международного форума «ТЭК России» (Санкт-Петербург, 2007); Международном форум-конкурсе молодых учёных молодых ученых «Проблемы недро­пользования» (Санкт-Петербург, СПГГИ (ТУ), 2008); Х Между­народной молодежной научно-технической конференции «Север­геоэкотех-2009» (Ухта, 2009); IV Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт – 2008» (Уфа, 2007); международной научной конференции «60-й день горняка и метал­лурга» (Фрайберг, Германия, 2009); Немецком Аэрокосмичес­ком центре DLR (Штутгарт, Германия, 2011) и др.





Публикации

По теме диссертации опубликовано 19 научных работ, в том числе 3 статьи в журналах, входящих в перечень журналов ВАК Минобрнауки России, подана 1 заявка на изобретение.

Личный вклад соискателя состоит в создании эксперимен­тального стенда, разработке методики, проведения экспери­ментальных исследований и обработке их результатов.

Реализация результатов работы

Разработанная технология сварочно-монтажных работ с применением вибрационной обработки может быть использована при ремонте нефтегазопроводов для исключения послесварочных операций.

Научные и практические результаты работы используются в учебном процессе СПГГУ при изучении дисциплины «Технология металлов и трубопроводно-строительных материалов» студентами специальности 130501.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения общим объемом 111 страниц, содержит 13 таблиц, 37 рисунков, а также список литературы из 145 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована ее актуальность, определены цель, идея, задачи, изложены защи­щаемые положения, научная новизна и практическая значимость.

Первая глава посвящена анализу специфики сварочно-монтажных работ при ремонте нефтегазопроводов. Рассмотрены применяемые виды сварки, а также сложности, возникающие при замене аварийных участков трубопроводов в случае необходимости сварки разнородных сталей. Получаемые при этом сварные соеди­нения характеризуются повышенным уровнем остаточных напря­жений и пониженной сопротивляемостью к инициаторам разру­шения, что приводит к снижению долговечности свариваемого участка трубопровода. Для повышения качества сварных соеди­нений разнородных сталей в настоящее время проводят после­сварочную термическую обработку. Согласно нормативным доку­ментам на проведение сварочно-монтажных работ на магистральных газопроводах, при сварке сталей, отличающихся по пределу проч­ности более чем на 80 МПа, необходимо проводить послесварочный высокий отпуск, заключающийся в нагреве сварного соединения до температуры 575 - 600С, выдержке в течение часа и последующем медленном охлаждении. В связи с тем, что термическая обработка является энергоемким процессом, трудно осуществимым в полевых условиях, была поставлена задача замены используемой терми­ческой обработки сварных соединений из разнородных сталей на более доступный и менее трудозатратный метод снижения оста­точных напряжений с целью повышения долговечности свари­ваемых участков трубопроводов.

На основании анализа существующих методов снижения остаточных напряжений в сварных соединениях делается вывод, что наиболее эффективным из них является вибрационная обработка свариваемых элементов из однородных сталей, проводимая в процессе сварки. При этом ее следует осуществлять с частотой, близкой к частоте собственных колебаний свариваемой конст­рукции. Сведений о вибрационной обработке соединений из разнородных сталей в литературе не обнаружено, а сам метод вибрационной обработки, несмотря на его простоту и значительный положительный эффект, при проведении сварочно-монтажных работ на нефтегазопроводах не используется.

Поэтому исследование влияния вибрационной обработки на качество соединений из разнородных трубопроводных сталей, а также ее внедрение в технологический процесс сварочно-монтажных работах на нефтегазопроводах является актуальной задачей.

Во второй главе представлен расчет частоты собственных колебаний свариваемых участков трубопровода, близкой к которым необходимо проводить вибрационную обработку сварного соеди­нения. Расчет проведен для трубопроводов различных диаметров. Удерживаемый на тросах участок трубопровода, в средней части которого ведутся сварочно-монтажные работы, моделируется бал­кой длиной l, жестко защемленной с обоих концов, с поперечной распределенной по некоторому закону нагрузкой q=q(x). Расчетная схема представлена на рис.1.

Частоты собственных колебаний балки рассчитываются при решении уравнения, выведенного для колонны бурильных труб, с учетом граничных условий, определяемых формой закрепления кон­цов участка трубопровода

, (1)

где u(x) – неизвестная форма колебаний; k – неизвестная частота собственных колебаний балки, рад/с.

Рис. 1 Расчетная схема для решения задачи о поперечных колебаниях участка трубопровода: 1–концы магистрального трубопровода; 2–ввариваемый фрагмент трубопровода; 3–сварные швы; 4–тросы для спуска и стыковки (прихватки) ввариваемого фрагмента; 5–стропы; y(x)–прогиб в сечении x; 6 – изогнутая ось трубопровода; l–длина участка трубопровода между местами закреплений на нем строп

В результате получается трансцендентное уравнение

, (2)

где которое может служить для отыскания безразмерных чисел , что наиболее просто осуществить графически (рис. 2).

Из графика (рис. 2) следует, что в диапазоне от + 1 до - 1 функция асимптотически приближается к оси абсцисс (), пересекая график косинусоиды (cos) и образуя на пересечениях искомые величины : , ,…,, то есть образуется множест­венный спектр характеристических чисел, первое из которых  = 4,73. Для определения других чисел можно использовать приближенную формулу:

(3)

Рис. 2. Графическое решение уравнения (2): 1 – 1/ch ; 2 – cos

Искомая частота собственных колебаний участка трубо­провода при внешнем воздействии на него определится из выражения:

. (4)

Расчет производился для стальных труб диаметров, используемых при прокладке отечественных магистральных нефтегазопроводов (от 720  до 1420 мм). За длину l (5 и 10 м) подвешенного участка принимали имеющие место в реальных усло­виях граничные расстояния между точками закрепления трубо­провода тросами при его подъеме со дна траншеи на время сварочно-монтажных работ на нефтегазопроводах. Значение модуля упругости E при растяжении-сжатии трубопроводной стали считали равным 200 ГПа. Осевые моменты инерции сечений труб выбранных диаметров рассчитывали по формуле , где – отношение внутреннего диаметра трубы к внешнему. При расчете массы единицы длины трубопровода плотность стали принимали равной 7850 кг/м3.

Результаты расчета fn по формуле (4) при первом значении характеристических чисел () и, соответственно, для первого (основного) значения частот собственных колебаний подвешенного участка трубопроводов представлены в рис. 3.

Рис. 3. Зависимость частоты собственных колебаний fn от номинального размера трубы Dn и длины участка l

С увеличением номинального диаметра трубы частота собственных колебаний участка трубопровода fn, подвешенного на время сварочно-монтажных работ, возрастает, принимая значения от 50 до 360 Гц для всех диаметров отечественных магистральных трубопроводов. При этом изменение толщины стенки трубы ( = 5….16 мм) на величине fn, практически, не сказывается. В то же время изменение расстояния между точками закрепления тросов на поднимаемом участке трубопровода (длины l) на значении частоты собственных колебаний сказывается весьма существенно.

В третьей главе представлена схема экспериментального стенда (рис. 4), изготовленного в СПГГУ (Санкт-Петербург) для проведения сварки с вибрацией с частотой f, приближающейся к частоте собственных колебаний fc системы, которую можно регули­ровать и устанавливать близкой к частоте собственных колебаний fn свариваемых участков реальных нефтегазопроводов. Эксперимен­тальные исследования влияния вибрационной обработки на уста­лостную выносливость, ударную вязкость при отрицательных температурах, микроструктуру различных зон сварных соединений и другие основные механические свойства сварных соединений разнородных трубопроводных сталей проводились в Немецком аэрокосмическом центре DLR (Штутгарт, Германия), СПбГПУ (Санкт-Петербург) и Фрайбергской горной академии (Фрайберг, Германия).

 Рис. 4 Схема экспериментального стенда по изучению влияния вибрационной-20
Рис. 4 Схема экспериментального стенда по изучению влияния вибрационной обработки различной частоты на качество сварных соединений из трубопроводных сталей: 1–свариваемые листовые заготовки; 2–электрододержатель; 3–электродвигатель; 4 –дебаланс; 5–сменные стальные пластины; 6–выпрямитель сварочный; 7–основание; 8–крышка сварочного стола; 9–преобразователь частоты; 10–датчик вибрации AMTest-2

Свариваемые листовые заготовки 1 из выбранных трубо­проводных материалов жестко крепились к крышке стола 8 и подвергались во время сварки вынужденным колебаниям отно­сительно неподвижного массивного основания 7. К крышке стола устанавливался асинхронный электрический двигатель переменного тока 3, на валу которого находился дебаланс 4, который являлся источником колебаний. Перемещением центра массы дебаланса изменялась амплитуда а задаваемых колебаний (аmax=62 мкм). Частота вынужденных колебаний f системы (свариваемых заготовок, крышки стола и электродвигателя) совпадала с частотой вращения вала двигателя, которая, в свою очередь, регулировалась с помощью преобразователя частоты 9. Значение f регистрировалось датчиком вибрации AMTest-2 10. Частота собственных колебаний fc системы регулировалась изменением ее жесткости k, что достигалось варьированием количества N пластин 5, соединяющих крышку стола с основанием.

При количестве пластин, равным N=2, и частоте вращения вала двигателя =3000 об/мин, частота вынужденных колебаний системы была равной 50 Гц, близкой к частоте собственных колебаний системы (fc = 8,3 Гц) и участка трубопровода диаметром 820 мм и длиной l=10 м (fn =53 Гц).

Объектом исследований являлись сварные соединения, изготовленные из пластин (=8–10 мм) трубопроводных сталей: 20  и 16ГС, а также Ст3сп и 10Г2ФБ, различающихся по пределу проч­ности на 90 и 240 МПа, соответственно. Таким образом, моделиро­вали сварные соединения, получаемые при замене изношенных участков трубопроводов на новые из более прочных сталей. Для сравнения соединения разнородных сталей изготавливались без обработки, с послесварочной термической обработкой и с вибрационной обработкой с частотами 50, 100, 160 Гц.

Сварка пластин осуществлялась встык методом ручной электродуговой сварки в три прохода с использованием электродов марок Э50А–ОГПЭ-01 и Э50А-УОНИИ-13/55. Получен­ные соединения разнородных сталей разрезали в поперечном направлении относительно сварного шва на полосы, из которых изготавливали образцы для соответствующих механических испы­таний.

Для исследования влияния вибрационной обработки на усталостную выносливость, как на параметр, определяющий долго­вечность и надежность как соединения, так всего участка трубо­провода в целом, образцы со сварным швом после той или иной обработки подвергали циклическим нагрузкам растяжения – сжатия, что моделировало воздействие давления рабочей среды на стенки трубопровода.

Максимальное напряжение, которое возникало в рабочей зоне образцов при циклических нагрузках устанавливали исходя из экспериментального определения предела прочности материала наи­менее прочной стали сварного соединения max = 0,4в. Такое напряжение заведомо превышало уровень допустимых напряжений доп, которые могут возникать в стенках нефтегазопровода из данного материала при перекачке продукта.

Как следует из результатов испытаний на усталостную выносливость (табл. 1), вибрационная обработка сварных соеди­нений, проведенная с частотой, близкой к частоте собственных колебаний системы, до 4-х раз повышает число циклов нагружений, которое может выдержать соединение до разрушения.

Таблица 1

Результаты испытаний образцов из сварных соединений сталей

Ст3сп - 10Г2ФБ на усталостную выносливость

Режим обработки Количество циклов до разрушения N
1 2 3
Без обработки 0,328096106 0,257369106 -
С термической обработкой 1,075106 1106 1106
С вибрационной обработкой 1106 (17)106 1106

Вторым основным параметром, определяющим надежность соединения, является ударная вязкость его различных зон. Для ее определения образцы с V-образным надрезом, вырезанные из различных зон соединения, подвергали испытаниям на ударный изгиб при температуре минус 20°С. Такой уровень темпе­ратур, согласно нормативным документам, отвечает требованиям к проведению испытаний трубопроводных сталей.

Зависимость ударной вязкости при температуре минус 20°C различных зон сварного соединения разнородных сталей от вида обработки и частоты виброобработки в процессе сварки иллюст­рируют гистограммы, представленные на рис. 5, 6.

Как следует из рис. 5, 6 применение вибрационной обработки повышает ударную вязкость как металла сварного шва, так и зоны термического влияния обеих сталей. Причем наибольший эффект (рост KCV металла сварного шва до 105 %) достигается при частоте вибрационной обработки f=50 Гц, наиболее близкой к частоте собственных колебаний системы (fс 22 Гц).

Кроме того проводились испытания для определения прочностных свойств различных зон сварного соединения и их микроструктуры. Результаты микроструктурного анализа сварного шва показали, что применение виброобработки с частотами 50 и 100 Гц, близкими к частоте собственных колебаний системы, способствует измельчению зерна.

Рис. 5 Зависимости ударной вязкости КСV металла шва и зон термического влияния ЗТВ1 и ЗТВ2 соединения разнородных сталей Ст3сп-10Г2ФБ в зависимости от вида обработки: вибрационной обработки (в.о.), термической обработки (т.о.) Рис. 6 Зависимости ударной вязкости КСV металла шва и зон термического влияния ЗТВ1 и ЗТВ2 соединения разнородных сталей Сталь20-16ГС от частоты вибрационной обработки (в.о.) f


Испытания образцов на растяжение (рис. 7, 8) показали, что применение виброобработки с частотой, близкой к частоте собственных колебаний системы fс, приводит к увеличению условного предела текучести (02) при неизменной величине предела прочности (В) металла сварного шва.

Рис. 7 Прочностные характеристики (0,2, B) металла сварного шва соеди­нений сталей Ст3сп-10Г2ФБ в зависи­мости от вида обработки Рис. 8 Прочностные характеристики (0,2, B) металла сварного шва соеди­нений сталей Сталь20-16ГС в зависи­мости от частоты виброобработки f

Результаты экспериментов показали, что применение вибро­обработки в процессе сварки положительно влияет на механические свойства материалов в различных зонах сварного соединения разнородных сталей, увеличивая их усталостную выносливость, ударную вязкость и предел текучести. Причём наибольший эффект достигается при частоте виброобработки, наиболее близкой к частоте собственных колебаний системы, что можно объяснить максимальной амплитудой, возникающей при этой частоте коле­баний и, как следствие, максимальными напряжениями, возни­кающими в металле и снижающими уровень остаточных напря­жений. Другой причиной улучшения механических свойств свар­ного шва является измельчение зёрен металла, образующихся в процессе кристаллизации, под действием колебаний.

В четвертой главе разработана технология сварочно-монтажных работ на нефтегазопроводах с применением вибра­ционной обработки и конструкция приспособления вибрационного воздействия на кольцевое соединение трубопровода.

Схема расстановки оборудования при проведении сварочно-монтажных работ с вибрационной обработкой представлена на рис. 9.

 Рис. 9 Схема расстановки оборудования при проведении сварочно-монтажных-25
Рис. 9 Схема расстановки оборудования при проведении сварочно-монтажных работ при замене аварийного участка трубопровода с применением вибрационной обработки: 1–отвал грунта; 2–свариваемые участки трубопровода; 3–трубо­укладчики; 4–установка сварочная; 5–устройство для обработки торцов; 6–внешний центратор; 7–хомут с вибрационным устройством; 8–датчик и регулятор частоты

В соответствии с разработанной технологией сварочно-монтажных работ на нефтегазопроводах с применением вибрацион­ной обработки, работы рекомендуется проводить в следующем порядке:

  • участок трубопровода, который подлежит ремонту, подни­мается над дном траншеи;
  • вблизи места сварки к трубопроводу крепится вибрационное оборудование 7, необходимое для проведения виброобработки;
  • исходя из диаметра трубы и длины участка l трубопровода, висящего на тросах 2 и подготовленного к сварке, подбирается частота собственных колебаний участка fn, производится стыковка с магистральным трубопроводом и прихватывается временной сваркой;
  • вибровоздействие на участок с частотой, близкой к расчетной (fn) осуществляется с использованием вибрационного устройства 7, регулятора частоты вибрации и датчика частоты 8;
  • сварка двух участков трубопроводов производится одно­временно с вибрационной обработкой сварного соединения.

В качестве источника вибрации может быть использован дебаланс асинхронного электрического двигателя переменного тока с преобразователем частоты или стандартное электромагнитное устройство. Схема конструкции вибрационного устройства и способа его крепления к свариваемому участку трубопровода показана на рис. 10.

 Рис. 10 Схема конструкции приспособления сопутствующей виброобработки при-26

Рис. 10 Схема конструкции приспособления сопутствующей виброобработки при сварке соединений трубопроводов: 1 – ввариваемый участок трубы;

2 –электрододержатель с электродом; 3 – хомут; 4 - вибрационное устройство

Алгоритм проведения сварочно-монтажных работ на нефте­газопроводах с применением вибрационной обработки упрощен вследствие исключения операции послесварочной термической обработки (рис. 11).

 Рис. 11 Алгоритм проведения сварочно-монтажных работ на нефтегазопроводах -27
Рис. 11 Алгоритм проведения сварочно-монтажных работ на нефтегазопроводах

В заключении приводятся общие выводы и рекомендации.

Основные выводы и рекомендации

  1. Разработан метод вибрационной обработки для обеспечения равной прочности соединений участков трубопровода, находя­щегося в длительной эксплуатации, и врезаемых при его ремонте участков трубы из более прочной стали.
  2. Определены частоты собственных колебаний свариваемых участков трубопроводов исходя из длины участка и диаметра трубопровода. Установлено, что толщина стенки трубопровода не влияет на значение частоты собственных колебаний участка трубо­провода.
  3. Установлено, что вибрационная обработка сварных соедине­ний из разнородных трубопроводных сталей Ст3сп-10Г2ФБ и 20-16ГС, проведенная с частотой 50…200 Гц, близкой к частоте собственных колебаний свариваемых участков трубопроводов, повышает до 4-х раз долговечность и в 2 раза ударную вязкость сварного соединения при температуре минус 20°С.
  4. Экспериментально определено, что вибрационная обработка при производстве соединений из разнородных трубопроводных сталей, как метод повышения качества сварных соединений, способна заменить послесварочную термическую обработку.
  5. Разработана технология сварочно-монтажных работ на магистральных трубопроводах, заключающаяся в применении сопутствующей вибрационной обработки; предложена конструкция приспособления для проведения вибрационной обработки соединения трубопровода.

Основные положения и научные результаты опубликованы в 19 работах, основные из них:

  1. Хафизова О.Ф. К влиянию вибрационной обработки на механические свойства разнородных сварных соединений / О.Ф. Хафизова, В.И. Болобов, А.М. Файрушин, А.Ю. Кузькин // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2011. – №1. http://www.ogbus.ru/authors/Khafizova/Khafizova_1.pdf.
  2. Хафизова О.Ф. Повышение качества сварных соединений из разнородных трубопроводных сталей вибрационной обработкой конструкций во время сварки // Записки Горного института. – СПб.: СПГГИ (ТУ), 2011. – Т.189. – С. 191-194.
  3. Хафизова О.Ф. Экспериментальная установка по изучению влияния вибрационной обработки на механические свойства свар­ных соединений / О.Ф. Хафизова, В.И. Болобов // Записки Горного института. – СПб.: СПГГИ (ТУ), 2011. – Т.189. – С. 195-197.
  4. Хафизова О.Ф. К применению вибрационной обработки при сварке элементов нефтегазопроводов из разнородных материалов / О.Ф. Хафизова, В.И. Болобов, А.М. Файрушин, А.Ю. Кузькин // Проб­лемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов и конструкций. – СПб: СПбГУНиПТ, 2011: Сборник трудов. – С. 223-228.
  5. Хафизова О.Ф. Повышение качества сварного шва вибра­ционной обработкой во время сварки // Севергеоэкотех – 2009: материалы конференции. – Ухта, 2009. – Ч.IV. – C. 221-223.
  6. Хафизова О.Ф. Повышение качества изготовления нефте­химических аппаратов и газонефтепроводов применением вибра­ционной обработки во время сварки // Записки Горного института. – СПб: СПГГИ (ТУ), 2009. – Т.181. – С. 141-143.
  7. Хафизова О.Ф. Исследование влияния направления прило­жения вибрационного воздействия в процессе сварки на уровень ос­таточных напряжений в стыковом сварном соединении / О.Ф. Хафизова, А.М. Файрушин // Сварочное производство в машиностроении: перспективы развития: Материалы конференции. – Краматорск: ДГМА, 2009. – С. 64-66.
  8. Khafizova O. Application of vibrating processing to improve quality of welding joints of pipelines // Freiberger Forschungsforum 60. Berg- und Httenmnnischer Tag 2009: Challenges and solutions in Mineral Industry. – Freiberg: Technische Universitt Bergakademie, 2009. – pp. 213-215.
  9. Хафизова О.Ф. Применение новых технологий при сварке уторных соединений вертикальных стальных резервуаров / В.М. Куприянов, А.Л. Карпов, А.М. Файрушин, О.Ф. Хафизова // Трубопроводный транспорт-2008: Материалы конференции. – Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2008. – С. 171-173.
  10. Хафизова О.Ф. Исследование влияния виброобработки в процессе сварки на свойства сварных соединений при изготовлении нефтехимических аппаратов и газонефтепроводов / О.Ф. Хафизова, В.И. Болобов, А.М. Файрушин // Северные магистральные нефтепро­воды: Материалы конференции. ОАО «Северные МН». – 2008. C. 32-33.
  11. Хафизова О.Ф. Исследование влияния виброобработки в процессе сварки на свойства сварных соединений из стали 09Г2С при изготовлении нефтегазовых сооружений / О.Ф. Хафизова, А.М. Файрушин, В.И. Болобов, А.Л. Карпов // Трубопроводный тран­спорт–2008: Материалы конференции. – Уфа: ДизайнПолиграфСер­вис, 2008. – С. 171-173.

Подано заявление о выдаче патента Российской Федерации на изобретение «Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов» № 2009128814/02(040086) от 27.07.2009 г.



 





<
 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.