Прогнозирование развития повреждений на магистральных газопроводах под воздействием динамической нагрузки

• Автор: Воронин, Константин Сергеевич
• Шифр специальности: 25.00.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 111 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Состояние и проблемы эксплуатации магистрального 8 газопровода.
1.2. оценка опасности повреждений трубопроводов.
1.3. Анализ работы дефектных участков газопроводов.
1.4. Основные виды дефектов и определение их влияния на 17 прочность трубопроводов.
1.5. Выводы
2. АНАЛИЗ ЗАКОНОВ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АВАРИЙНЫХ 31 СИТУАЦИЙ НА МАГИСТРАЛЬНОМ ГАЗОПРОВОДЕ
2.1 Вероятностные методы решения задачи надежности.
2.2. Расчетная частота возникновения аварийных ситуаций
2.3. Многостадийность процесса разрушения трубной стали
2.4. Фрактальный механизм образования трещин и масштабная 40 инвариантность
2.5. Сравнение длинных и коротких трещин, постановка задачи 46 исследования
3.2. Двухчастотное нагружение трубопровода.
2.6. Выводы
3. ПРОЦЕСС СТАРЕНИЯ ТРУБНЫХ СТАЛЕЙ И 57 САМООРГАНИЗОВАННАЯ КРИТИЧНОСТЬ ПРОРАСТАНИЯ КОРОТКИХ ТРЕЩИН
3.1. Свойства трубных сталей 5
3.2. Дислокационный механизм выноса углерода на границы зерен 60 в процессе старения трубной стали
3.3. Выводы

4. НАРУШЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ ЛИНЕЙНОЙ
ЧАСТИ ГАЗОПРОВОДА
4 Л Механизмы аркообразования на магистральном трубопроводе
4.2. Изгиб трубопровода, как результат неустойчивости, вызванной 86 колебаниями давления газа в процессе его транспортировки.
4.3. Прогнозирование и оценка опасности нарушения 90 геометрической формы газопровода
4.4. Прогнозирование начальной стадии изгиба трубопровода
4.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А

ВВЕДЕНИЕ
В федеральном законе «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.97 №116-ФЗ (ред. от 04.03.2013), «Концепции федеральной системы мониторинга критически важных объектов и (или) потенциально опасных объектов инфраструктуры Российской Федерации и опасных грузов» одобренной распоряжением Правительства РФ от 27.08.2005 №1314-р, постановлении губернатора Тюменской области «Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в РФ до 2015 года» №555 от 7.07.2011 обозначена необходимость совершенствования организации работ в области своевременного выявления и предупреждения угроз техногенного и природного характера, в том числе на объектах газовой промышленности, которая играет важную роль в экономике России. Надежная эксплуатация линейной части подземных газопроводов является важной задачей государственной политики. Обеспечение надежности трубопроводов основывается на оценке запаса прочности, для определения которого проводится анализ усталостного разрушения трубопровода. Важной составляющей данного анализа является учет образования трещин, аналитическое описание которого затруднено в связи с конструктивной сложностью объекта и многостадийностью самого процесса. В связи с этим, задача определения надежности элемента трубопровода решается, чаще всего, на феноменологическом уровне путем введения параметра качества элемента и требованием пребывания этого параметра в заданной области допустимых значений.
Снижение прочности и нарушение устойчивости газопровода приводят к авариям. Прогнозирование наступления аварии основывается на анализе предшествующих событий, связанных с изменением нагрузок и воздействий. В условиях стохастической природы действующих нагрузок и их цикличности, параметры качества не остаются постоянными и оказываются зависимыми от напряженно-деформированного состояния. Среди причин, влияющих на изменение такого состояния трубопровода, можно выделить следующие:

Известно [62], что события, случайные при единичном испытании, при большом числе испытаний начинают подчиняться некоторым закономерностям. Число появления событий определяется частотой событий. Частоту событий определяют отношением числа выделенных событий (при котором произошло событие) к числу всех событий. Согласно теореме Бернулли, «при неограниченном увеличении числа однородных независимых опытов можно утверждать, что частота события будет сколь угодно мало от его вероятности». Поэтому, если авария (событие) повторяется число (N) раз и при этом в (п) случаях авария обладает определенным признаком (В), то вероятность появления этого признака будет определяться выражением:
Р(В) = lim ^ (2.6)
71-» ОО /V
Зная вероятность аварии, можно оценить частоту появления этой аварии. Зная ряд распределения случайной дискретной величины, можно получить функцию распределения:
F{x)= £ P(X = Xj), (2.7)

где F(x) - функция распределения случайной величины (х);
Pj - вероятность появления Xj.

F{x) = £ pj = 1, (2.8)

Распределение аварийных событий можно рассмотреть на статистике аварийных и катастрофических ситуаций с 2002 по 2009 год на примере газопроводов севера Тюменской области (Рис. 2.2).