Введение
Глава 1. Характеристржа предельных состояний и прочности сосудов и трубопроводов 17
1.1. Конструктивные формы, материалы и технологии изготовления сосудов и трубопроводов 18
1.1.1. Технологическое оборудование газонефтехимических производств 18
1.1.2. Уникальные конструкции для хранения особо опасных продуктов газопереработки 21
1.1.3. Резервуары хранения жидких углеводородов 23
1.1.4. Магистральные трубопроводы 24
1.2. Условия эксплуатационного нагружения объектов трубопро водного транспорта и переработки углеводородов 29
1.2.1. Анализ условий работы магистральных трубопроводов в эксплуатации 29
1.2.2. Анализ нагруженности нефтепровода «Шаим-Тюмень» после нормативного срока эксплуатации 41
1.2.3. Нагруженность аппаратов колонного типа и емкостей объектов переработки нефтяного газа 46
1.2.4. Анализ нагруженности цилиндрических и шаровых резервуаров 49
1.3. Процессы повреждения и разрушения сосудов и трубопрово
дов 53
1.3.1. Анализ статистики отказов трубопроводов 53
Глава 2. Нормативная база по обеспечению прочности, долговечности и безопасности сосудов и трубопроводов 59
2.1. Предельные состояния и статическая прочность сосудов, ре
зервуаров и трубопроводов 59
2.1.1. Научно-технические основы защиты от тяжелых аварий и катастроф 59
2.1.2. Методы расчета на прочность магистральных трубопроводов 61
2.2. Предельные состояния резервуаров и трубопроводов 68
2.3. Нормативные и уточненные расчеты на прочность резервуаров 70
2.4. Нормативные и уточненные расчеты на прочность магистраль-
ных трубопроводов 74
2.5. Определение и нормирование ресурса резервуаров и трубопро-
водов 75
2.6. Нормативная база для оценки последствий аварий на объектах хранения и переработки углеводородов 77
2.7. Формулировка требований по живучести и безопасности 79
Глава 3. Определяющие факторы предельных состояний 82
3.1. Характеристика технологических факторов разрушений, аварий и катастроф 82
3.1.1. Особенности предельных состояний и разрушения магистральных трубопроводов при нештатных ситуациях 82
3.1.2. Анализ отказов сосудов и аппаратов 99
3.1.3. Хрупкое разрушение сосуда 103
3.2. Методы и средства контроля и дефектоскопии 106
3.2.1. Контроль состояния шаровых резервуаров 107
3.2.2. Внутритрубная диагностика магистральных трубопроводов 113
4 3.3. Анализ первичных и вторичных повреждающих факторов при аварийной ситуации 114
3.3.1. Особенности возникновения и развития аварий на технологических трубопроводах 114
3.3.1.1. Учет влияния условий нагруженности в процессе эксплуатации 114
3.3.1.2. Внешние характеристики аварии 118
3.3.1.3. Характеристики механических свойств материала 124
3.3.1.4. Фрактографический анализ методом растровой электронной микроскопии 131
3.3.1.5. Фрактографический анализ методом экстракционных угольных реплик 142
3.3.1.6. Микроструктурные исследования зон разрушения 146
3.3.2. Анализ повреждений опор сферических резервуаров 152
Глава 4. Исследование факторов экстремальной повреждаемости сосудов и трубопроводов 155
4.1. Анализ характеристик и параметров эксплуатационных локальных повреждений 155
4.2. Исследование состояния металла и местные деформации в местах локальных повреждений 173
4.3. Исследование остаточных напряжений в зонах локальных повреждений 185
4.4. Аварийные ситуации потенциально опасных объектах газонефтехимии и методы их парирования 189
4.4.1. Анализ возможных аварийных ситуаций 189
Глава 5. Исследования статической и циклической прочности с учетом экстремальных повреждений 204
5.1. Исследования характеристик повреждений и разрушений в штатных и аварийных ситуациях 204
5.1.1. Экспериментальные исследования сопротивления деформациям и разрушению 204
5.1.2. Характеристики сопротивления деформациям и номинальные разрушающие напряжения при различной степени эксплуатационного повреждения 207
5.1.3. Расчетный анализ предельных и напряженно-деформированных состояний трубопровода в аварийной ситуации 215
5.1.3.1. Напряженно-деформированное состояние аварийного участка трубопровода перед аварией 215
5.2. Исследования циклической долговечности элементов трубопроводов с локальными повреждениями 223
5.2.1. Методические основы проведения экспериментов 223
5.2.2. Исследование циклической прочности на образцах 230
5.2.3. Исследование долговечности элементов натурных трубопроводов 232
5.2.4. Расчетная оценка циклической долговечности 238
5.2.5. Экспериментальное исследование характеристик малоцикловой усталости сталей длительно работающих труб 243
5.2.6. Оценка критических размеров трещин 249
Глава 6. Рекомендации по расчетно - экспериментальному определению прочности и ресурса сосудов и трубопроводов при штатных и аварий ных ситуациях 251
6.1. Предложения по расчетно-экспериментальному анализу прочности и ресурса в штатных и аварийных ситуациях 251
6.1.1. Выбор типов предельных состояний 251
6.1.2. Выбор расчетных схем и расчетных случаев 254
6.1.3. Выбор расчетных характеристик и расчетных сопротивлений 255
6.1.4. Выбор методов анализа напряженно-деформированных состояний 256
6.1.5. Выбор методов диагностики технического состояния сосудов и трубопроводов 257
6.1.6. Назначение запасов по прочности и по долговечности 257
6.1.7. Оценка вероятностей достижения предельных состояний 258
6.2. Новые конструктивные решения по предотвращению локаль ных повреждений сосудов и трубопроводов 258
6.3. Научно-методические рекомендации по анализу предельных состояний прочности и ресурса сосудов и трубопроводов 265
Заключение и выводы 271
Библиографический список
