zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2018-84-4-47-59zldm-718Research ArticleИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ: ПРОЧНОСТЬ, РЕСУРС, БЕЗОПАСНОСТЬTESTING OF STRUCTURE AND PARAMETERS. MECHANICAL TESTING METHODSКОМПЛЕКСНЫЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТОВ ПРОЧНОСТИ МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВINTEGRAL MECHANICAL TESTS IN THE STRENGTH CALCULATIONS OF THE MAIN PIPELINE FOR TRANSPORTATION OF OIL AND OIL PRODUCTSЛисинЮ. В.LisinYu. V.

Юрий Викторович Лисин 

Центр стали и сварки, прочностных расчетов 

Москва

Yuriy V. Lisin 

47a, Sevastopolskiy prospect, Moscow, 117186

GalchinskayaLV@niitnn.transneft.ruМахутовН. А.MakhutovN. A.

Николай Андреевич Махутов 

Центр стали и сварки, прочностных расчетов 

Москва

Nikolay A. Makhutov

47a, Sevastopolskiy prospect, Moscow, 117186

НегановД. А.NeganovD. A.

Дмитрий Александрович Неганов

Центр стали и сварки, прочностных расчетов 

Москва

Dmitriy A. Neganov 

47a, Sevastopolskiy prospect, Moscow, 117186

СтуденовЕ. П.StudenovE. P.

Евгений Павлович Студенов 

Центр стали и сварки, прочностных расчетов 

Москва

Evgeniy P. Studenov 

47a, Sevastopolskiy prospect, Moscow, 117186

СкородумовС. В.SkorodumovS. V.

Сергей Валериевич Скородумов 

Центр стали и сварки, прочностных расчетов 

Москва

Sergey V. Skorodumov

47a, Sevastopolskiy prospect, Moscow, 117186

ООО «НИИ Транснефть»РоссияThe Pipeline Transport InstituteRussian Federation2018140520188444759Copyright © Лисин Ю.В., Махутов Н.А., Неганов Д.А., Студенов Е.П., Скородумов С.В., 20182018Лисин Ю.В., Махутов Н.А., Неганов Д.А., Студенов Е.П., Скородумов С.В.Lisin Y.V., Makhutov N.A., Neganov D.A., Studenov E.P., Skorodumov S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/718

Рассмотрены состояние, проблемы и перспективы развития стандартных, унифицированных и специальных лабораторных, стендовых и натурных испытаний для обоснования комплексных характеристик прочности, долговечности, живучести, хладостойкости, надежности и безопасности несущих элементов трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. Эти испытания увязаны со стадиями жизненного цикла трубопроводов и основными и поверочными методами расчетно-экспериментального определения критериальных характеристик трубных сталей, труб и магистральных трубопроводов с учетом отечественного и зарубежного опытов. При стандартных испытаниях на статическое растяжение экспериментально получаемые базовые механические характеристики (пределы текучести и прочности, модули упругости) входят в основные расчеты статической прочности вновь проектируемых и функционирующих трубопроводов. Стандартные испытания на твердость и ударную вязкость используют для контроля качества трубных сталей. Для поверочных оценок статической прочности из результатов стандартных испытаний на растяжение получают дополнительную расчетную информацию по оценкам пластичности и степени упрочнения сталей при упругопластическом деформировании. Унифицированные лабораторные испытания предназначены для уточненного определения прочности трубопроводов с учетом эффектов объемности напряженного состояния, абсолютных размеров сечений трубопроводов, скорости деформирования, анизотропии, хладостойкости, коррозии и наличия сварных соединений. Особое место в лабораторных и стендовых испытаниях занимает оценка трещиностойкости трубных сталей и труб по критериям линейной и нелинейной механики разрушения с учетом технологических и эксплуатационных дефектов. Отмечен опыт проведения указанных испытаний, накопленный в российской системе магистрального транспорта нефти и нефтепродуктов.

Problematic issues of the current state and prospects of development of the standard, unified and special laboratory, bench and full-scale tests are considered to substantiate complex characteristics of the durability, survivability, cold resistance, reliability and safety of the elements of pipeline transport of oil and oil products are considered. These tests are linked to the stages of the pipeline life and improvement of the basic and verification methods of calculation and experimental determination of the criterial characteristics of the pipe steels, pipes and main pipelines with allowance for domestic and foreign experience. In the field of standard tests for static stretching, the experimentally obtained characteristics of the basic mechanical properties (yield strength and strength, elastic moduli) are included in the basic calculations of the static strength of newly designed and functioning pipelines. Standard tests for hardness and toughness are used to control the quality of pipe steels. The results of standard tensile tests are used to provide additional computational information regarding the estimates of ductility and degree of steel hardening upon elastoplastic deformation to get reliable verification estimates of the static strength. Unified laboratory tests are intended to refine determination of the pipeline strength taking into account the effects of 3D character of the stress state, absolute sizes of the pipeline cross section, deformation rate, anisotropy, cold resistance, corrosion and existence of welded connections. Assessment of the crack resistance of the pipe steel and pipes by criteria of linear and nonlinear fracture mechanics with allowance for technological and operational defects takes a special place in laboratory and bench tests. An emphasis is made on the domestic experience gained in the Russian system of testing the main pipelines for transportation of oil and oil products.

трубопроводный транспортмеханические испытанияпрочностьпластичностьустойчивостьживучестьдолговечностьхладостойкостьтрещиностойкостьдеформированиеразрушениетрубная стальнесущие элементыpipeline transportmechanical teststensile strengthductilitystabilitydurabilitycold resistancecrack resistancedeformationfracturepipe steelsupporting membersРоссийский фонд фундаментальных исследований (грант N 16-58-48008_ИНД_ОМИ)ReferencesБезопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Энергетическая безопасность (Нефтяной комплекс России). — М.: МГОФ «Знание», 2000. — 432 с.Russia’s Security. Legal, socio-economic and scientific-technical aspects. Energy security (Oil complex of Russia). — Moscow: MGF «Znanie», 2000. — 432 p. [in Russian].Безопасность России. Безопасность трубопроводного транспорта. — М.: МГОФ «Знание», 2002. — 752 с.Russia’s Security. The safety of pipeline transport. — Moscow: MGF «Znanie», 2002. — 752 p. [in Russian].Мазур И. И., Иванцов О. М. Безопасность трубопроводных систем. — М.: ИЦ «ЕЛИМА», 2004. — 1104 с.Mazur I. I., Ivantsov O. M. The safety of pipeline systems. – M: IC «ELIM», 2004. — 1104 p. [in Russian].Одинг И. А. Допускаемые напряжения в машиностроении и циклическая прочность металлов. — М.: Машгиз, 1962. — 260 с.Oding I. A. Permissible stresses in engineering and cyclic strength of metals. — Moscow: Mashgiz, 1962. — 260 p. [in Russian].Стрелецкий Н. С., Гениев А. Н., Беленя Е. И. и др. Металлические конструкции. — М.: Стройиздат, 1961. — 776 с.Streletskiy N. S., Geniev A. N., Belenya E. I., et al. Metal structures. — Moscow: Stroyizdat, — 776 p. [in Russian] (1961).API 579/ASME FFS-1 Приспособленность к эксплуатации. Fitness For Service (Американское сообщество инженеров-механиков, ASME, 2007).API 579/ASME FFS-1 Fitness For Service (the American society of mechanical engineers, ASME, 2007).DNV RP-F101 Корродированные трубопроводы. Практические рекомендации Recommended Practice. Corroded Pipelines (Det Norske Veritas, 2001).DNV RP-F101 Corroded pipelines. Practical guidance. Recommended Practice (Det Norske Veritas, 2001).Радионова С. Г., Лисин Ю. В., Махутов Н. А. и др. Научно-технические, социально-экономические и правовые аспекты надежности транспорта нефти и нефтепродуктов // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2016. № 6. С. 20 – 31.Radionov S. G., Lisin Yu. V., Makhutov N. A., et al. Scientific, technical, socio-economic and legal aspects of reliability of transport of oil and oil products // Science and technology of pipeline transportation of oil and oil products. 2016. Vol. 6. P. 20 – 31 [in Russian].Махутов Н. А. Прочность и безопасность: фундаментальные и прикладные исследования. — Новосибирск: Наука, 2008. — 528 с.Makhutov N. A. Strength and safety: fundamental and applied research. — Novosibirsk: Nauka, 2008. — 528 p. [in Russian].Махутов Н. А., Пермяков В. Н. Ресурс безопасной эксплуатации сосудов и трубопроводов. — Новосибирск: Наука, 2005. — 516 с.Makhutov N. A., Permyakov V. N. The resource of safe operation of vessels and pipelines. — Novosibirsk: Nauka, 2005. — 516 p. [in Russian].Лисин Ю. В., Неганов Д. А., Махутов Н. А., Зорин Н. Е. Учет масштабного эффекта при обосновании прочности магистральных трубопроводов // Нефтяное хозяйство. 2017. № 6. С. 112 – 116.Lisin Yu. V., Neganov D. A., Makhutov N. A., Zorin N. E. The scale effect in the strength analysis of pipelines // Neft. Khoz. 2017. N 6. P. 112 – 116. [in Russian].Махутов Н. А. Конструкционная прочность, ресурс и техногенная безопасность. В 2-х частях. — Новосибирск: Наука, 2005. Ч. 1. Критерии прочности и ресурса. — 494 с.; Ч. 2. Обоснование ресурса и безопасности. — 610 с.Makhutov N. A. Structural strength, resource and technogenic safety. In two parts. — Novosibirsk: Nauka, 2005. Part 1. The Criteria of strength and resource, — 494 p.; Part 2: The Rationale for resource and security. — 610 p. [in Russian].Неганов Д. А., Студенов Е. П., Скородумов С. В., Соловьев В. А. Исследование конструкций гидравлических стендов для испытаний трубной продукции // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2017. № 2. С. 31 – 41.Neganov D. A., Studenov E. P., Skorodumov S. V., Soloviev V. A. The Study of structures hydraulic stands for testing of pipe products // Nauka Tekhnol. Truboprov. Transp. Nefti Nefteprod. 2017. N 2. P. 31 – 41 [in Russian].Лисин Ю. В. Исследование физико-химических свойств стали длительно эксплуатируемых трубопроводов: оценка ресурса безопасной работы // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2015. № 7. С. 18 – 28.Lisin Yu. V. Investigation of physicochemical properties of steel for long-operated pipelines: assessment of the resource of safe operation // Nauka Tekhnol. Truboprov. Transp. Nefti Nefteprod. 2015. Vol. 7. P. 18 – 28 [in Russian].Ларионов В. П. Сварка и проблемы хрупкого разрушения. — Новосибирск: ИФТПС СО РАН, 1998. — 596 с.Larionov V. P. Welding and problem of brittle fracture. — Novosibirsk: EFTPS SO RAN, 1998. — 596 p. [in Russian].РД-23.040.00-КТН-011–16. «Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Определение прочности и долговечности труб и сварных соединений с дефектами».RD-23.040.00-KTN-011–16. «Trunk pipeline transport of oil and oil products. Determination of the strength and durability of pipes and welded joints with defects» [in Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.