CC BY
50
Интернет-журнал «Науковедение» ISSN 2223-5167 https://naukovedenie.ru/
Том 9, №5 (2017) https ://naukovedenie. ru/vo l9-5.php
URL статьи: https://naukovedenie.ru/PDF/79TVN517.pdf
Статья опубликована 10.11.2017
Ссылка для цитирования этой статьи:
Баширзаде С.Р., Овчинников И.Г., Овчинников И.И. Прогнозирование поведения трубопроводных конструкций в сложных грунтово-геологических условиях. Часть 3. Учет влияния коррозионного износа // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 9, №5 (2017) https://naukovedenie.ru/PDF/79TVN517.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ.
УДК 539.3:539.4
Баширзаде Самир Рафаил оглы
ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.», Россия, Саратов1
Аспирант кафедры «Транспортное строительство» E-mail: [email protected]
Овчинников Игорь Георгиевич
Национально исследовательский ядерный университет «МИФИ» Балаковский инженерно-технологический институт (филиал), Россия, Балаково ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.», Россия, Саратов ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», Россия, Пермь
Профессор кафедры «Транспортное строительство»
Доктор технических наук E-mail: [email protected]
Овчинников Илья Игоревич
ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.», Россия, Саратов ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)»
Филиал в г. Сочи, Россия, Сочи Кандидат технических наук, доцент E-mail: [email protected]
Прогнозирование поведения трубопроводных конструкций в сложных грунтово-геологических условиях. Часть 3. Учет влияния коррозионного износа
Аннотация. В работе приведены экспериментальные данные о кинетике коррозионного износа металлических конструкций и влияющих на него факторах. Анализ результатов, приведенных и других экспериментальных исследований, позволил установить, что на скорость коррозии оказывают влияние: материал конструкции, вид эксплуатационной среды, вид и уровень напряженно-деформированного состояния металла, степень его пластической деформации, температура окружающей среды, вид программы нагружения. Поэтому при построении моделей коррозионного износа конструкций следует учитывать факторы, которые в рассматриваемом случае могут оказать влияние на кинетику коррозионного износа. Также отмечается, что при моделировании коррозионного износа трубопроводов используется не весь набор моделей, а только те из них, которые наиболее корректно будут описывать имеющиеся экспериментальные данные по коррозионному износу для рассматриваемого случая.
1 410054, Саратов, Политехническая 77
Немаловажным фактором для оценки влияния коррозионного износа на поведение трубопроводных конструкций является учет коррозионного износа при нахождении геометрических и жесткостных характеристик трубопроводов. Приведены данные о моментах инерции сечений трубопровода для некоторых видов коррозионных повреждений.
Ключевые слова: обобщенная модель трубопровода; модель конструктивного элемента; нить; стержень; оболочка; модель материала; модель коррозионного износа; долговечность
Введение
В первой статье, относящейся к рассматриваемому направлению [1], рассмотрена проблема построения обобщенной модели трубопровода в виде совокупности моделей: модели трубопровода, как конструктивного элемента; модели материала трубопровода; модели взаимодействия трубопровода с грунтом; модели нагружения трубопровода; модели воздействия агрессивной рабочей среды; модели наступления предельного состояния. На основе анализа аварийности трубопроводных систем и причин, приводящих к появлению аварий установлено, что, по данным Ростехнадзора, к основным причинам аварийного выхода, например, магистральных газопроводов из строя относятся: внешнее воздействие (17 %), дефекты оборудования/материала (30 %), коррозия (50 %). Поэтому при построении моделей деформирования трубопроводных конструкций следует учитывать возможность появления именно этих основных причин наступления аварийных состояний трубопроводов, и отражать их в расчетных схемах.
На основе анализа этих причин сформулированы требования к обобщенной модели трубопровода и рассмотрены модели трубопровода как конструктивного элемента (трубопровод как гибкая нить; трубопровод как длинный стержень-балка, работающая на изгиб; трубопровод как оболочка); и модели материала трубопровода (нелинейная диаграмма деформирования, изменение свойств материала во времени).
Во второй статье, также относящейся к данному направлению [2], приведены различные модели, которые используются для описания взаимодействия грунта с трубопроводом. Обычно взаимодействие грунта с трубопроводом раскладывается на взаимодействие при продольном, поперечном горизонтальном, поперечном вертикальном перемещениях и закручивании. Для каждого из этих видов подвижек предлагаются расчетные схемы с достаточной степенью корректности, описывающие процесс взаимодействия грунта с трубопроводом. Также приведены модели взаимодействия оползневого массива с трубопроводом, проложенном на оползневом склоне и модели взаимодействия вечномерзлого грунта с трубопроводом, проложенном в этом грунте.
В данной статье будет рассмотрена проблема учета коррозионного износа (развития коррозионных повреждений) при построении моделей деформирования трубопроводов, заглубленных в грунт.
1. Экспериментальные данные о кинетике коррозионного износа металлических конструкций и влияющих на него факторах
К настоящему времени накоплено определенное количество экспериментальных данных по кинетике коррозионного повреждения металлических, в том числе и трубопроводных конструкций.
Влияние атмосферной и грунтовой коррозии в различных климатических зонах на поведение элементов конструкций описано в работах [3-9 и др.]. В работе [3] приведены кривые изменения средней глубины коррозии малоуглеродистой стали с течением времени в грунте и на открытом воздухе (рис. 1 и 2). Причем кривые нарастания глубины коррозии носят затухающий характер. Однако другие экспериментальные исследования грунтовой и атмосферной коррозии [10, 11] показывают, что в начальный период времени интенсивность коррозионных процессов нарастает, затем замедляется, что может быть следствием защитного действия прокорродировавшего слоя металла. Иллюстрация подобного характера коррозионных потерь строительной стали 10Г2С1 приведена на рис. 3.
Годы
Рисунок 2. Коррозия малоуглеродистой стали на открытом воздухе [3]
Рисунок 3. Влияние вида агрессивной среды на характер коррозии стали 10Г2С1: 1 - газовлажная среда, 2 - влажная среда [10]
Обычно среды, вызывающие коррозионное разрушение, действуют на металлические конструкции, в том числе и на трубопроводы, совместно с температурными и силовыми полями.
Такое комбинированное воздействие может приводить к изменению механических свойств материала конструкций, проявлению нелинейных и пластических свойств. Кроме того, указанные факторы влияют на кинетику коррозионного повреждения конструкций. На рис. 4
[12] приведены зависимости времени до разрушения ср от уровня приложенных напряжений при коррозионном износе сплава 7039-Т64 в зависимости от температуры °С.
б"*65МЛа
1-зо°а 2-бо°с. з-юо°с
Рисунок 4. Время разрушения при коррозионном износе сплава 7039-Т64 [12]
В работе [10] установлено увеличение скорости коррозии железа камере искусственного климата при повышении уровня температуры (рис. 5).
Уровень и вид напряженно-деформированного состояния металлических конструкций влияет на кинетику коррозионных процессов.
Результаты исследований, проведенных под руководством Э. М. Гутмана [13-16], свидетельствуют о росте скорости коррозии с увеличением уровня напряжений. В работе Слесарева О. М. [17] установлена линейная зависимость скорости коррозии от уровня напряжений, а в работе Зарецкого Е. М. [18] нелинейная зависимость скорости коррозионного износа от уровня напряжений.
0.*
м-
/2-
о о.г о.и аб о.9 ю /г м ~Хк?.час.
1 - Т=5°С; 2 - Т=20°С; 3 - Т=40°С; 4 - Т=60°
г
Рисунок 5. Коррозия Гв в камере искусственного климата [10]
Трубопроводные конструкции обычно работают в сложном (плоском) напряженном состоянии. Исследования Э. М. Гутмана [14, 15], В. А. Кадырбекова [19, 20], П. А. Павлова [21, 22], Р. С. Зайнуллина [23, 24] показали, что и уровень, и вид напряженного состояния оказывает значительное влияние на скорость коррозии. Например, экспериментальные исследования [14] (рис. 6) свидетельствуют, что в случае плоского напряженного состояния элементы коррозируют в 2 раза быстрее, чем элементы в одноосном напряженном состоянии.
Упруго-пластическая деформация также ускоряет процесс коррозии. Так на рис. 7 [14] показано интенсифицирующее действие пластической деформации на коррозию. Об этом же свидетельствуют данные в работах [25, 26]. Уровень начальных напряжений также влияет на скорость коррозии конструкций. Об этом свидетельствует экспериментальная зависимость времени до разрушения растянутых образцов в коррозионной среде от начального напряжения на рис. 8 [14]. Циклические напряжения и вообще программное нагружение оказывает влияние на кинетику коррозионного разрушения элементов конструкций [27, 28]. Как отмечается в статье [27] циклические напряжения до 10 кг/мм2 снижают скорость коррозии, с повышением циклических напряжений до 20 кг/мм2 скорость коррозии возрастает, затем дальнейшее повышение циклических напряжений приводит к линейному снижению скорости коррозии (рис. 9). В статье [29] установлено, что наибольшая скорость коррозии стали СтЗ в различных агрессивных средах (шахтная, карьерная, пресная вода, 3 % раствор хлорида натрия) имеет место при переменном погружении металла в агрессивную среду, а наименьшая скорость коррозии - при постоянном погружении.
а) - двухосный изгиб; б) - одноосный изгиб; 1, 2, 3, 4 - для образцов из стали марок Ст3, 20 45 У8
Рисунок 6. Зависимость относительной коррозии сталей от вида и уровня напряженного состояния [14]
Рисунок 7. Зависимость относительной скорости коррозии от степени пластической деформации: 1 - сталь 16 ГС подвергнутая закалке с отпуском; 2 - нормализованная сталь 16 ГС [14]
10
0.9
ОН
0.7
06
а
оч
\ • *\
0 \ 4.
\ 0 \в72
^ч. 0
Л* о
24 48 72 К
Рисунок 8. Зависимость времени до разрушения образцов от величины относительного начального напряжения: 1 - сталь марки 10; 2 - сталь марки 20 [14]
юо
о юо 200 зоо ±6", МПа
Рисунок 9. Влияние циклических напряжений на скорость коррозии стали 1Х18Н10Т в 10 % растворе (Т = 60 °С): 1 - закаленное состояние; 2 -1режимМТО; 3 - IIрежимМТО [27]
Анализ результатов приведенных и других экспериментальных исследований подтверждает, что на скорость коррозии оказывают влияние различные факторы: материал конструкции, вид эксплуатационной среды, вид и уровень напряженно-деформированного состояния металла степень его пластической деформации, температура окружающей среды, характер программы нагружения.
Поэтому при построении моделей коррозионного износа конструкций следует учитывать те факторы, которые в рассматриваемом случае могут оказать влияние на кинетику коррозионного износа.
2. О моделях коррозионного износа
К настоящему времени существует довольно большое количество моделей, описывающих кинетику коррозионных процессов на различных металлических конструкциях. В [30]: предложено все имеющиеся модели условно разделить на четыре группы:
1. Модели, описывающие коррозионные потери металла от воздействия различных факторов: времени, свойств агрессивных сред, свойств металла конструкции и т. п.
2. Модели специализированного назначения: модели атмосферной коррозии сталей различных марок; модели атмосферной коррозии алюминия и алюминиевых сплавов; модели коррозии различных материалов в морской воде т. п.
3. Вероятностные модели, базирующиеся на гипотезе, что информация, полученная на ограниченном объеме испытаний, может быть распространена на всю генеральную совокупность, в том числе на аналоги, соответствующие по тем или иным критериям экспериментальным данным.
4. Модели, основанные на исследовании фактических коррозионных потерь металла только для каждого конкретного практического случая.
Адекватность используемых математических моделей реальным процессам, как правило, целиком и полностью определяется объемом проведенных экспериментальных исследований, использованных для идентификации моделей коррозионного износа.
В общем случае на трубопровод могут действовать такие факторы, как агрессивная среда, тепловое, барическое, сейсмическое, механическое, гидрологическое, геодинамическое
и электромагнитное воздействия. Можно построить большое количество моделей, которые описывали бы влияние различных факторов в том или ином сочетании.
Далее будем рассматривать модели коррозионного износа, в которых параметром повреждения является глубина коррозионного износа [31-37].
С нашей точки зрения все модели коррозионного износа можно условно разделить на три класса детерминированные, стохастические и нечеткие. В таблице 1 для иллюстрации приведены примеры этих моделей.
Таблица 1
Классы моделей коррозионного износа (составлена авторами)
Детерминированные (феноменологические) Стохастические (вероятностные) Нечеткие (лингвистические)
<8 , - = ^ + Ы 8(г)-~ ■(г- ~пс) 2^Na-1 - v i с г - +-, Vo= / 1 , v1oE[vq; v+l v v0 f0,v0<í [v0;v+]; H(vlo) = \ ( vcp-vlo\ cosí n • + -),vloE[Vo;v+]; v V vo-voJ
<8-у°(1+ю)
V ■¥(}М1 + ко) т
<8 _ Га ж ~ У°ехр ЯТ
В этой таблице обозначено: 8-глубина коррозии, t - время, а- напряжение, Т- температура, Э - удельная энергия, р0- скорость коррозии ненапряженного металла, к - коэффициент, учитывающий влияние напряженного состояния на скорость коррозии, символ X обозначает дискретное нечёткое множество, остальные величины являются определяемыми по экспериментальным данным коэффициентами или функциями, /л - функция принадлежности
Детерминированные феноменологические модели, несмотря на более ограниченную прогнозную способность, дают возможность анализировать феномен явления во всем его многообразии, включая «запредельные» состояния и возможные аномальные явления в поведении анализируемого процесса. Нам представляется, что класс феноменологических моделей может позволить вскрывать неявные, слабо изученные явления, которые декларируются как наблюдаемые, но не формализованные. Этот класс моделей может генерировать ситуации, которые, наравне с ранее известными, не наблюдались и не анализировались, как в практических, так и в теоретических исследованиях. Феноменологические модели должны быть просты в своей исходной постановке, понятны по сути принятых ограничений, давая описание существа проблемы, без описания побочных, второстепенных эффектов, изучение которых можно отнести на последующие шаги исследования.
Среди детерминированных моделей можно выделить подгруппу, где влияние напряженного состояния не учитывается, но, однако, как уже выше отмечалось, эксперименты показывают, что напряженное состояние оказывает интенсифицирующее влияние на коррозионный износ. В таблице 2 приведен ряд моделей коррозионного износа по данным работ [34, 36]. В этих моделях все входящие величины, кроме 8, времени t, напряжения а и S, представляют собой коэффициенты, определяемые по экспериментальным данным.
Таблица 2
Виды детерминированных моделей коррозионного износа (составлена авторами)
Функциональные Дифференциальные
8 = к[1 - ехр(аг)] 8 = кгп d8 г 1г аг2 + Ьг + с &8 Га — = "0ехр- Л 0 ЯТ
8 = к \%(а + г) 8 = л/ а2 + Ьг - а ЛТ,= "о (1 + ъэ) 18 — = к8 йг
8 = ах{ь+кз] ехр(у) 8 = —5— г + Т 18 , — = а8пф 1г <18 — = аехр(-^8)
8 = агь ехр(уа) 8П г 8 = —5— г + Т 18 ( \ - = ае{с-с,,) + V, 18 / ч/ \ 18 = к ■ /(а)(Ь -8) 1г
8 ( аЛ\ ( 2к8^1 г = , - 2 1 -ехР -к V2к У V а у 12 8 16 Г1Г2 <2 + (Г1 +Г2) л +8= к%
8= 8о 1 + ехр(-5801) ^^ = аехр(-р?){ь -(Ь -1)ехр(- ус)}
Очевидно, что при моделировании коррозионного износа трубопроводов используется не весь набор моделей, а только те из них, которые наиболее корректно будут описывать имеющиеся экспериментальные данные по коррозионному износу для рассматриваемого случая.
3. О проблеме идентификации моделей коррозионного износа
Отметим, что эта проблема применительно к задаче идентификации моделей коррозионного износа впервые достаточно корректно рассмотрена в монографии [36].
Приведем решение проблемы идентификации моделей коррозионного износа по экспериментальным данным.
Процедура идентификация модели в общем случае включает в себя два этапа: выбор вида модели или структурная идентификация; нахождение коэффициентов модели или параметрическая идентификация.
Для иллюстрации результатов идентификации различных феноменологических моделей для одних и тех же экспериментальных данных были рассмотрены три вида моделей коррозионного износа без учета влияния напряженного состояния:
8 = а0 • t /^+Т) - дробно-линейная модель;
5 = <50(1 - е~г/т) - экспоненциальная модель; 8
8 = ■
'0
1 + ехр(-38п I)
0 - логистическая модель.
В этих моделях приняты обозначения: 8 - глубина коррозии, I - время, остальные величины являются определяемыми коэффициентами.
Во втором и третьем столбце таблицы 3 приведены экспериментальные данные по кинетике коррозионного износа, а в остальных столбцах приведены определенные с помощью
метода выравнивания [30] и метода наименьших квадратов значения коэффициентов для каждой из моделей, а также результаты расчета глубин коррозионного износа по этим моделям.
Таблица 3
Результаты идентификация моделей коррозионного износа (составлена авторами)
} 1], годы Эксперимент Расчет по экспоненциальной модели Расчет по дробно-линейной модели Расчет по логистической модели
8Э], мм 50, мм Т, годы Щ), мм 5, мм Т, годы 5(Ы мм 5о V 3 5(^0, мм
1 0,16 0,10 2,24 0,52 0,61 2,37 0,22 1,02 2,46 30,77 17,57 2,39
2 0,58 0,49 1,50 1,72 2,45
3 1,02 1,95 1,95 1,96 2,45
4 1,44 2,10 2,10 2,06 2,45
5 2,02 2,08 2,17 2,14 2,45
6 3,20 2,25 2,22 2,22 2,45
57 31,87 2,24 2,36 2,45
58 32,44 2,24 2,36 2,45
59 33,01 2,24 2,36 2,45
На рисунке 10 точками показаны экспериментальные данные, а цветными кривыми -графики, иллюстрирующие кинетику коррозионного износа по рассмотренным трем моделям. Как видно, на начальном этапе все модели приблизительно одинаково корректно описывают коррозионный износ.
3,00 2,50
£ 2,00 «о
I 1,50
а
о
и
ев
в 1,00
о
^
Ч -
0,50 0,00
Рисунок 10. Сопоставление теоретических кривых моделей коррозионного износа с экспериментальными данными и проверка прогнозных возможностей моделей (составлен авторами)
Но исследователей всегда интересует предсказательная возможность модели, то есть то, насколько корректно модель может прогнозировать коррозионный износ за пределами
Сопоставление теоретических кривых с экспериментальной
экспериментального интервала, который использовался для идентификации модели. Поэтому была сопоставлена предсказательная возможность моделей коррозионного износа на 33 года (срок нормативной эксплуатации трубопроводов). Результаты прогноза представлены на рис. 10. Как видно, все модели дают приблизительно одинаковую глубину коррозии, отличие составляет 3-5 %, причем большую глубину коррозионного износа предсказывает логистическая модель. Однако наш опыт применения различных моделей коррозионного износа для целей прогнозирования показывает, что возможны случаи, когда поведение моделей на базовом участке, по данным которого проводилась идентификация, может отличаться незначительно, а вот за пределами базового интервала отличие в поведении моделей может быть значительным. Поэтому при прогнозировании коррозионного износа трубопроводов на большие плечи прогноза мы рекомендуем использовать не одну, а несколько моделей и для обеспечения надежности в расчет принимать ту модель, которая дает большие глубины коррозионного износа в конце прогнозируемого периода.
4. Учет коррозионного износа при моделировании поведения трубопроводов
Для оценки влияния коррозионного износа на поведение трубопроводных конструкций следует учесть коррозионный износ при нахождении геометрических и жесткостных характеристик трубопроводов. Упругие жесткостные характеристики представляют собой произведение модуля упругости на некоторые геометрические характеристики трубопровода. В табл. 4 приведены выражения момента инерции трубопровода в случае различного возможного характера его повреждения.
Таблица 4
Геометрические характеристики трубопровода в случае равномерной коррозии
Геометрические характеристики
Равномерная коррозия изнутри
Равномерная коррозия снаружи
Равномерная коррозия изнутри и снаружи
Радиус наружный
_ к0 КН = Кср +
Кн = Кср + 8н
Радиус внутренний
Кв = Кср — ~
Кв = Кср 2+ 8в
Текущая толщина
к = к?. — 8
к = к?. — 8
к = ко — 8в — 8н
Площадь сечения т/п
А = п(2Яср + 8)(2ко — 8)
А = п(2Яср — 8)(ко — 8)
А=п[(8н — ко)(8н — 2Иср)
— 8в(2Иср
— ко + 8в)]
Осевой момент инерции отн. оси
4 =
4 =
4 =
Геометрические характеристики
Равномерная коррозия изнутри
Равномерная коррозия снаружи
Равномерная коррозия изнутри и снаружи
Осевой момент инерции отн. оси
у
1у = Ф1р) Л
1у = л
1у = л
Полярный момент инерции
I р ^ г + I у
I р 1г + I у
I р 1г + I у
Характеристики трубопровода в случае локального коррозионного износа по хорде (рис. 11) приведены в табл. 5.
Рисунок 11. Локальный коррозионный износ по хорде (составлен авторами)
Таблица 5
Геометрические характеристики трубопровода в случае локального коррозионного износа по хорде
Площадь коррозионного участка Лор.уч. = а)
Глубина коррозионного участка 5 = Ин(1 - соб^), 5 <Л
Длина коррозионного участка а Ь = 2Ян бШ — н 2
Координаты центра тяжести коррозионного участка xв=0 yв= Ян-55 8
Координаты центра тяжести сечения т/п с учетом коррозионного повреждения Х01=0 У01= -- л:(й2-й2)-^(а-5т а)
Расстояние между осями X и X1 (ян — 5 (а — эт а) к — П2 п(Я2 — — а — эт а)
Осевой момент инерции относительно оси X -Я' -Я' Я'( . ал 1х -—-------§"(а — эта+ 2 эта •эт2-)
Осевой момент инерции относительно оси X! -Я' „ „ /-Я' „ \ + -№ — (■+ -Я'к2) — 1 — (а — эт а + 2 эт а • эт.2—) Я2 /5 \2\ + ^(а — эта)^Ян — -5 + к) )
Осевой момент инерции относительно оси У -Я' -Я' Я' ( , а\ 1у — —;---;--— [3а — 3sinа —2 эта • эт2 —) у 4 4 24\ 2)
Полярный момент инерции — ^х-1 + !у
Заключение
Анализ результатов приведенных и других экспериментальных исследований позволил установить, что на скорость коррозии оказывают влияние различные факторы: материал конструкции, вид эксплуатационной среды, вид и уровень напряженно-деформированного состояния металла, степень его пластической деформации, температура окружающей среды, характер программы нагружения. Поэтому при построении моделей коррозионного износа конструкций следует учитывать те факторы, которые в рассматриваемом случае могут оказать определяющее влияние на кинетику коррозионного износа.
Предсказательная возможность рассмотренных моделей коррозионного износа показала, что все модели дают приблизительно одинаковую глубину коррозии. Немного большую глубину коррозионного износа предсказывает логистическая модель. При прогнозировании коррозионного износа трубопроводов на большие плечи прогноза рекомендуется использовать не одну, а несколько моделей и для обеспечения надежности в расчет принимать ту модель, которая дает большие глубины коррозионного износа в конце прогнозируемого периода.
Также установлено, что немаловажным фактором для оценки влияния коррозионного износа на поведение трубопроводных конструкций является учет коррозионного износа при нахождении геометрических и жесткостных характеристик трубопроводов. Приведена таблица с выражениями моментов инерции трубопровода в случае различного возможного характера его повреждения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Овчинников И. Г., Овчинников И. И., Баширзаде С. Р. Прогнозирование поведения трубопроводных конструкций в сложных грунтово-геологических условиях. Часть 1. Обобщенная модель деформирования трубопровода // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 8, №4 (2016) http://naukovedenie.ru /PDFZ60TVN416.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18. 19.
Баширзаде С. Р., Овчинников И. Г. Прогнозирование поведения трубопроводных конструкций в сложных грунтово-геологических условиях. Часть 2. Модели взаимодействия грунта с трубопроводом // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 9, №1 (2017) http://naukovedenie.ru/PDF/99TVN117.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ. с. 1-18.
Коррозия. Справ. изд. / Под ред. Л. Д. Шрайера. Пер. с англ. - М.: Металлургия, 1981. - 632 с.
Ву Линь Вуй., Стрекалов П. В. и др. Природа продуктов коррозии, образующихся на стали во влажном тропическом климате Вьетнама // Защита металлов. - 1983, т. 19, №1, - с. 40-46.
Голубев А. И., Кадырев М. Х. Прогнозирование коррозии металлов в атмосферных условиях. - М.: ГОСИНТИ, 1967. - 237 с.
Михайловский Ю. Н., Кларк Г. Б. и др. Расчет скорости атмосферной коррозии алюминия и его сплавов в различных климатических зонах по метеорологическим параметрам // Защита металлов, - 1973, т. 9, № 3, - с. 264-269. Михайловский Ю. Н., Соколов Н. А. Прогнозирование коррозионной стойкости металлов и сплавов в промышленных атмосферах // Защита металлов, - 1981, т.17, № 4, - с. 431-436.
Орешкин С. В., Васильев А. А. Статистические характеристики отказов лакокрасочных покрытий // Проблемы надежности в строительном проектировании. - Свердловск, Изд-во УПИ, 1972. - с. 158-163. Наумова Г. А., Овчинников И. Г. Расчеты на прочность сложных стержневых и трубопроводных конструкций с учетом коррозионных повреждений. СГТУ. Саратов. 2000. 227 с.
Шувахин А. А., Михайловский Ю. И., Шаронова Н. Ф., Седова В. С. Моделирование в камерах искусственного климата атмосферной коррозии металла и ее ускорение посредством увеличения температуры // Защита металла, 1977, т. 13, № 2. - с. 159-163.
Отс А. А., Томанн Э. Л., Тоуарт Р. В. Исследование высокотемпературной коррозии котельных сталей с учетом первоначальной стадии процесса // Теплоэнергетика. - М.: Энергоатомиздат, 1982, №11. - с. 22-27. Uhlig H. Corrosion Handbook. - N. Y. 1948. - 248 p.
Гутман Э. М. Механохимия металлов и защита от коррозии. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1981-270 с.
Гутман Э. М. Прочность газопромысловых труб в условиях коррозионного износа. - М. "Недра", 1984, 75 с.
Гутман Э. М., Зайнуллин Р. С., Зарипов Р. А. Долговечность сосудов высокого
давления в условиях механохимической коррозии // Коррозия и защита в
нефтегазовой промышленности. ВНИИОЭМГ, 1977, - №9. - с. 3-5.
Гутман Э. М., Зайнуллин Р. С., Зарипов Р. А. Кинетика механохимического
разрушения и долговечность растянутых конструктивных элементов при
упругопластических деформациях // ФХММ, 1984, №2, - с. 14-17.
Слесарев О. М., Ядовин С. Ф. Распределение напряжений в оболочках корпусных
конструкций, получивших коррозионные повреждения // Тезисы докладов
конференции по повреждениям и эксплуатационной надежности судовых
конструкций. - Владивосток - 1972, - с. 137-140.
Зарецкий Е. М. Влияние деформации на коррозию металлов // Журнал прикладной химии, 1951, 115. с. 61-63.
Кадырбеков Б. А. Феноменологические модели коррозионно-механических повреждений // Защита от коррозии металлоконструкций, коммуникаций и
технологического оборудования: Тезисы докладов У респ. конф. - Алма-Ата, 1984, - с. 88.
20. Павлов П. А., Кадырбеков Б. А., Борисович В. В. Расчетные модели для оценки прочности сталей при равномерном коррозионно-механическом износе и коррозионном растрескивании // Расчет элементов конструкций, подвергающихся воздействию агрессивных сред: Сб. статей. - Саратов, 1985. - с. 23-26.
21. Палов П. А. Механические свойства и прочность материалов. - Л., 1980. - 175 с.
22. Павлов П. А. Некоторые обобщения в теории накопления механических повреждений элемента материала // Прочность материалов и конструкций: Труды ЛПИ. - Л., 1978. - № 365. - с. 8-13.
23. Зайнуллин Р. С. К методике коррозионных испытаний металла при двухосном напряженном состоянии. - Львов, 1983, 10 с. Рукопись представлена ред. журн. ФХММ. АН УССР. Деп. в ВИНИТИ 2 февраля 1983 г., №695-83.
24. Зайнуллин Р. С. К методике коррозионных испытаний образцов при изгибе // Нефтяная промышленность, сер. Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности, - М., 1983, М. - с. 3-4.
25. Ажогин Ф. Ф. Коррозионное растрескивание и защита высокопрочных сталей. -М.: Металлургия, 1974. - 256 с.
26. Карпенко Г. В., Василенко И. И. Коррозионное растрескивание сталей. - К.: Техника, 1971-192 с.
27. Иванов С. С. О влиянии циклитических напряжений на скорость коррозии в кислой среде // ФХММ, - М.,1977, вып.13, №5. - с. 108-109.
28. Овчинников, И. И. Влияние программы нагружения на коррозионно-механическое поведение круглых пластинок / И. И. Овчинников // Интернет-журнал "Науковедение" №4, 2012. 6 с.
29. Минаева В. А., Пауль Н. И., Джусубалиева Д. М. Влияние способа воздействия агрессивной среды на коррозию стальных конструкций // Повышение долговечности строительных конструкций - Караганда, 1985. с. 12-16.
30. Литвин, И. Е. Оценка показателей надежности магистральных трубопроводов / И. Е. Литвин, В. Н. Аликин. - М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2003. - 167 с.
31. Петров В. В., Овчинников И. Г., Шихов Ю. М. Расчет элементов конструкций, взаимодействующих с агрессивной средой (монография). Изд-во СГУ, 1987. 228 с.
32. Овчинников И. Г., Хадеев В. М. Расчет конструкций, подверженных коррозионному износу. Иваново, 1991, (ИИСИ, СПИ). 102 с.
33. Овчинников И. Г., Айнабеков А. И., Кудайбергенов Н. Б. Инженерные методы расчета конструкций, эксплуатирующихся в агрессивных средах. Изд-во КазХТИ, Шымкент, 1994. 131 с.
34. Овчинников И. И., Наумова Г. А. Накопление повреждений в стержневых и пластинчатых армированных конструкциях, взаимодействующих с агрессивными средами. Волгогр. гос. архит. - строит. ун-т. Волгоград. Изд - во ВолгГАСУ. 2007. 272 с.
35. Кабанин В. В., Наумова Г. А., Овчинников И. И. Прочность оболочек вращения, подвергающихся коррозионному износу в неоднородном поле температур. Волгогр. гос. архит. - строит. ун-т. Волгоград. Изд - во ВолгГАСУ. 2007. 108 с.
36. Овчинников И. И., Овчинников И. Г. Идентификация и верификация моделей коррозионных и деформационных процессов. Саратов: СГТУ, 2014. 164 с.
37. Овчинников И. И., Мигунов В. Н., Овчинников И. Г. Моделирование кинетики деформирования армированных конструкций в специальных эксплуатационных средах - Пенза, ПГУАС, 2014. - 280 с.
Bashirzade Samir Rafail ogly
Yuri Gagarin state technical university of Saratov, Russia, Saratov
E-mail: [email protected]
Ovchinnikov Igor Georgievich
National research nuclear university Moscow engineering physics institute Balakovo institute of engineering and technology (branch), Russia, Balakovo
Yuri Gagarin state technical university of Saratov, Russia, Saratov Perm national research polytechnic university, Russia, Perm
E-mail: [email protected]
Ovchinnikov Ilya Igorevich
Yuri Gagarin state technical university of Saratov, Russia, Saratov Moscow state automobile & road technical university Sochi branch, Russia, Sochi E-mail: [email protected]
Predicting the behavior of pipeline structures in complex soil and geological conditions. Part 3. Taking into account the corrosive wear influence
Abstract. Experimental data on the kinetics of corrosion of metal structures and the factors affecting it are specified in article. Analysis of experimental results has allowed to establish that the corrosion rate influenced by: material of construction, type of operating environment, type and level of the stress-strain state of the metal, the degree of plastic deformation, ambient temperature, type of program loading. In the process of constructing models of structures corrosion deterioration we should consider the factors that can have an effect on the kinetics of corrosion. Modeling of the corrosion wear of pipelines is carried out not through the entire set of models, and only one of those who will be most correct to describe the available experimental data on corrosion in this case. In the process of calculating the geometrical and stiffness characteristics of pipelines it is important to consider corrosion. Data on the moments of inertia of the pipeline sections for some types of corrosion damage are given.
Keywords: generalized model of pipeline; structural element model; pipeline string; bar; shell; material model; a corrosive wear model; durability
