Оцінка надійності та прогнозування ресурсу елементів трубопроводу з урахуванням процесів накопичення втоми та розвитку корозії

ОЦІНКА НАДІЙНОСТІ ТА ПРОГНОЗУВАННЯ РЕСУРСУ ЕЛЕМЕНТІВ ТРУБОПРОВОДУ З УРАХУВАННЯМ ПРОЦЕСІВ НАКОПИЧЕННЯ ВТОМИ ТА РОЗВИТКУ КОРОЗІЇ

EVALUATION AND FORECASTING OF RESOURCE ELEMENTS OF THE PIPELINE TAKING INTO ACCOUNT THE PROCESSES OF ACCUMULATION OF FATIGUE AND CORROSION DEVELOPMENT

Сторінки: 46-52. Номер: №1, 2019 (269)
Автори:
К.Є. ПОТОПАЛЬСЬКА, О.О. ЛАРІН
Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”
K.E. POTOPALSKA, О.О. LARIN
National Technical University “Kharkov Polytechnic Institute”
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2019-269-1-46-52
Рецензія/Peer review : 07.12.2018 р.
Надрукована/Printed : 15.02.2019 р.

Анотація мовою оригіналу

В даній роботі проводиться аналіз впливу об’ємного поверхневого корозійного дефекту та втомних пошкоджень на надійність коліна магістрального трубопроводу. Для цього було створено параметричну модель трубопроводу з корозійним дефектом, що розвивається стохастично та підпорядковується лог-нормальному закону розподілення. На основі побудованої моделі було проведено серію типових розрахунків для визначення НДС трубопроводу з дефектом, який відповідає різним термінам експлуатації. З використанням отриманих даних для НДС конструкції та розробленої математичної моделі для визначення накопичення втомних пошкоджень отримано параметр пошкоджуваності та ймовірність безвідмовної роботи для конструкції при різному значенні внутрішнього навантаження та з дефектом, який відповідає різним термінам експлуатації.
Ключові слова: корозія, магістральний трубопровід, втома, надійність, стохастичність.

Розширена анотація англійською мовою

The aim of the research – to analyze of the influence of a volumetric surface corrosion defect and fatigue damage on the reliability of the main pipeline’s elbow. The parametric model of defected pipeline was created. Volumetric corrosion defect is modelled as stochastically developing and obeys to the lognormal distribution law. Based on the constructed model, series of typical calculations were conducted for determining the stress-strain state of the pipeline with defect that corresponds to different operation terms. Using the obtained data for the construction stress-strain state and the developed mathematical model for determining the accumulation of fatigue damage, the damage parameter and probability of failure operation for the design at different values of the internal loading and with a defect that corresponds to different terms of operation was received. It has been determined a probability of failure during the operation of a damaged pipeline’s elbow with the maximum possible load in all relevant areas.
Key words: corrosion, main pipeline, fatigue, reliability, stochasticity.

References

1. Cunha D.J.S. et al. Fatigue analysis of corroded pipelines subjected to pressure and temperature loadings // Int. J. Press. Vessel. Pip. Elsevier Ltd. – 2014. – Vol. 113. – P. 15–24.
2. Mansor N.I.I. et al. A review of the fatigue failure mechanism of metallic materials under a corroded environment // Eng. Fail. Anal. Elsevier Ltd. – 2014. – Vol. 42. – P. 353–365.
3. Jaoude A.A. et al. Lifetime analytic prognostic for petrochemical pipes subject to fatigue // IFAC Proceedings Volumes (IFAC-PapersOnline). IFAC. – 2012. – Vol. 8, № PART 1. – Р. 707-713.
4. Poberezhnyi L. et al. Fatigue and failure of steel of offshore gas pipeline after the laying operation // Arch. Civ. Mech. Eng. Politechnika Wrocławska. – 2016. – Vol. 16, № 3. – P. 524–536.
5. Fatoba O., Akid R. Low cycle fatigue behaviour of API 5L X65 pipeline steel at room temperature // Procedia Eng. Elsevier B.V. – 2014. – Vol. 74. – P. 279–286.
6. Papadopoulos G.A., Davidov Y.A., Vodenicharov S.B. Low-cycle fatigue loading of BDS 25G pipeline steel // Theor. Appl. Fract. Mech. – 1998. – Vol. 30, № 2. – P. 133–137.
7. Pinheiro B. de C., Pasqualino I.P. Fatigue analysis of damaged steel pipelines under cyclic internal pressure // Int. J. Fatigue. Elsevier Ltd. – 2009. – Vol. 31, № 5. – P. 962–973.
8. Takahashi K. et al. Experimental study of low-cycle fatigue of pipe elbows with local wall thinning and life estimation using finite element analysis // Int. J. Press. Vessel. Pip. Elsevier Ltd. – 2010. – Vol. 87, № 5. – P. 211–219.
9. Takahashi K. et al. Low cycle fatigue behaviors of elbow pipe with local wall thinning // Nucl. Des. – 2009. – Vol. 239, № 12. – P. 2719–2727.
10. Lemaitre J. A course on damage mechanics / J. Lemaitre. – Berlin, Heidelberg : Springer Berlin Heidelberg, 1996.