Передельский Виктор Андреевич, аспирант кафедры «Машины и автоматизация сварочного производства»
344003, г. Ростов-на- Дону, пл. Гагарина, 1
Peredelsky, Viktor A., postgraduate student of the Machines and Welding Fabrication Automation Department
1, Gagarin sq., Rostov-on-Don, 344003
Харченко Виктор Яковлевич, преподаватель кафедры «Машины и автоматизация сварочного производства», кандидат технических наук, доцент
344003, г. Ростов-на- Дону, пл. Гагарина, 1
Harchenko, Viktor Y., lecturer of the Machines and Welding Fabrication Automation Department, Cand. Sci. (Eng.), associate professor
1, Gagarin sq., Rostov-on-Don, 344003
Черногоров Анатолий Лаврович, преподаватель кафедры «Машины и автоматизация сварочного производства», кандидат технических наук, доцент
344003, г. Ростов-на- Дону, пл. Гагарина, 1
Chernogorov, Anatoly L., lecturer of the Machines and Welding Fabrication Automation Department, Cand.Sci. (Eng.), associate professor
1, Gagarin sq., Rostov-on-Don, 344003
Tihonov, Sergey V., welding engineer
bldg. 14, 5, 2-ya Baumanskaya ul., Moscow, 105005
Introduction. The research materials devoted to the operability assurance of welded structures of hazardous technical devices — components of oil and gas production equipment are summarized. The factors determining the operational strength of welded joints and structures are systematized and diagrammed. The causes for the decrease in their service properties are described. We have defined the role of volumetric and crack-like welding defects, which were not detected during quality control at the manufacturing stage and in determining the residual life while in operation, in ensuring the life cycle of the structure. Measures to improve the practice of detecting crack-like defects under visual- and-dimensional and ultrasonic methods of quality control of welded joints are proposed.
Materials and Methods. In accordance with SNiP 2.05.06–85, the structures of main oil and gas pipelines, vertical cylindrical tanks, and other oil and gas production equipment (OGPE) are made of dead-killed and semikilled low- carbon and low-alloy steels with tensile strength of up to 686.5 MPa. Regardless of the class and strength level of steel, it should be well welded by all methods prescribed by standard process documentation (SPD). At the same time, regardless of the state of supply, the carbon equivalent Сэкв should not exceed 0.46 %. The research methods are calculation-experimental ones. To calculate the stress-strain state of welded joints, the following methods were used:
Methods of mathematical statistics were used to estimate the geometric dimensions of crack-like welding defects. Welding defects were detected by standard quality control methods prescribed by the SPD and GOST standards.
Results. Welded structures operating in the fatigue mode are considered. Some factors characteristic of welded joints are analyzed. It is shown how they affect the formation of strength performance properties. The role of dangerous crack-like defects, which with high probability can be formed in welded joints in the manufacture of structures and during operation, is established. Often, the reason is a decrease in mechanical properties due to aging and loss of plasticity caused by accidental mechanical actions. Note that it is impossible to identify these defects by existing quality control methods, both during the control process under production and during diagnostics while in operation. This reduces the accuracy of predicting the operational life of the welded structure.
Discussion and Conclusion. It is proposed to include the following requirements in the SPD:
However, the reliability of detection of such defects by the control methods used remains low due to the human factor. To increase the reliability of detection of sharp crack-like defects, the directions of improvement of ultrasonic quality control of welded joints are determined.
Введение. Обобщены материалы исследований, посвященных обеспечению работоспособности сварных конструкций опасных технических устройств — элементов нефтегазодобывающего оборудования. Систематизированы и представлены в виде схемы факторы, определяющие эксплуатационную прочность сварных соединений и конструкций. Описаны причины снижения их эксплуатационных свойств. Определена роль в обеспечении жизненного цикла конструкции объемных и трещиноподобных дефектов сварки, не обнаруженных при контроле качества на стадии изготовления и при определении остаточного ресурса в процессе эксплуатации. Предложены меры по улучшению практики выявления трещиноподобных дефектов при визуально-измерительном и ультразвуковом методах контроля качества сварных соединений.
Материалы и методы. В соответствии со СНиП 2.05.06–85 конструкции магистральных нефтегазопроводов, вертикальных цилиндрических резервуаров и другого нефтегазодобывающего оборудования (НГДО) изготавливают из спокойных и полуспокойных низкоуглеродистых и низколегированных сталей с временным сопротивлением до 686,5 МПа. Независимо от класса и уровня прочности стали должны хорошо свариваться всеми способами, предписанными нормативно-техническими документами (НТД). При этом независимо от состояния поставки эквивалент углерода Сэкв не должен превышать 0,46 %. Методы исследований — расчетно-экспериментальные. Для вычисления напряженно-деформированного состояния сварных соединений применялись методы:
При оценке геометрических размеров трещиноподобных дефектов сварки задействованы методы математической статистики. Дефекты сварки выявлялись стандартными методами контроля качества, предписанными НТД и ГОСТами.
Результаты исследования. Рассмотрены сварные конструкции, работающие в режиме усталости. Проанализированы некоторые характерные для сварных соединений факторы. Показано, как они влияют на формирование прочностных эксплуатационных свойств. Установлена роль опасных трещиноподобных дефектов, которые с высокой вероятностью могут образовываться в сварных соединениях при изготовлении конструкций и при эксплуатации. Часто причиной является снижение показателей механических свойств из-за старения и потери пластичности вследствие случайных механических воздействий. Отмечено, что невозможно выявлять эти дефекты существующими методами контроля качества, как в процессе контроля при производстве, так и при диагностировании в процессе эксплуатации. Это снижает точность прогнозирования эксплуатационного ресурса работы сварной конструкции.
Обсуждение и заключение. Предложено внести в НТД требования:
Однако достоверность выявления таких дефектов применяемыми методами контроля остается низкой из-за человеческого фактора. Для повышения достоверности выявления острых трещиноподобных дефектов определены направления совершенствования ультразвукового контроля качества сварных соединений.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.