Проектирование, выбор материального исполнения и технологии изготовления оборудования и трубопроводов системы транспорта углеводородов всегда базировались на традиционных нормативных требованиях к прочности элементов системы, полученных на основе классических расчетов. Однако такой подход не позволил избежать значительного количества отказов трубопроводного оборудования на всех этапах его жизненного цикла, что потребовало дальнейшего развития как существующих детерминированных расчетов, так и обоснование перехода к новым статистическим и вероятностным расчетам, позволяющим учитывать такие факторы, как временя эксплуатации, цикличность нагружения, реальное напряженно-деформированное состояние, динамика механических характеристик элементов системы транспорта и возможная анизотропия их свойств. Предложенные подходы позволили снизить существующие детерминированные показатели запаса прочности для оболочковых и корпусных конструкций без снижения надежности системы транспорта углеводородов и получить значительный экономический эффект. Дальнейшая оптимизация показателей запаса прочности и оценки работоспособности функциональных конструкций невозможна без расширения базы данных.
Оценка работоспособности таких сложных и тяжело нагруженных конструкций как плунжерные насосы всегда связана с неопределенностью из-за наличия большого количества элементов конструкции, в равной степени ответственных за наступление предельного состояния объекта при нагружении. Так, разброс показателей предела текучести стали 34ХН3М, из которой изготавливаются корпуса плунжерных насосов, может достигать 20%. Технология изготовления плунжера включает операцию наплавки с последующим плазменным напылением на рабочую поверхность плунжера высокопрочных, износостойких материалов. Применительно к таким элементам конструкции детерминированные подходы оценки прочности должны быть дополнены статистическими и вероятностными методами. Анализ химического состава и механических характеристик деталей плунжерного насоса позволил ранжировать детали по степени износа и уровню изменений физико-механических характеристик в процессе длительной эксплуатации. Выявлены и детали, износ или изменения в несущей способности которых с наибольшей вероятностью приведут к остановке работы плунжерного насоса.
Список литературы
1. Анализ напряженно-деформированных и предельных состояний в экстремально нагруженных зонах машин и конструкций / Н.А. Махутов [и др.] // Чебышевский сборник. – 2017. – №3 (18). – С. 394–416.
2. Неганов Д.А. Анализ поврежденности и прочности длительно функционирующего нефтегазохимического оборудования // Нефтегазовое дело. – 2020. – № 2 (18). – С. 105–111.
3. Ланчаков Г.А., Зорин Е.Е., Степаненко А.И. Коррозионно-механическая прочность и статистика отказов трубопроводов // Газовая промышленность, 1991. – № 10. – С. 14–164.
4. Махутов Н.А., Гаделин М.М., Неганов Д.А. Риски и безопасность энергетического оборудования // Электрические станции. – 2017. – № 2. – С. 2–9.
5. Неганов Д.А., Гончаров Н.Г. Исследование дефектов литых корпусных деталей насосов и разработка технологии их ремонта // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2016. – № 5. – С. 84–89.
6. Зорин Е.Е., Ланчаков Г.А., Степаненко А.И. Работоспособность трубопроводов. Ч. 1. Расчетная и эксплуатационная надежность. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр». – 244 с.
