The article proposes a model of fatigue defect growth obtained on the basis of the analysis of the three-dimensional stress state at the apex of the corrosion defect. To study the stress-strain state the actual operational loads of the pipeline were simulated by the finite element method. The scientific novelty of the study is that when developing a model of fatigue defect growth, it is assumed that the growth of the defect, which develops by the opening fracture mode, is controlled only by normal stresses. In one loading cycle, the intensity of the fracture process is determined by both the maximum tensile stresses during the loading period and the maximum compressive stresses during the unloading period. Based on the assumptions made, it has been established that the growth rate of fatigue defects of corrosion origin depends on the magnitude of the coefficient of the average stresses change ahead of the crack front during full loading cycle.

A method is proposed for predicting the growth of surface cracks in the wall of a main pipeline under the action of exploitative forces. An elastoplastic model for the growth of surface cracks under biaxial loading is described using steel 20 as an example. Using the ANSYS program, a crack growth modeling algorithm has been developed which takes into account residual stresses. The forms and magnitudes of crack opening for variable cycles of pipeline loading are determined. The influence of the stress state before the crack tip at variable loads on the growth rate of cracks has been established. The effect of overload cycles on crack growth is researched. A method for predicting the development of cracks according to the internal diagnostics of the pipeline and monitoring their loading is described.

Омский государственный технический университет, г. Омск 2 АО «Транснефть-Западная Сибирь», г. Омск оЦенКА рАзВития роСтА трещин В МАгиСтрАльноМ трУбопроВоДе нА оСноВе УпрУгоплАСтичеСКой МоДели Предложен метод прогнозирования роста поверхностных трещин в стенке магистрального трубопровода под действием эксплуатационных нагрузок. Описана упругопластическая модель роста поверхностных трещин при двухосном нагружении на примере стали 20. В программе ANSYS разработан алгоритм моделирования роста трещин с учетом остаточных напряжений. Определены формы и величины раскрытия трещин при изменяющихся циклах нагружения трубопровода. Установлена зависимость скорости роста трещин при изменяющихся нагрузках от напряженного состояния впереди вершины трещины. Исследовано влияние циклов перегрузки на рост трещин. Описана методика предсказания развития трещин по данным внутритрубной диагностики и мониторинга нагружения трубопровода. Ключевые слова: поверхностная трещина, магистральный трубопровод, метод конечных элементов, скорость роста трещины, циклы перегрузки, коэффициент изменения средних напряжений, прогнозирование роста трещин.

No abstract

1 Омский государственный технический университет, г. Омск 2 АО «Транснефть-Западная Сибирь», г. Омск АнАлиЗ неСущей СпОСОбнОСТи мАгистрАльного трУБоПроВоДА При нАличии ДефеКтоВ кОррОЗиОннОгО прОиСхОждения представлена математическая модель, позволяющая моделировать усталостные дефекты коррозионного происхождения на магистральных трубопроводах. предложен метод оценки трещиностойкости стенки магистрального трубопровода с коррозионным дефектом. Моделирование трещины выполнено с помощью метода конечных элементов в рамках упругой механики разрушения и реализовано в программе ANSYS Workbench. ключевые слова: коррозионный дефект, поверхностная трещина, метод конечных элементов, кольцевые напряжения. Введение. Для обеспечения безостановочной работы магистральных трубопроводов необходимо эффективно оценивать остаточный ресурс трубопроводов. В реальных условиях эксплуатации на магистральных трубопроводах наблюдаются дефекты как эксплуатационного (дефекты, возникающие в процессе ремонтно-восстановительных работ, например, задиры, риски и т.д.), так и усталостного характера (дефекты, возникающие под действием циклических нагрузок). В процессе эксплуатации трубопроводных систем происходят структурные изменения трубных сталей [1]. Это обусловлено тем, что металл труб находится под нагрузкой: статической и циклической. Под воздействием циклических нагрузок происходит деформационное старение трубных сталей, приводящее к снижению их сопротивляемости и хрупкому разрушению. Наличие в стенке трубопровода концентраторов напряжений, которые в процессе эксплуатации превращаются в усталостные трещины, в процессе эксплуатации требует оценки безопасной работы под действием переменных нагрузок [2]. Как показывает анализ эксплуатации магистральных трубопроводов (МТ) [3], дефекты коррозионного происхождения представляют значительную опасность для целостности стенки трубопроводов и занимают около 30 % от общего количества дефектов (рис. 1). Постановка задачи. Принято, что: 1. Коррозионный дефект считается потерей металла, остаточное давление разрушения определяется на основе анализа предельного состояния. 2. Коррозионный дефект можно смоделировать как трещиноподобный дефект, а силу, про-