Оценка работоспособности магистрального трубопровода с локальным утонением стенки при ремонте дуговой наплавкой

Abstract

Сварочная наплавка является одним из наиболее рациональных методов ремонта магистральных трубопроводов без вывода из эксплуатации, особенно, в случае необходимости устранения типичных дефектов локальной коррозионной потери металла. При этом использование сварки на трубопроводе, находящемся под высоким внутренним давлением, предполагает тщательную оптимизацию технологических параметров данного процесса с позиции безопасности и эффективности ремонтно-восстановительных работ, в том числе, на основе результатов моделирования кинетики физико-механических процессов при этом. В рамках настоящей работы разработан комплекс средств математического моделирования процесса многопроходной сварочной наплавки дефектов утонения элементов магистральных трубопроводов с целью прогнозирования их технологической прочности и остаточного ресурса после ремонта. Для этого реализован комплексный подход численного анализа кинетики температур, напряженно-деформированного состояния и процессов вязкого разрушения материала трубопровода. Предложен численный критерий, позволяющий с небольшой консервативностью прогнозировать формирование состояния конструкции, близкого к предельному, а также гарантировать необходимую несущую способность трубопровода после устранения обнаруженного дефекта несплошности. На примере многопроходной сварочной наплавки недопустимого дефекта утонения стенки магистрального трубопровода исследованы характерные особенности влияния основных технологических параметров на технологическую прочность конструкции и ее остаточный ресурс.

Welding surfacing is one of the most rational methods of repairing the main pipelines without taking them out of service, particularly in the case of the need to eliminate typical defects of local metal loss through corrosion. Here welding application on a pipeline, which is at high internal pressure, envisages a thorough optimization of technological parameters of this process in terms of safety and effectiveness of repair-and-renewal operations, in particular, on the base of the results of modeling the occurring physico-mechanical processes kinetics. In this study a package of tools was developed for mathematical modeling of the process of multipass welding surfacing of thinning defects of the main pipeline elements to predict their technological strength and post-repair residual life. For this purpose an integrated approach of numerical analysis of the kinetics of temperatures, stress-strain state and processes of tough fracture of pipeline material has been implemented. A numerical criterion has been proposed, which allows, with a slight conservatism, prediction of formation of structure state, close to the limiting one, as well as guaranteeing the required load-carrying capacity of the pipeline, after repair of the detected defect of discontinuity type. The case of multipass surfacing repair of an inadmissible defect of the main pipeline wall thinning was used to study the characteristic peculiarities of the influence of the main technological parameters on the structure technological strength and its residual life.