Dissertations / Theses on the topic 'Магістральний трубопровод'

Розроблено математичні моделі та методи оцінки напружено-деформованого стану (ПДС) потенційно небезпечних ділянок магістральних нафтогазопроводів, що експлуатуються в складних умовах і за наявності пластичних деформацій. Застосовано новий підхід до розв’язання задачі про пружнопластичний стан труб у загальному випадку комбінованого навантаження внутрішнім тиском, розтягом (стиском), згином та крученням, що грунтується на безмоментній теорії циліндричних оболонок і деформаційній теорії пластичності. Запропоновано ефективні методи визначення НДС та характеристик жорсткості за межею пружності прямолінійних елементів трубопроводів, у тому числі з урахуванням сплющування поперечного перерізу. Проведено експериментальну перевірку розроблених моделей у лабораторних та натурних умовах. Створено комплексні розрахунково-експериментальні методи оцінки НДС балкових переходів у гористій місцевості та висячих переходів великої довжини, у тому числі з урахуванням наявності пластично-деформованих зон, за результатами вимірювання їх статичних і геометричних параметрів. Уточнено методику визначення НДС ділянок підземних трубопроводів під час механізованого капітального ремонту з заміною ізоляційного покриття в траншеї, шляхом урахування піддатливості грунту на суміжних з підкопаною частиною ділянках та впливу поздовжньої стискальної сили. Поставлено та розв’язано задачу про поздовжньо-поперечний згин та втрату стійкості ділянки трубопроводу, що працює за наявності поздовжньої стискальної сили, під час її підняття з рівної основи. Досліджено вплив пластичних деформацій на випинання та втрату стійкості відкритих ділянок магістральних трубопроводів.
На основе комплексного подхода разработаны и апробированы на действующих нефтегазопроводах расчетно-экспериментальные методы определения напряженно-деформированного состояния (НДС) потенциально опасных участков магистральных трубопроводов, работающих при повышенных уровнях напряжений. Применен новый подход к решению задач упругопластического состояния груб при действии внутреннего давления, растяжения (сжатия), изгиба и кручения в рамках безмоментной теории цилиндрических оболочек и деформационной теории пластичности. Предложены эффективные методы определения НДС и характеристик жесткости прямолинейных элементов трубопроводов. Указанный подход включает: графоаналитический метод при графически заданной диаграмме деформирования; аналитически-числовой метод для трубы с неравномерной толщиной стенки; формулы для изгибающего момента при изгибе трубы с днищами и при изгибе с кручением для случая степенной аппроксимации; рекуррентные формулы, описывающие предельное состояние трубы с днищами под давлением при поперечном изгибе. Уточнена методика определения НДС участков подземных трубопроводов при механизированном капремонте с заменой изоляционного покрытия в траншее, путем учета податливости грунта на смежных с подкопанной зоной участках и влияния продольной сжимающей силы. На основе этой методики, которая хорошо подтверждается натурными опытами, создан расчетно-экспериментальный метод контроля дополнительных продольных напряжений, возникающих при выполнении ремонтных робот. Поставлена и решена задача продольно-поперечного изгиба и потери устойчивости участка трубопровода, работающею при наличии продольной сжимающей силы, при подъеме с равного основания. Получены расчетные зависимости между силой и высотой подъема и исходным значением продольной силы. Определены условия, при которых подъем переходит в самовыпучивание. Исследовано влияние пластических деформаций на потерю устойчивости открытых участков магистральных трубопроводов. Установлено, что применение линейно-упругой модели при расчетах на устойчивость трубопроводов больших диаметров даег завышенные значения критической силы.
Mathematical models and methods of stress-strain state assessment for hazardous oil and gas pipeline sections were developed when plastic deformations occurred. A new approach was proposed for solving problems concerning the elastic-plastic state of pipes subjected to combined loads such as internal pressure, tension (compression), and bending with torsion. That approach was based on the membrane theory of cylindrical shells and the deformational theory of plasticity. Effective methods were proposed forevaluation stress-strain state and stiffness characteristics beyond limit of elasticity for straight pipeline elements taking into account cross section flattening. Experimental tests on the developed methods were conducted in the laboratory and in the field. Complex methods of stress-strain state assessment for pipeline spans in highlands and pipeline spans were developed using calculation and experimentation. Plastically deformed zones were included in these methods and calculations by using results of static and geometric parameters. The method of determining the stress-strain state of underground pipeline sections during major repair operations, including the replacement of the insulating covering in the trench, was improved by ascertaining soil resistance on adjacent sections and by verify ing the influence of longitudinal force. The bending and collapse problems of the pipeline sections which operate under longitudinal compressive force during their elevation from the plane base were set and solved. The influence of plastic deformations on buckling of the open sections of the trunk pipelines was investigated.

Дисертацію присвячено розвиткові розрахунково-експериментального методу визначення залишкових технологічних напружень у магістральних трубопроводах з метою врахування нерівномірності їх розподілу під давачами приладів для вимірювання усереднених характеристик напружень фізичними методами та структурно-фазових змін в зоні термічного впливу і оцінці напруженого стану в околі зварних з’єднань кільцевим швом за наявності корозійних дефектів. Розроблено математичну модель і програмне забезпечення для діагностування напруженого стану в зварених кільцевим швом без попередньої обробки країв труб. Вона ґрунтується на розв’язанні обернених задач теорії оболонок з власними деформаціями і використанні експериментальної інформації, здобутої фізичними методами. З використанням методу скінченних елементів в рамках просторової задачі теорії пружності для труби з дефектом у вигляді пів-еліпсоїда обертання розроблено методику розрахунку концентрації напружень біля дефектів типу виразок-каверн і оцінено вплив залишкових напружень на величину коефіцієнта запасу міцності трубопроводу з корозійними пошкодженнями.
Диссертация посвящена развитию расчетно-экспериментального метода определения остаточных технологических напряжений в магистральных трубопроводах с целью учета неравномерности их распределения под датчиками приборов для измерения усредненных характеристик напряжений физическими методами, а также структурно-фазовых изменений в зоне термического влияния и оценке напряженного состояния в области сварных соединений кольцевым швом при наличии коррозионных дефектов. Для оценки максимальных напряжений, обусловленных наличием дефектов, записана обобщающая формула в виде линейной функции от кольцевого и осевого напряжений в трубопроводе. Для определения коэффициентов концентрации напряжений получены инженерные формулы, относительная погрешность которых находится в пределах 8-10%.
The dissertation develops a calculation-experimental method of residual technological stress determination in pipelines. This method takes into account uneven of stress distribution under device gauges and measures structural-phase changes in thermal influence zones; it also estimates stress state in the vicinity of circumferential weld with corrosion defects. It also presents the mathematical model and developed software for stress conditions diagnostics of weld-rings without preliminary treatment of pipe edges. This model is based on calculations of inverse problems of the shell theory with own deformations and uses experiment information, received from physical methods. By using finite element method in the terms of three-dimensional elasticity theory for a pipe with a half-ellipsoid defect, a method is developed that calculates stress concentration factors in the defected area such as corrosion pit-cavity. The influence of residual stress on the safety margin of the pipeline with corrosion damages is also evaluated.

Дисертація присвячення питанню безконтактного внутрішньотрубного ультразвукового контролю трубопроводів в технологічних умовах експлуатації. Запропоновано врахування та використання параметрів середовища, що транспортується трубопроводом для узгодження акустичних імпедансів ультразвукового перетворювача та об’єкта контролю. Удосконалено методологію оцінки втрат по всьому акустичному тракту шляхом врахування параметрів середовища, його хімічного складу, тиску та температури. Розроблено узагальнену методологію оцінки рівня втрат та співвідношень поверхневого та донного луно-імульсів при безконтактному ультразвуковому контролі в газоподібному середовищі. Отримані результати оцінки дозволили обґрунтувати можливість здійснення безконтактного ультразвукового контролю з одностороннім доступом до об’єкта контролю за штатних технологічних умов внутрішньотрубної діагностики. За результатами експериментальних досліджень на розробленій дослідній установці, було підтверджено можливість здійснення безконтактного ультразвукового контролю товщини стінок трубопроводу в умовах близьких до штатних технологічних умовах внутрішньотрубної діагностики з одностороннім доступом до об’єкта контролю. Проведено апробацію удосконаленого методу безконтактного ультразвукового контролю в умовах внутрішньотрубної діагностики на базі розробленої експериментальної установки в умовах НВФ “Зонд” згідно методики експериментальних досліджень. Запропоновано шляхи реалізації розробленого ультразвукового методу внутрішньотрубної діагностики на технічному та нормативному рівнях. Розроблено проект нормативного документу що регламентує вимоги щодо проведення внутрішньотрубної діагностики лінійних частин магістральних газопроводів з використанням внутрішньотрубних засобів що реалізують розроблений удосконалений метод безконтактного ультразвукового контролю.
Thesis is devoted to the problem of internal pipeline contactless ultrasonic inspection of main pipelines in technological conditions. It was proposed to take into account and use of environmental conditions of transported through the pipeline medium, to match the acoustic impedance of ultrasonic transducer and control object. The methodology of losses estimation across the acoustic path was improved by the means of considering of parameters of the medium, its chemical composition, pressure and temperature. The generalized methodology for evaluation of ratio of surface and bottom echo-pulse during non-contact ultrasonic testing in a gaseous environment was developed. The results obtained allowed assessment to justify the possibility of non-contact ultrasonic testing with one-way access to the object under operational technological conditions. According to experimental results on the developed experimental setup, it was confirmed the possibility of noncontact ultrasonic testing of pipeline wall thickness under conditions close to the technological conditions of internal pipeline diagnostic. An improved method of developed method of contactless ultrasonic testing under conditions of internal main pipeline technical diagnosis on basis of developed experimental setup was validated at RPC “Zond” according to experimental test procedure. Technological and standard development trends of the method of contactless internal pipeline ultrasonic testing were proposed. A draft regulatory document that governs the requirements for conducting of internal pipeline technical diagnostics of linear parts of gas main pipelines using means that implement developed improved method of contactless ultrasonic testing.

Запропоновано у Законі України «Про трубопровідний транспорт» закріпити визначення магістральних трубопроводів: магістральним трубопроводом є технологічний комплекс, що функціонує як єдина система і до якого входить окремий трубопровід з усіма об'єктами і спорудами, зв'язаними з ним єдиним технологічним процесом, або кілька трубопроводів, спроектованих та збудованих згідно з державними будівельними вимогами щодо магістральних трубопроводів, якими здійснюються транзитні, міждержавні, міжрегіональні поставки продуктів транспортування споживачам, підготовлених відповідно до вимог для транспортування від комерційного вузла обліку, пункту приймання продукції до пункту її передачі, технологічного зберігання або перевалки на інший вид транспорту. Proposed in the Law of Ukraine "On Pipeline Transport" to consolidate the definition of main pipelines: technological complex, that functions as a single system and which includes a separate pipeline with all facilities and structures linked to it a single process, or more pipelines designed and built according to state requirements for construction of main pipelines, which are carried out in transit, inter-state, inter-regional transport supplies products to consumers, prepared according to the requirements for the transport of Units, paragraph acceptance of goods to the point of transmission, storage or handling process to another mode of transport.

Дисертаційна робота присвячена ультразвуковому контролю напружено-деформованого стану ремонтних ділянок магістральних трубопроводів. В роботі розв’язано актуальну науково-практичну задачу, яка полягає у визначенні виду, місця та напряму дії зусилля, яке діє на дану ділянку трубопроводу, як по околу так і вздовж вісі зруби за результатами дискретного контролю. Це дає можливість експлуатаційним організаціям оптимізувати проведення ремонтно-відновлюваних робіт. З цією метою удосконалено метод ультразвукового контролю з використанням поздовжніх ультразвукових хвиль, пристрій контролю та розроблено первинний перетворювач, які реалізовують даний метод. Розроблена математична модель визначення напружено-деформованого стану магістрального трубопроводу, що дозволяє підвищити точність обчислення сумарного напруження в його стінках, яка полягає в тому, що за явищем акустопружності розраховується дане напруження в одній точці стінки труби від зміни швидкості трьох ультразвукових хвиль, що поширюються у взаємноперпендикулярних напрямках. Проведено метрологічний аналіз запропонованої методики та пристрою контролю. Результати роботи перевірялись у лабораторних та промислових випробуваннях.
Диссертационная работа посвящена ультразвуковому контролю напряженно-деформированного состояния ремонтных участков магистральных трубопроводов. В работе решена актуальная научно-практическая задача, которая состоит в определении вида, места и направления действия усилия, которое действует на данный участок трубопровода, как по окружности, так и вдоль оси трубы за результатами дискретного контроля. Это даст возможность эксплуатационным организациям оптимизировать проведение ремонтно-восстановительных работ. Разработана и описана математическая модель определения напряженно-деформированного состояния ремонтного участка магистрального трубопровода, что позволяет повысить точность определения суммарного напряжения в его стенках. За явлением акустоупругости рассчитывается данное напряжение в одной точке труби от изменения скорости трех ультразвуковых волн, что распространяются у взаимоперпендикулярных направлениях. В результате анализа комбинаций изменения скоростей распространения волн в стенке трубопровода в трех направлениях, которые совпадают с осями симметрии трубы данный метод дает возможность характеризовать вид усилий, которые создают напряженно-деформированное состояние на ремонтных участках. В работе описан алгоритм определения мест действия усилий. Усовершенствован ультразвуковой прибор для определения скорости распространения ультразвуковых колебаний, на основании задачи повышения точности измерения скорости ультразвука. На прибор выдан патент Украины. Разработана конструкция первичного преобразователя для контроля действующих напряжений в стенках трубопровода в трех взаимоперпендикулярных направлениях и рассчитаны его параметры. Усовершенствована модель электромеханического превращения энергии колебания чувствительного элемента ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя, что дало возможность учесть влияние помех. Для снижения погрешности определения скорости распространения ультразвуковой волны, исследовано и проанализировано влияние микронеровностей на границе раздела поверхности преобразователя и исследуемой поверхности объекта контроля по отношению к коэффициенту затухания ультразвуковых колебаний. Установлено, что эти параметры находятся в прямопропорциональной зависимости один относительно второго. Это даег возможность использовать полученные результаты как основу для дальнейших исследований уровня поверхностных микронеровностей ультразвуковым методом и с помощью коэффициента затухания ультразвуковых колебаний описывать и оценивать уровень микронеровностей на поверхности объекта контроля. Разработана методика ультразвукового контроля напряженно-деформированого состояния ремонтных участков магистральных трубопроводов. Результаты работы проверялись при лабораторных испытаниях. Промышленная апробация проводилась на газопроводе «Союз» Ду 1400 мм, Богородчанского ЛПУМГ, УМГ «Прикарпаттрансгаз», результаты которого подтвердили эффективность метода.
The dissertation deals with inspection of the mode of deformation of the repair bays of pipe headers. For this purpose the method of ultrasonic inspection with use of longitudinal ultrasonic waves has been worked out as well as the device and sensor to implement the method. The proposed procedure of inspection of the mode of deformation of the metal side of pipe header in operating conditions without use of the samples from working pipe headers provides an opportunity to define the influence of kind of forces that create the mode of deformation which enables to minimize their influence and will make for the safe carrying out of the optimal repair-and-renewal operations. A mathematicai model for definition of the combined stresses in the metal side of a pipe in the three perpendicular planes has been worked out and described. The method for definition of the speed of ultrasonic wave propagation was further developed that consists in pressure wave generation in planes regardless of their direction. A metrological analysis of the developed procedure and device has been carried out. The results of work were tested on laboratory and industrial tests.

Наведено результати аналізу проблеми підвищення надійності та безпеки експлуатації магістральних трубопроводів і доведено, що традиційні методи, які грунтуються на точковому контролі чи із застосуванням інспекційних снарядів є недостатньо ефективними та малодостовірними, а теоретичні засади та методи, що використовують ультразвукові спрямовані хвилі недостатньо розвинуті. Для розвитку теорії поширення ультразвукових спрямованих кільцевих хвиль та методів неруйнівного контролю фізико-механічних параметрів магістральних трубопроводів розроблено ряд математичних моделей, що описують поширення цих хвиль та забезпечують теоретичне обґрунтування для вперше запропонованих методів контролю величини напружено-деформованого стану, наявності дефектів та значення пружних констант стінок трубопроводів модами спрямованих кільцевих хвиль. Розробленими математичними моделями є моделі опису поширення горизонтально-поляризованих та мод типу Лемба ультразвукових спрямованих кільцевих хвиль в стінках магістральних трубопроводів, модель поширення мод цих хвиль в частотній області та модель опису процесу генерування ультразвукової спрямованої кільцевої хвилі чутливим елементом. Вперше розроблено метод неперервного контролю товщини стінок магістральних трубопроводів в натурних умовах їх експлуатації об’ємними ультразвуковими хвилями. Для розроблення нових методів контролю дефектів розроблено теоретичні основи і методологія оцінювання та прогнозування параметрів термоакустичного явища. Розроблено пристрої, що реалізують запропоновані методи контролю та проведено їх лабораторні та натурні випробування.
The analysis results of increasing reliability and safety of pipelines operation is presented. It is proved that the traditional methods based on control in a point or inspection pigs are not both sufficiently effective and trustworthiness. It is proved that theoretical principles and methods that use ultrasound guided waves are not sufficiently developed. To develop both the theory of ultrasonic circumferential waves propagation and non-destructive testing methods of physical and mechanical parameters of the main pipelines are developed a set of mathematical models describing the propagation of these waves and providing a theoretical foundation for the, first time proposed methods to control tihe value of the stress-strain state, the presence of defects and the values of elastic constants of the walls pipeline by means of modes of circumferential waves. Developed mathematical models are models describing the propagation of horizontally-polarized modes and Lamb-type ultrasonic modes of circumferential waves in the walls of pipelines; a model of propagation of these waves in the frequency domain and a model describing the process of generating of ultrasonic circumferential waves by a sensor. It is developed for the first time a method of continuous control of wall thickness of main pipelines in operation conditions by means of bulk ultrasonic waves. To develop new methods of flaw detection it is developed the theoretical basis, methodology of assessment and forecasting of parameters of thermoacoustic phenomena. Devices that implement the proposed testing methods are manufactured. Laboratory and field tests are fulfilled.

Наведено результати аналізу сучасного стану та тенденцій розвитку вітчизняних та зарубіжних досягнень з досліджуваної проблеми, що дозволив визначити напрямки подальших досліджень. Запропоновано методологію оцінки технічного стану метапоконструкцій, в тому числі і магістральних трубопроводів, багопараметровими методами, суть якої полягає у застосуванні новітніх генетичних методів для пошуку, вибору, та нелінійної оптимізації, з точки зору чутливості контролю, складу та кількості інформативних параметрів, що характеризують якість контрольованого об’єкту і можуть бути виміряними доступними засобами, що складає теоретичну основу для розроблення нових засобів та технологій неруйнівного контролю матеріалів та виробів різними методами. Встановлено характер та види зв’язку між механічними характеристиками матеріалу метапоконструкцій та його структурою. Також були досліджені та вибрані комплекси інформативних параметрів для контролю границі плинності та ударної в’язкості, які дозволяють суттєво підвищити достовірність визначення фізико-механічних характеристик неруйнівними методами. Запропоновано та експериментально перевірено нові методи контролю параметрів, відповідальних за технічний стан металоконструкцій довготривалої експлуатації, а саме: метод підвищення чутливості, в першу чергу акустичного, методів контролю матеріалів та виробів, який дозволяє за високих рівнів завад надійно виявляти різні види дефектів; метод класифікації дефектів типу порушення суцільності матеріалу за ознакою його заводського чи експлуатаційного походження; неруйнівні методи визначення границі плинності (міцності) та ударної в’язкості матеріалу металоконструкцій в експлуатаційних умовах. Запропонована нова методологія визначення споживчих властивостей (теплоти згоряння) природного газу. Розроблено та впроваджено нові технічні засоби, технології та нормативні документи, які реалізують можливість багапопараметрового контролю та дозволяють в експлуатаційних умовах здійснювати контроль ряду важливих характеристик об’єктів нафтогазового комплексу.
Results of modem state and trends of development of national and foreigr achievements in the research topic are provided what acted as grounding for furthei research task formulation. Methodology for metallic structures’ technical state assessment, including main pipelines, using multiparameter methods was proposed which focuses on application of novel genetic methods for selection and non-lineai optimization of informative parameters related with inspected object quality and can be measured using available technical means - this became a theoretical basis foi development of new means and technologies of technical state assessment using different methods. The character and types of relationships between mechanical properties anc microstructure of steel pipelines was established. Also complex sets of informative parameters for yield strength and fracture toughness evaluation were selected anc investigated, which allowed to raise reliabil ity of mechanical properties evaluation. New methods for control of parameters, responsible for metallic structures technical state were proposed and experimentally verified. Firstly, sensitivity enhancement method hai been proposed for ultrasonic testing of materials, which allows reliable detection ol different defects under noisy conditions. Secondly, method of defect classification wai proposed which allow to distinguish between flaws of manufacturing and operating origin. Thirdly, non-destructive methods for yield strength and fracture toughness ol steel structures were proposed and investigated. New methodology for heating value ol natural gas evaluation was proposed. Developed and practically applied new technica means, technologies and normative documents, which realize multiparameter approach and allow operational control technical state parameters.

Дисертація присвячена вирішенню проблеми оцінки напружено-деформованого стану відкритих ділянок лінійної частини магістральних трубопроводів. Показано, що відкриті ділянки лінійної частини магістральних трубопроводів знаходяться під дією різноманітних впливів, кількісний, а іноді і якісний аналіз яких в реальних умовах неможливий. Під дією зовнішніх впливів у тілі труб нагромаджуються дефекти, в тому числі дефекти форми перерізу, які впливають на загальний напружено-деформований стан конструкції. Розроблено математичну модель деформування трубопроводу, яка враховує можливі деформації його перерізів, і тим самим дозволяє більш точно описати явища, що відбуваються з лінійною частиною магістральних трубопроводів в процесі тривалої експлуатації. Розроблено первинний перетворювач та мікропроцесорний пристрій для контролю конфігурації форми перерізу труби. Створено метод відтворення просторової конфігурації відкритих ділянок трубопроводу на основі даних про форму його перерізів з використанням методу локальних варіацій.
Диссертация посвящена решению проблемы оценки напряженно-деформированного состояния (НДС) открытых участков линейной части магистральных трубопроводов ЛЧМТ. Диссертация состоит из введения, четырех глав и приложений. Обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследований, подана научная новизна и практическая ценность полученных результатов, отражены основные результаты работы. Показано, что открытые участки ЛЧМТ функционируют под воздействием разнообразных внешних факторов, количественный, а иногда и качественный анализ которых в реальных условиях невозможен. Во время длительной эксплуатации в теле трубы накапливаются дефекты, в том числе дефекты формы сечений, которые воздействуют на НДС конструкции. Проделанный анализ современного состояния диагностирования ЛЧМТ показал, что существующие системы контроля трубопроводов обладают рядом недостатков. Ограниченные функциональные возможности рассмотренных технических средств не позволяют получить всю необходимую информацию о параметрах состояния трубопровода, что влияет на результат контроля его НДС. Существующие расчетные методы определения НДС ЛЧМТ позволяют получать адекватную картину состояния только в случае, когда удается точно оценить все воздействия на участок трубопровода. Розработанная математическая модель деформирования трубопровода включает возможные деформации его сечений и, тем самым, позволяет более точно описать явления в теле трубы ЛЧМТ в процессе его эксплуатации. Впервые создан расчетный метод контроля НДС ЛЧМТ, который, в отличие от существующих, учитывает форму сечения трубы магистрального трубопровода. Создан метод восстановления пространственной конфигурации открытых участков трубопроводов на основании информации о форме его сечений с использованием метода локальных вариаций. Розработано алгоритмическое обеспечение, реализующее математическую модель деформирования трубопровода, и позволяющее моделировать НДС конкретных открытых участков ЛЧМТ. Розработано алгоритмическое и программное обеспечение метода контроля НДС трубопроводов на основании информации о координатах ограниченого числа точек поверхности трубопровода. С целью выявления требований к средствам контроля формы сечений проведены исследования методами имитационного моделирования. При этом бьло установлено, что аналитическое представление формы сечения трубопровода, полученное в результате интерполяции кубическим сплайном со сглаживанием результатов измерений может быть использован для контроля НДС трубопровода. Розработан первичный преобразователь и микропроцессорное устройство для контроля конфигурации формы сечения трубы. Промышленное использование розроботанных методов и технических средств контроля НДС при проведении ремонтных робот на участках трубопровода около села Лопушне Мижгирского района Закарпатской области Долинского ЛВУМГ подтвердило их эффективность.
The dissertation is devoled to the solution of the stress and strained state estimations problem for the trunk pipeline’s linear portion above-ground segments. It was shown, that above-ground segments of the trunk pipelines linear portion are situated under the action of different influences, the quantitative and sometimes the qualitative one’s analysis is impossible in the real working conditions. As results of these external influences action the defect’s appearence and accumulation takes place in pipeline, in particullary - the defects of section shape, which make the influence on the general stress and strained state of the construction. The mathematical model of the deformation process in pipeline is designed taking to account the possible deformation of the one’s sections. If allows to describe the processes, which take place in the trunk pipeline linear portion during the long term exploitation, with the increasing level of accuracy. The sensor and microprocessor device for the pipeline section shape configuration control are designed, the method of above-ground pipeline’s segments space configuration reconstruction is given based on the information about the one’s section shape using the local variations method.

У дисертації наведено обґрунтування та вирішення науково-технічної задачі, яка полягає у встановленні умов виникнення та швидкості поширення внутрішньої корозії нафтогазопроводів. Показано, що однією з причин корозійного руйнування трубопроводів є наявність в продукції родовищ домішок сірководню, а також вуглекислого газу та низькомолекулярних карбонових кислот, що в умовах високих температур і тисків обумовлює інтенсивну внутрішню корозію. Запропоновано та обґрунтовано новий параметр для оцінки процесів корозії, що є певним характеристичним значенням концентрації шкідливих домішок, з досягненням якого відбувається різке зростання швидкості корозії сталі 17Г1С. Показано, що експлуатаційне старіння сталі понижує корозійну тривкість трубопроводів. Встановлено, що електродні потенціали та мікротвердість в різних зонах зварного з’єднання суттєво залежать від структурно-хімічної неоднорідності та режимів термічної обробки. Всі досліджені види термообробки приводять до підвищення корозійно-механічної тривкості зварних з’єднань, при цьому найбільш суттєвий вплив справляв відпал і нормалізація з високим відпуском. Вдосконалена методика оцінки технічного стану трубопроводів через параметри тріщиностійкості з метою використання отриманих результатів для прогнозування їх ресурсу.
При оценке трещиностойкости трубопроводов необходимо считаться с возможностью их перегрузок, например при оползневых явлениях, которые приводят к появлению пластической деформации, а также с наводороживанием материала в рабочих средах, прежде всего в местах концентрации напряжений, что может дополнительно отрицательно повлиять на кратковременную и усталостную трещиностойкость. Установлено, что суммарное действие предварительного пластического деформирования и наводороживание уменьшает почти в 4 раза кратковременную трещиностойкость стали трубопроводов, а сопротивление подрастанию усталостной трещины может уменьшиться на порядок.
The substantiation and solution of scientific and technical problem which lies in determination of conditions of origin and propagation rate of internal corrosion of oil-and-gas pipelines are given in this dissertation. It is shown, that one of the reasons of corrosion damage of pipelines is the presence of hydrogen sulphide and also carbon dioxide and low-molecular carboxylic acids admixtures in the products of deposits, which under high temperature and pressure conditions causes intensive internal corrosion. A new parameter for estimation of corrosion processes is proposed and substantiated. This is certain characteristic value of concentration of harmful admixtures, and on reaching it abrupt growth of corrosion rate of 17Г1С steel occurs. It is shown, that the operating ageing of steel reduces corrosion resistance of pipelines. It is determined, that electrode potentials and miicrohardness in different areas of the welded connection substantially depend on structural-chemical hheterogenic and heat treatment conditions. All explored types of heat treatment result in the increase of stress corrosion stability of the welded connections; here the annealing and high-temperature tempering normalization had the most substantial influence. The method of maintenance estimation of the pipelines by means of the crack-resistance parameters was improved with the purpose of using the findings for fatigue prediction.

Дисертацію присвячено розвиткові розрахунково-експериментального методу визначення залишкових напружень в зонах кільцевих зварних з’єднань різнотовщинних труб і оцінці їх впливу на статичну міцність ділянок трубопроводів з такими з’єднаннями за наявності в них гострокінцевих дефектів типу тріщин. В рамках теорії оболонок побудовано математичну модель, що описує осесиметричний напружений стан зварених різнотовщинних труб під дією локалізованих біля шва залишкових несумісних деформацій. Визначення залишкових напружень грунтується на розв’язанні обернених задач теорії оболонок з власними напруженнями з використанням експериментальної інформації, отриманої неруйнівними методами. Використавши діаграму оцінки руйнування, яка базується на двопараметричному критерії механіки руйнування , оцінено вплив залишкових напружень на коефіцієнти запасу міцності ділянки трубопроводу під внутрішнім тиском зі зварним з’єднанням, з внутрішньою півеліптичною поверхневою тріщиною в стінці тоншої труби.
Диссертация посвящена развитию расчетно-экспериментального метода определения остаточных напряжений в зонах кольцевых сварных соединений разнотолщинных труб и оценке их влияния на статическую прочность участков трубопроводов с такими соединениями при наличии в них остроконечных дефектов типа трещин. В рамках теории оболочек построено математическую модель, описывающую осесимметрическое напряженное состояние сваренных разнотолщинных труб под действием локализированных возле шва остаточных несовместных деформаций. Определение остаточных напряжений базируется на решении обратных задач теории оболочек с собственными напряжениями с использованием экспериментальных данных, полученных неразрушающими методами. Получены выражения для расчета окружных и осевых напряжений в трубопроводе, обусловленных локальными остаточными деформациями в зоне сварного шва, двумерное распределение которых описано тензорными полиномиальными функциями с определенным количеством произвольных параметров. В зависимости от разности толщин стенок труб одного диаметра рассмотрены сварные соединения без и со специальной разделкой толстой стенки трубы. На основании решения задачи для заданного множества несовместных остаточных деформаций проанализировано влияние ширины зоны их локализации и градиентов вдоль и по толщине трубы на уровень и распределение остаточных напряжений в зоне сварного шва. Установлено, что с увеличением ширины зоны термопластических остаточных деформаций расширяются пределы растягивающих окружных остаточных напряжений, а характер их распределения изменяется несущественно. Увеличение градиентов остаточных деформаций вдоль труб при фиксированных ширинах зон их локализации может значительно изменить уровни окружных и осевых остаточных напряжений. С увеличением градиента термопластических деформаций по толщине труб уровень окружных напряжений изменяется незначительно, а осевые сжимающие напряжения могут существенно увеличится. Уровень окружных и осевых остаточных напряжений в глубинных слоях труб может значительно превышать их уровень на поверхностях труб. Изготовлено оборудование для экспериментального определения характеристик напряженного состояния в зоне сварных соединений разнотолщинных труб. Для соединения труб (0 1020 мм, сталь 17Г1С) с толщинами стенок 10 мм и 14 мм методом спекл-интерферометрии в нескольких сечениях на внешних поверхностях определены значения окружных и осевых остаточных напряжений, а электромагнитным методом - значения усредненной разности главных напряжений. С использованием функционала невязки между теоретически рассчитанными и экспериментальными данными Определены произвольные параметры в формулах для напряжений и рассчитаны окружные и осевые остаточные напряжения в произвольной точке сварного соединения. На основании двупараметрического критерия предельного состояния и соответствующей диаграммы определения разрушения оценено влияние остаточных напряжений на статическую прочность участка трубопровода под внутреннем давлением с кольцевым сварным швом с дефектом в тоньшей трубе, который моделируется внутренней осевой полуэллиптической трещиной. Показано, что при внутреннем давлении Р = 4 МПа нерелаксированные остаточные кольцевые напряжения на уровне 95 МПа, который может иметь место даже при высоком отпуске, для определенных размеров дефекта могут существенно влиять на работоспособность сварного соединения.
The dissertation is devoted to the development of design-experimental method for determining of residual stresses in zones of circumferential welded joints of different thickness pipes and for estimation of their influence on static strength of segments of pipeline with such joints, sharp-ended defects like cracks being present in them. Within the shell theory, a mathematical model is developed which describes the axis-symmetrical stressed state of welded pipes of different thickness under the influence of localized near a joint residual non-compartible deformations. The determination of residual stresses is based on solutions of inverse problems of the theory of shells with inner stresses, information from experiments based on non-destructive methods being used. Using the diagram of fracture estimation which is based on fracture mechanics, the effect of residual stresses on safety factors of pipeline segment with a welded joint and with an internal semi-elliptical surface crack in the wall of the thiner pipe under internal pressure is estimated.

Розглянуті методи і засоби оперативного контролю за напружено-деформованим станом масивів гірських порід по трасах трубопроводів, що дозволяють відстежити динаміку поля напружень і спрогнозувати розвиток геологічних процесів, а також побудувати схему навантаження об’єкта. Розроблена методика з визначення допустимого рівня довільно орієнтованого навантаження на трубу в області сповзання ґрунту. Наведені результати експериментальних досліджень з визначення механічних характеристик пластично деформованих при перевантаженнях трубних сталей. Дана науково обгрунтована основа доцільності оцінки опору поширення тріщини трубної сталі за δк-критерієм. Тривала експлуатація магістральних трубопроводів зумовлює зниження опору поширенню тріщини.
Дистиллированная вода снижает уровень вязкости разрушения материала. Длительная эксплуатация магистральных газопроводов снижает сопротивление стали 17Г1С распространению трещины. Эффект снижения вязкости разрушения более чувствителен для трещин, ориентированных вдоль образующей трубы, чем поперек. Продольно ориентированные трещины более чувствительны к влиянию дистиллированной воды.
Methods and means for operational control of rock massifs deflection mode along the routes of pipelines are considered. These methods and means allow to follow the dynamics of stress field and to make a forecast of the development of geological processes and also to scheme the object’s loading. The methods of determination of permissible level of free-oriented loading on the pipe in the area of landslides developed. The results of experimental researches of mechanical characteristics determination of plastically-deformed pipe steels during overloading are given. Scientifically substantiate base of advisability of estimation of resistance of pipe steel crack spreading according to δк - criterion is given. Durational exploitation of main pipelines determines the decrease of resistance to the spreading of a crack.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.09 – динаміка та міцність машин (13 – механічна інженерія). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Міністерство освіти та науки Харків, 2019. Актуальність. Машинобудівні конструкції, що застосовуються в енергетиці, працюють в умовах інтенсивних циклічних навантажень та дії агресивних зовнішніх або робочих середовищ. Тривала експлуатація конструкцій у таких умовах призводить до корозійного зношення або формування об’ємних дефектів на робочих поверхнях, стоншення стінок корпусних деталей тощо. Це призводить до появи зон додаткової набутої локалізації напружено-деформованого стану (НДС) у елементах конструкцій, що здатні суттєво відрізнятись від проектних значень, та разом із циклічним характером навантаження призводить до інтенсивного накопичення втоми матеріалу і викликає відмову. Несвоєчасне їх виявлення може стати причиною виникнення аварійних ситуацій, екологічних катастроф, завдати суттєвих споживчих збитків. Прогнозування показників надійності елементів таких конструкцій є актуальною проблемою, вирішення якої дає можливість попередити їх раптові відмови, спланувати ремонтні роботи, оцінити експлуатаційні ризики тощо. Метою дослідження є розробка розрахункових підходів до прогнозування надійності та оцінки залишкового ресурсу елементів конструкцій, що використовуються в транспортуванні енергоносіїв та в енергетичному машинобудуванні, та які мають набуті пошкодження корозійної природи на основі статистичної оцінки концентрації напружено-деформованого стану і процесів накопичення втоми. При розв’язанні сформульованих на основі вказаної мети завдань було удосконалено підхід до оцінки надійності елементів конструкцій, які використовуються в транспортуванні енергоносіїв та енергетичному машинобудуванні з корозійно пошкодженими ділянками, які дозволяють спрогнозувати можливий розвиток корозійних пошкоджень процеси накопичення втоми, що мають наступну наукову новизну: Отримані нові закономірності, щодо впливу об’ємних дефектів корозійної природи на концентрацію напружень в елементах конструкцій, які використовуються при транспортуванні енергоносіїв та в енергетичному машинобудуванні за різних параметрів цих дефектів на криволінійних ділянках конструкцій; 1. Вперше отримані статистичні оцінки щодо можливої варіації концентрації напружень в елементах конструкцій, які використовуються при транспортуванні енергоносіїв та в енергетичному машинобудуванні в умовах прогнозу можливого стохастичного розвитку корозії у часі та з урахуванням експлуатаційної варіації циклічного навантаження. 2. Знайшли подальший розвиток статистичні моделі та методи оцінки процесу розвитку пошкоджуваності при багато- та мало-цикловій втомі, що на відміну від існуючих моделей враховують випадкову зміну параметрів НДС в часі, яка викликана формуванням концентрації напружень навколо об’ємних поверхневих дефектів. 3. Вперше встановлено закономірності впливу наявності корозійних дефектів різного ступеня розвитку на прогноз надійності залишкового ресурсу елементів конструкційна основі удосконалених статистичних моделей оцінки процесу накопичення втомних пошкоджень. З використанням розробленого підходу до прогнозування надійності елементів конструкцій були вирішені наступні практичні задачі: 1. Визначено параметри пошкоджуваності та кількість циклів до відмови коліна трубопроводу з тривимірним поверхневим дефектом середніх розмірів з урахуванням експлуатаційної варіації навантаження, які мають значення в межах від 1 до 50 циклів (до 1,5 років) при максимально можливому навантажені та від 70 до 470 циклів (від 2 до 10 років) при мінімальному навантажені у трубопроводі з дефектом середніх розмірів, А у випадку дефекту, що стохастично розвивається кількість циклів до відмови складає від 42 до 700 (від 14 місяців до 20 років) при максимально можливому навантаженні. 2. Досліджено вплив композиційного бандажу на ресурс трубопроводу з дефектом середніх розмірів. Проведені розрахунки для визначення раціональних розмірів композиційного бандажу для криволінійної частини трубопроводу з дефектом із середніми розмірами. Визначено значення внутрішнього тиску, при якому еквівалентні напруження досягають границі міцності у трубопроводі з бандажем різної товщини (від 25 мм до 175 мм). Встановлено, що при наявності бандажу 75 мм при глибині дефекту менше ніж 40 % від товщини трубопроводу еквівалентні напруження зменшуються на 10 % та при максимально можливому навантаженні не виникають пластичні деформації. У випадку глибини дефекту більше ніж 40 % від товщини трубопроводу у трубопроводі еквівалентні напруження зменшуються від 25% до 50% при різних розмірах дефекту відповідно та дорівнюють границі плинності Кількість циклів до відмови при використанні композиційного бандажу збільшилась у 100 разів, що робить можливою подальшу експлуатацію трубопроводу. 3. Проведено оцінку залишкової міцності насоса, який використовується в енергетичному машинобудуванні з урахуванням зменшення товщини стінок корпусних деталей від ерозійно-корозійного зносу. Визначено НДС конструкції при стоншенні стінок корпусу від 10% до 30%, яке можливо при тривалій експлуатації. Отримані значення кількості циклів до відмови при урахуванні накопичення втомних пошкоджень та впливу експлуатаційного зносу конструкції. Об’єктом дослідження є процеси накопичення нелокалізованої втомної пошкоджуваності, а також вплив наявності та розвитку у часі локалізованих корозійних дефектів на міцність та надійність елементів конструкцій, які використовуються при транспортуванні енергоносіїв та в енергетичному машинобудуванні. Предмет дослідження – показники надійності, а також ймовірнісні характеристики параметрів НДС та втомної пошкоджуваності, які накопичуються в елементах конструкцій, що досліджуються, з урахуванням наявності та прогнозу стохастичного розвитку корозійних дефектів в них. Основна частина дисертації включає Вступ, Розділ 1 – "Аналіз сучасних підходів до вирішення задач надійності елементів конструкцій з набутими пошкодженнями", Розділ 2 – "Теоретичні основи моделювання елементів конструкцій з дефектами корозійного типу", Розділ 3 – "Імовірнісне оцінювання міцності та надійності трубопроводів із корозійними дефектами та прогноз їх залишкового ресурсу", Розділ 4 – "Аналіз можливості підвищення надійності конструкції шляхом використання композитних ремонтних накладок", Розділ 5 – "Оцінка залишкового ресурсу корпусних елементів насосів енергетичної системи" та Висновки, а також містить 72 рисунки та 18 таблиць. У Вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано її мету і задачі, визначено об’єкт, предмет і методи дослідження, наукову новизну та практичну значущість роботи. У Розділі 1 представлено аналіз робіт, які спрямовані на прогнозування надійності елементів конструкцій у машинобудуванні, здійснено аналіз науково-технічної літератури щодо дослідження корозійно пошкоджених елементів конструкцій, що використовуються в транспортуванні енергоносіїв та в енергетичному машинобудуванні. Виділено основні методи для визначення залишкового ресурсу конструкцій, які використовуються в транспортуванні енергоносіїв та енергетичному машинобудуванні та мають набуті в експлуатації дефекти. Проаналізовано підходи до оцінки накопичення втомної пошкоджуваності. У Розділі 2 представлено теоретичні основи розв’язання задачі статистичної оцінки елементів конструкцій із пошкодженнями, зокрема, оцінка прогнозованих габаритних розмірів дефектів при статистичному моделюванні та визначено методологію дослідження. Наведено вирішення задачі пружно-пластичного деформування з кінематичним зміцненням при кусково-лінійній діаграмі деформування. Визначено залежності кінетики росту розмірів корозійного дефекту у трьох напрямах у часі, а також, що його габаритні розміри у фіксований момент часу, випадкові та підпорядковуються лог-нормальному закону розподілення. В рамках континуальної механіки пошкоджуваності удосконалені методи оцінки надійності та прогнозу залишкового ресурсу пошкоджених ділянок елементів конструкцій. У Розділі 3 розроблено параметричні математичні моделі визначення напружено-деформованого стану криволінійної частини трубопроводу за наявності тривимірного поверхневого дефекту корозійного характеру. Здійснено дослідження особливостей формування концентрації напружень в пошкоджених ділянках елементів конструкцій із урахуванням експлуатаційної варіації навантаження та стохастичного характеру розвитку корозійного пошкодження. З використанням розробленого підходу до прогнозування надійності елементів конструкцій визначено параметри пошкоджуваності та кількість циклів до відмови коліна трубопроводу з тривимірним поверхневим дефектом, що розвивається у часі із урахуванням експлуатаційної варіації навантаження. У Розділі 4 досліджено вплив композиційного бандажу на ресурс трубопроводу з дефектом. Для визначення раціональних розмірів композиційного бандажу проведено розрахунки криволінійної частини трубопроводу з дефектом з розмірами, які були отримані під час діагностики трубопроводу, що знаходиться в експлуатації. Здійснені розрахунки для визначення раціональних розмірів композиційного бандажу для криволінійної частини трубопроводу з дефектом із середніми розмірами. Відповідно до розробленої математичної моделі накопичення втомних пошкоджень визначено кількість циклів до відмови при використанні композиційного бандажу на криволінійній частині трубопроводу з дефектом середніх розмірів. У Розділі 5 здійснено оцінку залишкової міцності насоса, який використовується в енергетичному машинобудуванні з урахуванням зменшення товщини стінок корпусних деталей від ерозійно-корозійного зносу. На основі розробленої математичної моделі накопичення втомних пошкоджень та з використання отриманих результатів об НДС конструкції визначено параметр пошкоджуваності для усіх можливих рівнів стоншення стінки конструкції. Проведено дослідження щодо оцінки надійності даних конструкцій з урахуванням ерозійно-корозійного зносу. У Висновках зазначено науково-практичні задачі, що були розвязані в роботі, викладені найбільш важливі наукові та практичні результати, надані рекомендації щодо впровадження результатів дослідження.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in specialty 05.02.09 – Dynamics and Strength of Machines (13 – Mechanical Engineering). – National Technical University, "Kharkiv Polytechnical Institute", 2019. Machine-building structures used in power engineering are worked under conditions of intense cyclic loading and the action of aggressive external or working environments. Long-term using of structures in such conditions is led to corrosion or formation of volumetric defects on working surfaces, thinning of the walls of hull parts and other. It can have led to the appearance of additional zones of localization of deformed state in structural elements that can be differ significantly from the design values, and together with the cyclic nature of the load can led to an intensive accumulation of fatigue of the material and failure. Untimely detection of that defects caused of emergencies, environmental disasters, and cause significant consumer losses. Predicting the reliability of elements of such structurals is an urgent problem whose solution makes it possible to prevent them from sudden failures, to plan repair work, to evaluate operational risks, and so on. The aim of the work is to develop computational approaches to predicting the reliability and estimation of the residual life of structural elements used in energy transportation and power engineering, which have acquired corrosive nature defects based on a statistical evaluation of the stress-strain concentration and fatigue accumulation processes. For solving the tasks formulated on the basis of the stated aim, the approaches to the estimation of the reliability of structural elements used in transportation of energy carriers and power engineering with corrosion-damaged areas has been improved, which are allowed to predict the possible development of corrosion damages and the processes of accumulation of fatigue, which have the follow scientific novelty: 1. New regularities have been obtained concerning the effect of volumetric defects of corrosive nature on the concentration of stresses in structural elements used in the transport of energy carriers and in power engineering under different parameters of these defects in curvilinear sections of structures. 2. For the first time, statistical estimate has been obtained regarding the possible variation of stress concentration in structural elements used in energy transportation and in power engineering in the conditions of forecast of possible stochastic development of corrosion in time and taking into account operational variation of cyclic loading. 3. The statistical models and methods of estimating the process of development of damage in multi- and small-cycle fatigue have been developed, which, unlike the existing models, are taken into account the random change of the deformed state parameters over time, which is caused by the formation of stress concentrations around volumetric surface defects. 4. For the first time have been established the regularities of the influence of corrosion defects of various degrees of development on the prediction of the reliability of the residual life of structural elements based on the improved statistical models of the estimation of the process of fatigue damage accumulation. Using the developed approach to predict the reliability of structural elements, the following practical problems were solved: 1. The parameters of damage and the number of cycles to failure of the elbow of the pipeline with three-dimensional surface defect of the average sizes were defined, with taking into account operational variation of load, which have values in the range from 1 to 50 cycles (up to 1.5 years) at the maximum possible load and from 70 to 470 cycles (2 to 10 years) at minimum load in the pipeline with a defect of medium size, And in the case of a defect stochastically developing number of cycles to failure is from 42 to 700 (from 14 months to 20 years) at the maximum possible load. 2. The effect of composite bandage on the mean-sized pipeline resource was investigated. Calculations have been made for determine the rational dimensions of the composite bandage for the curved portion pipeline with the mean-sized defect. The value of the internal pressure at which equivalent stresses reach the strength limits in the pipeline with a bandage of different thickness (from 25 mm to 175 mm) was determined. It is established that in the presence of a 75 mm bandage with a defect depth of less than 40% of the thickness of the pipeline, the equivalent stresses are reduced by 10% and plastic deformation does not occur at the maximum load. In the case of a defect depth is greater than 40% of the pipeline thickness in the pipeline, the equivalent stresses are reduced from 25% to 50% at different defect sizes, respectively, and equal to the yield strength. The number of cycles to failure when using a composite bandage has increased 100 times, which is making possible for the pipeline to be operated further. 3. Estimation of the residual strength of the pump used in power engineering has been made, taking into account the reduction of the wall thickness of the body parts in consequence from erosion-corrosion wear. The design deformed state was determined when the walls of the housing are thinned from 10% to 30%, which is possible for long-term operation. The values of the number of cycles to failure were obtained with taking into account the accumulation of fatigue damage and the impact of operational wear of the structure. The object of the study is the processes of accumulation of non-localized fatigue damage, as well as the influence of the presence of localized corrosion defects which is development over time on the strength and reliability of structural elements used in energy transportation and in power engineering. The subject of the study is the reliability indicators, as well as the probabilistic characteristics of the parameters of the deformed state and fatigue damage, which are accumulated in the elements of the investigated structures, taking into account the presence and prediction of stochastic development of corrosion defects in it. The main part of the dissertation includes Introduction, Section 1 – "Analysis of modern approaches to solving the problems of reliability of structural elements with acquired damage", Section 2 – "Theoretical bases of modeling elements of structures with corrosion defects", Section 3 – "Probability assessment of strength and reliability of pipeline with corrosion defects and the prediction of their residual life-time", Section 4 – "Analysis of the possibility of improving the reliability of the structure by using composite bandage", Section 5 – "Assessment of the residual life-time of the housing elements of pumps of the energy system" and Conclusions, and also contains 74 figures and 18 tables. The introduction substantiates the relevance of the dissertation topic, formulates its aim and objectives, defines the object, subject and methods of research, scientific novelty and practical significance of the work. Section 1 is presented the analysis of works aimed at predicting the reliability of structural elements in mechanical engineering, the analysis of scientific and technical literature on the study of corrosion-damaged structural elements used in energy transportation and in power engineering. The main methods for determining the residual life-time of structures used in energy transportation and power engineering and which have acquired defects were identified. Approaches to the estimation of fatigue accumulation were analyzed. Section 2 is presented the theoretical foundations for solving the problem of statistical estimation of structural elements with defects, in particular, the estimation of the predicted overall defect sizes in statistical modeling, and a research methodology is defined. The solution of the problem of elastic-plastic deformation with kinematic hardening at a multi-linear deformation diagram is presented. The dependences of the kinetics of growth of the corrosion defect sizes in three directions in time are determined, and also that its overall dimensions at a fixed moment of time are random and obey the log-normal distribution law. Within the framework of continuous damage mechanics, methods of reliability estimation and prediction of residual life-time of damaged sections of structural elements have been improved. In Section 3 the parametric mathematical models for determining the stress-strain state of the curved part of the pipeline in the presence of a three-dimensional surface defect of corrosive character are developed. The peculiarities of stress concentration formation in the damaged parts of structural elements were studied, taking into account the operational variation of the load and the stochastic nature of the development of corrosion defect. Using the developed approach to predicting the reliability of structural elements, the parameters of damage and the number of cycles to failure of the pipeline elbow with volumetric defect, which develops over time with taking into account the operational variation of the load, were determined. Section 4 is investigated the effect of composite bandage on a life-time of pipeline with defect. In order to determine the rational dimensions of the composite bandage, calculations of the curved part of the pipeline with defect with the dimensions obtained during the diagnostics of the pipeline in operation were performed. Calculations were made to determine the rational dimensions of the composite bandage for the curved portion of the mean-sized defect pipeline. According to the developed mathematical model of accumulation of fatigue damage, the number of cycles to failure using a composite bandage on a curved part of a pipeline with a defect of medium size was determined. Section 5 is assessed the residual strength of the pump used in power engineering with taking into account the reduction of the wall thickness of the body parts from erosion-corrosion wear. On the basis of the developed mathematical model of accumulation of fatigue damage and using the results obtained on the deformed state of the structure, the parameter of damage for all possible levels of thinning of the wall of the pump was determined. Research to evaluation the reliability of these structures, taking into account erosion-corrosion wear has been carried out. The conclusions are summared the scientific and practical problems that have been solved in the paper, outlined the most important scientific and practical results, and provided recommendations for the implementation of the research results.

Проблема попередження техногенних аварій з кожним роком набуває все більшої актуальності через те, що число і тяжкість наслідків аварій мають загальну тенденцію до зростання. Найбільший ризик виникнення аварій та небезпек під час експлуатації трубопровідного транспорту, що суттєво впливає на стан техногенної безпеки, це незадовільний стан безпосередньо трубопроводів через понаднормативні строки експлуатації. Внаслідок експлуатації більше 30 років значної частини газопроводів України зростає ризик виникнення аварійно-небезпечних дефектів та можливість їх руйнування, що спричинить надзвичайну ситуацію зі значними наслідками.