Problems of risk management in the technosphere Problems of risk management in the technosphere Проблемы управления рисками в техносфере 1998-8990 67047 Пожарная безопасность Fire safety Пожарная безопасность ENSURING THE SAFETY OF WELDED JOINTS OF OIL AND GAS EQUIPMENT HOUSINGS BY ULTRASONIC SHOCK TREATMENT ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ КОРПУСОВ НЕФТЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ МЕТОДОМ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ УДАРНОЙ ОБРАБОТКИ https://orcid.org/0000-0002-7812-069X Андрюшкин Александр Юрьевич Andryushkin Alexander Yu. Sascha1a@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Рустамова Машхура Умаровна Rustamova Mashkhura U. https://orcid.org/0000-0002-4577-390X Кадочникова Елена Николаевна Kadochnikova Elena N. vf10@yandex.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова Санкт-Петербург Россия D.F. Ustinov Baltic state technical university «VOENMEH» Saint-Petersburg Russian Federation Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф.Устинова Baltic state university "VOENMEH" Военная академия материально-технического обеспечения им. генерала армии А.В. Хрулева Санкт-Петербург Россия Military academy of logistics named after general of the army A.V. Khrulev Saint-Petersburg Russian Federation 06 07 2023 06 07 2023 2023 2 103 113 31 01 2023 31 01 2023 https://journals.igps.ru/en/nauka/article/67047/view

Приведены результаты исследования по влиянию на качество сварных соединений ультразвуковой ударной обработки для обеспечения безопасности корпусов нефтегазового оборудования. Безопасность сварных корпусов нефтегазового оборудования определяется герметичностью сварных соединений. Нарушение герметичности сварного соединения приводит к взрывопожарной опасности. Низкое качество сварного соединения наблюдается в металле шва и на прилегающих к нему участках зоны термического влияния (участок неполного расплавления, участок перегрева). Здесь металл состоит из крупных зерен, а также действуют существенные растягивающие напряжения. Рассчитано распределение температуры металла в зоне термического влияния при сварке низкоуглеродистой стали. По значениям критической температуры диаграммы «железо-цементит» зона термического влияния разбита на участки, определены их размеры. Рассмотрено распределение остаточных напряжений в стыковом сварном соединении. Показано, что металл шва испытывает растягивающие остаточные напряжения. Экспериментально оценено влияние ультразвуковой ударной обработки на качество металла стыкового сварного соединения корпуса нефтегазового оборудования из стали 09Г2С. Качество металла сварного соединения определялось по измерениям его твердости непосредственно после сварки в области, подвергнутой ультразвуковой ударной обработке, и области, в которой такая обработка не проводилась. Результаты измерения твердости сварного соединения показали улучшение состояния металла после ультразвуковой ударной обработки. Твердость, характеризующая прочностные свойства металла, распределена равномерно по сварному соединению и соответствует твердости основного металла корпуса. Экспериментально установлено повышение качества сварного соединения в результате его ультразвуковой ударной обработки для обеспечения безопасности корпуса нефтегазового оборудования. Статья соответствует научному направлению 2.10.1 – Пожарная безопасность.

The article presents the results of a study on the impact of ultrasonic shock treatment on the quality of welded joints to ensure the safety of oil and gas equipment housings. The safety of welded housings of oil and gas equipment is determined by the tightness of the welded joints. Violation of the tightness of the welded joint leads to an explosion and fire hazard. The poor quality of the welded joint is observed in the weld metal and in the adjacent areas of the thermal influence zone (incomplete melting area, overheating area). Here the metal consists of large grains, and there are also significant tensile stresses. The distribution of metal temperature in the zone of thermal influence during welding of low-carbon steel is calculated. According to the values of the critical temperature of the «iron-cementite» diagram, the zone of thermal influence is divided into sections, their sizes are determined. The distribution of residual stresses in a butt welded joint is considered. It is shown that the weld metal experiences tensile residual stresses. The effect of ultrasonic shock treatment on the quality of the butt weld metal of the casing of oil and gas equipment made of steel 09G2S has been experimentally evaluated. The quality of the metal of the welded joint was determined by measurements of its hardness immediately after welding in the area subjected to ultrasonic shock treatment and the area in which such treatment was not carried out. The results of measuring the hardness of the welded joint showed an improvement in the condition of the metal after ultrasonic shock treatment. The hardness characterizing the strength properties of the metal is distributed evenly over the welded joint and corresponds to the hardness of the base metal of the housing. The quality of the welded joint has been experimentally improved as a result of its ultrasonic shock treatment to ensure the safety of the casing of oil and gas equipment. The article corresponds to the scientific direction 2.10.1 – Fire safety.

 твердость корпус нефтегазового оборудования сварное соединение зона термического влияния ультразвуковая ударная обработка остаточные напряжения пожарная безопасность hardness oil and gas equipment housing welded joint thermal influence zone ultrasonic shock treatment residual stresses fire safety

Sornette D., Maillart T., Kröger W. Exploring the limits of safety analysis in complex technological systems // International journal of disaster risk reduction. 2013. Vol. 6. P. 59-66. DOI: 10.1016/j.ijdrr.2013.04.002. Sornette D., Maillart T., Kröger W. Exploring the limits of safety analysis in complex technological systems // International journal of disaster risk reduction. 2013. Vol. 6. P. 59-66. DOI: 10.1016/j.ijdrr.2013.04.002. Bauwens C.R., Chaffee J., Dorofeev S.B. Vented explosion overpressures from combustion of hydrogen and hydrocarbon mixtures // International journal of hydrogen energy. 2011. Vol. 36. Iss. 3. P. 2329-2336. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2010.04.005. Bauwens C.R., Chaffee J., Dorofeev S.B. Vented explosion overpressures from combustion of hydrogen and hydrocarbon mixtures // International journal of hydrogen energy. 2011. Vol. 36. Iss. 3. P. 2329-2336. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2010.04.005. Quantification of oil spill risk / D.S. Etkin [et al.] // Oil spill science and technology - Fingas M. (ed.). 2-nd ed. Cambridge, MA: Gulf professional publishing. 2017. P. 71-183. DOI: 10.1016/B978-0-12-809413-6.00002-3. Quantification of oil spill risk / D.S. Etkin [et al.] // Oil spill science and technology - Fingas M. (ed.). 2-nd ed. Cambridge, MA: Gulf professional publishing. 2017. P. 71-183. DOI: 10.1016/B978-0-12-809413-6.00002-3. Vianello C., Maschio G. Quantitative risk assessment of the Italian gas distribution network // Journal of loss prevention in the process industries. 2014. Vol. 32. P. 5-17. DOI: 10.1016/j.jlp.2014.07.004. Vianello C., Maschio G. Quantitative risk assessment of the Italian gas distribution network // Journal of loss prevention in the process industries. 2014. Vol. 32. P. 5-17. DOI: 10.1016/j.jlp.2014.07.004. Thermal stress and deformation in moderately thick shells of revolution of functionally graded material under thermal impulsive loading / Sh. Takezono [et al.] // Transactions of the Japan society of mechanical engineers. Series B 00066(00645). 2000. Vol. 66. № 645. P. 1060-1067. Thermal stress and deformation in moderately thick shells of revolution of functionally graded material under thermal impulsive loading / Sh. Takezono [et al.] // Transactions of the Japan society of mechanical engineers. Series B 00066(00645). 2000. Vol. 66. № 645. P. 1060-1067. Анализ отказов и повышение надежности полевых магистральных трубопроводов / Р.М. Зябиров [и др.] // Технология нефти и газа. 2019. № 2 (121). С. 45-48. Analiz otkazov i povyshenie nadezhnosti polevyh magistral'nyh truboprovodov / R.M. Zyabirov [i dr.] // Tekhnologiya nefti i gaza. 2019. № 2 (121). S. 45-48. Комарицина В.Н., Сухорукова Н.Н. Исследования механики деформаций и разрушений и некоторые вопросы обеспечения безопасности и надежности трубопроводов с учетом особенностей технологического процесса // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2017. Т. 7. № 4. С. 116-119. Komaricina V.N., Suhorukova N.N. Issledovaniya mekhaniki deformacij i razrushenij i nekotorye voprosy obespecheniya bezopasnosti i nadezhnosti truboprovodov s uchetom osobennostej tekhnologicheskogo processa // Nauka i tekhnologii truboprovodnogo transporta nefti i nefteproduktov. 2017. T. 7. № 4. S. 116-119. Копельман Л.А. Основы теории прочности сварных конструкций: учеб. пособие. 2-е изд., испр. СПб.: Изд-во «Лань», 2010. 464 с. Kopel'man L.A. Osnovy teorii prochnosti svarnyh konstrukcij: ucheb. posobie. 2-e izd., ispr. SPb.: Izd-vo «Lan'», 2010. 464 s. Андрюшкин А.Ю., Кадочникова Е.Н., Рустамова М.У. Экспериментальное определение прочностных и пластических свойств корпусов нефтегазового оборудования по твердости и их влияние на взрывопожарную опасность // Проблемы управления рисками в техносфере. 2022. № 2 (62). С. 16-24. Andryushkin A.Yu., Kadochnikova E.N., Rustamova M.U. Eksperimental'noe opredelenie prochnostnyh i plasticheskih svojstv korpusov neftegazovogo oborudovaniya po tverdosti i ih vliyanie na vzryvopozharnuyu opasnost' // Problemy upravleniya riskami v tekhnosfere. 2022. № 2 (62). S. 16-24. Зарезин В.Е. Методика улучшения качества сварных швов ультразвуковой ударной обработкой с обоснованием оптимальных параметров упрочнения поверхностного слоя // Технико-технологические проблемы сервиса. 2016. № 4. С. 16-22. Zarezin V.E. Metodika uluchsheniya kachestva svarnyh shvov ul'trazvukovoj udarnoj obrabotkoj s obosnovaniem optimal'nyh parametrov uprochneniya poverhnostnogo sloya // Tekhniko-tekhnologicheskie problemy servisa. 2016. № 4. S. 16-22. Антонов А.А., Летуновский А.П. Снижение остаточных сварочных напряжений методом ультразвуковой ударной обработки // Трубопроводный транспорт: теория и практика. 2012. № 2 (30). С. 21-26. Antonov A.A., Letunovskij A.P. Snizhenie ostatochnyh svarochnyh napryazhenij metodom ul'trazvukovoj udarnoj obrabotki // Truboprovodnyj transport: teoriya i praktika. 2012. № 2 (30). S. 21-26. Тажибаев А.Р., Тажибаева А.В., Бикбулатова Г.И. Методы выявления и снижения остаточных напряжений в сварных соединениях // Современные материалы, техника и технологии. 2021. № 5 (38). С. 45-53. Tazhibaev A.R., Tazhibaeva A.V., Bikbulatova G.I. Metody vyyavleniya i snizheniya ostatochnyh napryazhenij v svarnyh soedineniyah // Sovremennye materialy, tekhnika i tekhnologii. 2021. № 5 (38). S. 45-53.