Характер распределения физико-механических свойств стали в сварной оболочковой конструкции. Часть 1
Authors: Виктория Александровна Гафарова , Джамшед Наимджонович Шерматов , Искандер Рустемович Кузеев , Аскар Линарович Арсланов 
Published: December 2024

Для реализации нефтегазовых технологий используются оболочковые конструкции, которые можно отнести к крупногабаритному оборудованию с большой протяженностью (трубопроводы), площадью контакта со средой (аппараты нефтепереработки и нефтехимии). Как правило, для таких конструкций предусмотрено использовать изоляцию для уменьшения теплопотерь и защиты от коррозионноактивной среды. Их особенностью являются также рабочие параметры, которые могут изменяться в большом интервале значений. Контролировать такие объекты и оценивать их техническое состояние сложно и для этого необходимо привлекать современные технологии и методы. Поскольку статистика показывает, что аварии случаются, и нередко с человеческими жертвами, актуальность разработки способа оценки технического состояния объекта и сравнение базовых параметров материалов с критическими, не вызывает сомнений. В этой связи проведены исследования, которые показывают, что такие параметры, как критическое состояние конструкций и конструкционных материалов, не равнозначны. Если конструкцию отличает искажение геометрии, то конструкционные материалы переходят в критическое состояние при изменении физико-механических характеристик. Эта совокупность параметров трудно отслеживается на различных этапах жизненного цикла и на различных иерархических уровнях организации, поэтому вводятся допуски на несоответствие этих параметров проектным значениям и коэффициенты запаса по механическим характеристикам. В современном мире происходят масштабные изменения, как отдельно взятых компаний, так и целых отраслей промышленности, основанные на развитии цифровых технологий. Цифровые двойники в последние годы входят в число самых многообещающих цифровых технологий. Внедрение системы дистанционного мониторинга и последующего прогнозирования жизненного цикла объекта позволит минимизировать риски аварийных ситуаций на опасных производственных объектах. Однако создание цифровых двойников для нефтегазовых объектов, которые, как правило, являются сварными конструкциями, сопряжено с трудностями, которые возникают при создании цифровой модели, когда все неоднородности в оболочках необходимо учитывать. Сложность расчетов заключается в том, что конструкции, как правило, обладают индивидуальными особенностями, что затрудняет реализации алгоритма сбора информации. Поэтому авторы для сбора информации и моделирования используют принцип постепенного усложнения объекта: цилиндрические объекты, их сварные образцы, оболочковые конструкции.

Adoption of oil and gas technologies implies shell structures. They may be classified as large-sized and extra-long equipment (pipeline) and as equipment with large area of contact with environment (oil refining and petrochemical vessels). As usual, these structures require isolation to decrease heat loss and protect from corrosive medium. Shell structures’ feature is operating characteristics which have large variation range. It is complicated to manage such objects and rate their technical conditions. For this purpose, it is necessary to adopt modern technologies and methods. Statistics shows that often accidents including fatal ones happen. Certainly it is important to develop a method to rate technical conditions of an object and to compare base and critical parameters of materials. In order to do that there were made analyses that show that critical states parameters of structures and of structural materials are not equal. A structure is notable for distorting of geometry and structural materials come to critical states when physical and mechanics properties change. It is hard to monitor parameters at various stages of life cycle and along company’s hierarchy. Because of that, allowance for nonconformance of the characteristics to design value and safety factor for mechanical characteristics are adopted. Nowadays there are significant changes within a single company and digital-based branches of industry. Over the last years, digital twins are among most promising digital technologies. If we implement a remote monitoring system and forecast an object’s life cycle, the risk of accidents at hazardous industrial facilities can be minimized. However, creating digital twins for oil and gas objects that are usually welded structures can be problematic when all of heterogeneities should be accounted. Calculations are complicated because structures most commonly have individual features. That complicates the work of information collecting algorithms. That is why for collecting information and modelling authors operate on the principle of object’s gradual complexity: cylinder objects, their weld samples, shell structures.