Тимашев В.Т., Климин Д.Ф. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ТРУБ РАЙЗЕРА ОТ СТОЛКНОВЕНИЯ ЛЕДОВЫХ ОБРАЗОВАНИЙ
Научный журнал «Вестник науки»

Режим работы с 09:00 по 23:00

zhurnal@vestnik-nauki.com

Информационное письмо

  1. Главная
  2. Архив
  3. Вестник науки №6 (15) том 4
  4. Научная статья № 79

Просмотры  44 просмотров

Тимашев В.Т., Климин Д.Ф.

  


ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ТРУБ РАЙЗЕРА ОТ СТОЛКНОВЕНИЯ ЛЕДОВЫХ ОБРАЗОВАНИЙ

  


Аннотация:
Континентальный шельф России крупнейший в мире источник неразведанных ресурсов углеводородов. В настоящее время инженеры нуждаются как в рационально подобранной компоновки водоотделяющей колонны (райзера), так и в рациональном использовании материала конструкции. Свойства материалов в значительной степени зависят от температур, при которых они эксплуатируются. Резкое уменьшение пластичности некоторых материалов под воздействием низких температур может повысить вероятность хрупких разрушений. В связи с этим, целью исследования является изучение и анализ эксплуатации райзера в зависимости от материала труб в условиях низких температур. В зависимости от определенных условий производства можно выбирать материалы различного состава и использовать разную технологию их получения и обработки, влияющими в целом на работу системы райзера в море   

Ключевые слова:
безаварийная работа, водоотделяющая колонна, континентальный шельф России, материал, прочность, пластичность, хрупкое разрушение   


Система райзера используется на морских плавучих сооружениях для предотвращает соприкосновение бурового раствора и морской воды при бурении, служит каналом для спуска в скважину бурильных и обсадных труб. Также, райзер подвергается нагрузкам от воздействия морской окружающей среды, таким как гидродинамические нагрузки от волн и течений в дополнение к перемещениям плавучего судна [1]. Наибольшая опасность возникает при столкновении райзера с плавающими обломками льда или айсбергом, которые способны проходить между колоннами ППБУ и попадать под днище бурового судна. Подобная ситуация возникает также при непредвиденном столкновении подводного объекта с райзером. Максимальные напряжения при различных отклонениях райзера от точки бурения достигаются вблизи поверхности моря, вследствие больших нагрузок, создаваемых при натяжении райзера и отклонении БС от точки бурения. Так как лед движется на поверхности моря он контактирует с верхней частью - секцией натяжения райзера. Поэтому задача об прочности протяженных конструкций, используемых в морских нефтегазовых технологиях, по-прежнему представляет актуальную задачу механики твердого деформируемого тела, а ее решение представляет интерес при проектировании и эксплуатации таких важных элементов, как райзер [2]. Основной проблемой является предотвращение возможности хрупкого разрушения, поскольку оно представляет собой внезапный и неконтролируемый процесс. Опыт эксплуатации многих конструкций показал, что в большинстве случаев хрупкое разрушение начинается с образованием мелких трещин, которые в процессе эксплуатации развиваются и превращаются в трещины критических размеров [3]. Возникновение трещин может способствовать циклический контакт райзера с ледовым образованием, например, в сезон, когда характерно образование ледовых полей. Возникновение и рост трещин зависит от кристаллической решетки и размера зерна. Зародыши трещин, как правило, располагаются в разупрочненных местах термического влияния сварки и зонах сосредоточения напряжений. При эксплуатации сооружений в условиях низких температур необходимо применять материалы такого химического состава, который формирует структуры, устойчивые к зарождению трещин при низких температурах. Сталь является в настоящее время основным конструкционным материалом, используемым для изготовления конструкций, предназначенных для освоения шельфа и моря. Свойства сталей изменяются в широком диапазоне, зависящем от ее химического состава и термического упрочнения. Поэтому, традиционным материалом для изготовления райзера служит конструкционная сталь с хорошими пластическими свойствами, однако по мере удаления работ от берега на север, увеличивается глубина моря и понижается температура, при которых проводится разведка и разработка месторождений, инженеры стали интересоваться возможностями применения алюминиевых сплавов. Алюминиевые сплавы при низких температурах обладают значительным сопротивлением распространению трещин. Этот материал, кристаллизующиеся в системе куба с центрированными гранями, не склонен к хладноломкости ни при каком понижении температуры, в отличии от сталей, которые кристаллизируются с кубической объемноцентрированной решёткой [4]. Для изготовления труб из алюминиевых сплавов наиболее перспективными являются системы легирования: Al-Cu-Mg, Al-Mg-Zn, Al–Mg–Zn–Cu. При измельчении структуры зерна сплавов методами равно канально-углового (РКУ) прессования и методом локально-сдвигового прессования (ЛСП), можно существенно повысить прочность и износостойкость алюминиевых труб [5], и, следовательно, увеличить трещиностойкость материала. По химическому составу конструкционную сталь делят на углеродистую и легированную. Увеличении содержания углерода в стали ведет к повышению прочностных свойств и твердости, но снижает ее пластичность и ударную вязкость [6]. Легированные стали, кроме углерода, содержат один или несколько легирующих, специально добавляемых элементов, такие как, марганец, кремний, хром, никель и др [5]. Эти элементы в зависимости от их количества, сочетания между собой, существенно повышают их прочность к механическим нагрузкам в сочетании с хорошей вязкостью, что связано с формированием более мелкого размера зерна. К постоянным примесям относят марганец, кремний, серу и фосфор. Эти элементы всегда присутствуют в стали любой марки и их количество регламентируется нормативными документами. 

  


Полная версия статьи PDF

Номер журнала Вестник науки №6 (15) том 4

  


Ссылка для цитирования:

Тимашев В.Т., Климин Д.Ф. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ТРУБ РАЙЗЕРА ОТ СТОЛКНОВЕНИЯ ЛЕДОВЫХ ОБРАЗОВАНИЙ // Вестник науки №6 (15) том 4. С. 393 - 397. 2019 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/1848 (дата обращения: 01.12.2022 г.)




Нашли грубую ошибку (плагиат, фальсифицированные данные или иные нарушения научно-издательской этики) ?
- напишите письмо в редакцию журнала: zhurnal@vestnik-nauki.com


© 2019