Estimation of the drill pipes residual resource under the multiaxial stress state

Abstract

Об'єктом дослідження даної роботи є експлуатація бурильних труб в умовах складного напруженого стану. Одним із найбільш проблемних місць в даному випадку є процеси втоми, тобто поступове накопичення пошкодження матеріалу бурильних труб під впливом змінних у часі напружень. Це призводить до аварій, ліквідація яких супроводжується значними матеріальними та часовими втратами.На основі проведеного критичного аналізу наукових напрацювань за даною проблемою зазначено, що використання кінетичних діаграм втомного руйнування дозволяє експериментально встановлювати емпіричні параметри втоми матеріалу бурильних труб шляхом лабораторного дослідження невеликих зразків. А також враховувати вплив форми фронту напівеліптичних і кільцевих втомних тріщин на залишковий ресурс. Крім того, зроблено висновок про те, що потребують додаткової уваги методи, які враховують спільний вплив на кінетику втомного пошкодження нормальних і дотичних напружень.Відтак, в ході досліджень використано положення механіки руйнування. Зокрема, особливістю запропонованого підходу є застосування в формулі для визначення коефіцієнту інтенсивності напружень перед фронтом напівеліптичної втомної тріщини в поперечному перерізі трубної конструкції еквівалентного напруження, що враховує як нормальну, так і дотичну складову. Це ж напруження, визначене згідно із четвертою теорією міцності, використано і для розрахунку критичної глибини тріщини.З метою оцінки отриманих результатів, проведений порівняльний розрахунок кількості циклів зміни навантаження, необхідної для збільшення глибини вказаної тріщини від початкового до критичного значення, не враховуючи і з врахуванням величини дотичного напруження. Встановлено, що останнє, при інших незмінних умовах, може зменшувати ресурс бурильної труби до двох разів.Завдяки запропонованому методу забезпечується можливість побудови графічних залежностей втомної довговічності бурильних труб, враховуючи величини крутного моменту при інших незмінних факторах.Ключові слова: бурильна труба, дотичне напруження, залишковий ресурс, напівеліптична тріщина.Kopey B., Artym V., Rachkevych I., Rachkevych R.