Вплив експлуатаційних чинників на корозійно-втомне руйнування сталей магістральних нафтогазопроводів
Ключові слова:
асиметрія циклу, частота втомного навантаження, форма циклу навантаження, навод- нювання, попередня пластична деформація, втомна тріщина, статична і циклічна тріщиностійкість.Анотація
Оцінювання експлуатаційної надійності нафтогазопроводів є особливо актуальним завданням для
України, оскільки більшість з них відпрацювали великі терміни. Непрогнозоване руйнування таких констру-
кцій призводить до значних економічних втрат і тяжких економічних наслідків. Для відвернення непередба-
ченого руйнування важливе значення має коректність методів прогнозування циклічної тріщиностійкості
трубопроводів. Тому слід врахувати, що магістральні нафтогазопроводи експлуатуються при різних видах
напруженого стану, на них діють змінні навантаження різних режимів, інтенсивності, частоти й асиме-
трії циклу тощо. Дослідження впливу таких умов експлуатації на характеристики опору втомного руйну-
вання стають необхідними й актуальними для визначення залишкового ресурсу об’єктів тривалої експлуа-
тації. Тому в даній роботі вивчено вплив асиметрії та частоти циклу, форми циклу навантаження, темпе-
ратури та товщини зразків на закономірності втомного руйнування сталей 17Г1С та 10ГС, з яких, в осно-
вному, виготовляють труби для газопроводів.
Досліджено спільний вплив попереднього пластичного деформування (ППД) і наводнювання на тріщи-
ностійкість за статичних і циклічних навантажень трубопровідної сталі 17Г1С. За відсутності наводню-
вання у випадку ППД сталі спостерігається незначне зниження її короткочасної тріщиностійкості і під-
вищення опору росту втомної тріщини у припороговій ділянці. Наводнення матеріалу різко зменшує корот-
кочасну тріщиностійкість сталі та інтенсифікує ріст втомних тріщин в середньоамплітудній ділянці ни-
зькочастотного навантаження. В результаті сумісної дії ППД і наводнення максимально знижується
статична та циклічна тріщиностійкість сталі. З урахуванням цих чинників міцність трубопроводів за на-
явності в них тріщиноподібних дефектів може зменшитись у декілька разів, а довговічність на стадії ста-
більного підростання втомної тріщини – на порядок.
Завантаження
Посилання
деградація нафтових і газових трубопроводів
та їх запобігання: науково-технічний посіб-
ник: у 3-х т.: Основи оцінювання деградації
трубопроводів / Є.І. Крижанівський, Г.М. Ни-
кифорчин. – Івано-Франківськ: Івано-Франків-
ський національний технічний університет
нафти і газу, 2011. – 445 с.
2 Гончарук М.І. Корозія і розгерметизація
газопроводів // Нафтогазова промисловість. –
2003. – №2. – С. 56-57.
3 Слободян З.В. Корозійна тривкість труб-
ної сталі у нафто-водних середовищах / Слобо-
дян З.В., Г.М. Никифорчин, О.І Петрущак //
Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2002. – №3. –
С. 93-96.
4 Експлаутаційне окрихчення сталі магіст-
рального нафтопроводу / О.Т. Цирульник,
Г.М. Никифорчин, О.І. Звірко, Д.Ю. Петрина //
Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2004. – №2. –
С. 125-126.
5 Detecting Internal Corrosion of Natural Gas
Transmission Pipelines : Field Tests of Probes and
Systems for Real-time Corrosion Measurement /
B.S. Covino, Jr.S.J. Bullard, S.D. Cramer // Proc.
of 16th Intern. Corrrosion Conference, Beijing,
China, Sept. 19-24, 2005. – P. 4-17.
6 Корозія внутрішньої поверхні магістра-
льних газопроводів / С. Поляков, Л.Ниркова,
А. Клименко // Фіз.-хім. механіка матеріалів. –
2006. – спец. випуск № 5. – Т.1. – С. 300-304.
7 Трещиностойкость металла труб нефте-
проводов / А. Г. Гумеров, К.М. Ямалеев,
Г.В. Журавлев, Ф.И. Бадинов. – М.: ООО
«Недра – Бизнес центр», 2001. – 231 с.
8 Прогнозування залишкового ресурсу ма-
гістральних трубопроводів: проблеми і перспе-
ктиви / В.М. Івасів, В.І. Артим, Р.О. Дейнега
та ін. // Розвідка та розробка нафтогазових і
газових родовищ. – 2007. – №3. – С. 102-108.
9 Красовский А.Я. Трещиностойкость ста-
лей магистральных трубопроводов / А.Я. Кра-
совский, В.Н. Красико. – К.: Наукова думка,
1990. – 176 с.
10 Особенности разрушения материалов
нефтегазопроводов / А.Г. Гареев, М.А. Худя-
ков, И.Г. Абдулин; под ред. А.Г. Гареева и
И.Г. Абдулина. – Уфа: Гилем, 2006. – 156 с.
11 Ясній П.В. Пластично деформовані ма-
теріали: втома і тріщино тривкість / П.В. Ясній.
– Львів: Світ, 1998. – 292 с.
12 Plumtree A. Waweform and frequency
effects on the hightemperature fatigue crack
propagation rate of stainless steel / A. Plumtree,
S. Schäfter // Adv. Fracture Proc. 6th Int. Conf.
Fracture, New Delphi, India, 4-10 Dec. 1984.-
Oxford (U.K.): Pergamon Press, 1984.- Vol.3.-
p.2249-2254.
13 Clark W.G. Influence of temperature and
section size on fatigue crack grouth behavior in
Ni-Mo-V alloysteel/ W.G. Clark, H.E. Trout//
Eng. Fract.Mech.1970. –2, №2.p.107-123.
14 Тощенко В.Т. Иследование закономір-
ностей усталостного и хрупкого разрушения
стали 15Г2АФДпс при низких температурах /
В.Т. Трощенко, В.В. Покровский // Проблемы
прочности. – 1973. – №3. – С. 11-17.
15 Anotil A.A. Effect of tempering temperature
of fatigue crack propagation in 4340 steel /
A.A. Anotil, E.B. Kula//Effect of Environment and
complex Load Hystory on Fatigue Life. Philadelphia
(Pa): Pergamon press, 1970.- p. 297 – 317. –
(ASTM) STP462.
16 Wei R.P. Influence of temperature on
fatigue creak growth in mild annealed Ti – 6A1 –
4Flloy/ R.P. Wei, D.L. Ritter// J. Matter. – 1972.-7,
-№2. – p. 240-250.
17 Развитие усталостного разрушения в
листовой малоуглеродистой стали при комнат-
ной и низкой температурах / С.Я. Ярема,
А.Я. Красовский, О.П. Осташ, В.А. Степаненко
// Проблемы прочности. – 1977. – № 3. – С.21-
26.
18 Панасюк В.В. Механика квазихрупкого
разрушения материалов / В.В. Панасюк. – К.:
Наук. думка, 1991. – 416 с.
19. Barsom J.M/ Fatigue crack propagation in
high yield strength steel/. Barsom J.M, E.J. Imhof,
S.T. Rolfe// Eng. Fract. Mech. – 1971. – 2. –
p.301-317.
20 Thielen P. N. Fatigue crack propagation in
4140 steel / P.N. Thielen, E.F. Morris // Met.
Trans. – 1975. – A6, №11. – p. 2133-2141.
21 Jack A.R. Effects of thickness on fatigue
crack initiation and growth in notched mild steel
specimens / A.R Jack, A.T. Price // Acta met. –
1972. – 20, №7. - p. 857-856.
22 Ritchie R.O. Effects of thickness on
fibrous fracture from a notch and fatigue crack
propagation in low strength steel / R.O. Ritchie,
R. E. Smith, H.F. Knott// Met.Sci. – 1975. -9. –p.
485-492.
23 Griffith J.R. The influence of thickness on
fatigue crack propagation rates in a low alloy steel
weld metal above and below general yield /
J.R. Griffith, C.E. Richards /Mater. Sci. and Eng. –
1973. – p.305-310.
24 Перун Й.В. Магистральные трубопро-
воды в горных условиях / Й.В. Перун. – М.:
Недра, 1987. – 175 с.
25 Шлапак Л.С. Исследование напряженно
деформированного состояния сложных участ-
ков трубопроводов в условиях горных Карпат с
целью повышения их эксплуатационной наде-
жности / Л.С. Шлапак // Методы и средства
технической диагностики. – 1992. – №2. –
С. 166.-172.
26 Воднева деградація тривало експлуато-
ваних сталей магістральних трубопроводів /
О.Т. Цирульник, Г. М. Никифорчин, Д.Ю. Пет-
рина // Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2007. –
№5. – С.97-104.
27 ГОСТ 25 506-85. Расчеты и испытания
на прочность. Методы механических испыта-
ний металлов. Определение характеристик
трещиностойкости (вязкости разрушения) при
статическом нагружении. – М.: Изд-во стандар-
тов, 1985. – 62 с.
28 РД50-345-82. Методические указания.
Расчеты и испытания на прочность в машино-
строении. Методы механических испытаний
металлов. Определение характеристик трещи-
ностойкости (вязкости разрушения) при цикли-
ческом нагружении. – М.: Изд-во стандартов,
1983. – 96 с.
29 Yarema S. Ya. Test method for
determination of crack extension resistance under
cyclic loading. – Lviv: Karpenko Phisico-
Mechanical Institute, 1994. – 79 p.
.png)
