Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Экспериментальная оценка работоспособности труб магистральных газопроводов при циклическом нагружении

ВАК РФ 25.00.19, Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ

Автореферат диссертации по теме "Экспериментальная оценка работоспособности труб магистральных газопроводов при циклическом нагружении"

На правах рукописи

Зорин Николай Евгеньевич

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТРУБ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

Специальность: 25.00.19 - Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2010

003493311

Работа выполнена в Обществе с ограниченной ответственностью «Центр испытания и диагностики конструкций» и Обществе с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ»

Научный руководитель - доктор технических наук,

Самсонов Роман Олегович

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

Великоднев Валерий Яковлевич

кандидат технических наук,

Шнейдеров Георгий Рафаилович

Ведущая организация: ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина»

Защита состоится «31» марта в 13 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д.511.001.02 при ООО «Газпром ВНИИГАЗ» по адресу: 142717, Московская обл., п. Развилка

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ООО «Газпром ВНИИГАЗ»

Автореферат разослан « 16 » (ЮР иПГе^/Л 2010 года

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук //''ЖУ/ И.Н. Курганова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Магистральные газопроводы эксплуатируются в сложных природно-климатических условиях и подвергаются переменным во времени и пространстве нагрузкам. Особое значение имеют динамические нагрузки, характерные периоды изменения во времени которых сопоставимы с периодами собственных колебаний газопроводных конструкций. К их числу относятся динамические составляющие ветровой или волновой нагрузок, связанные с пульсациями воздуха или воды, вибрационные нагрузки от вспомогательного оборудования, пульсации давления газа и др.

Часто причиной отказов становятся стресс-коррозионные повреждения. Наибольшее число отказов по причине коррозионного растрескивания под напряжением (КРН) зафиксировано на расстоянии до 20 -25 км от выхода из компрессорной станции, 40 % отказов по причине КРН произошло на 10 км от КС. Это свидетельствует об интенсивном снижении сопротивляемости коррозионно-механическому разрушению этих участков обусловленному, как правило, процессом накопления рассеянной повреж-денности при жестком и длительном нестационарном нагружении. Интенсивность развития и непредсказуемость этих процессов снижает достоверность прогноза остаточного ресурса после проведения диагностического обследования и эффективность ремонтно-восстановительных работ.

Поэтому экспериментальная оценка работоспособности труб магистральных газопроводов при переменных циклических нагрузках является актуальной темой исследования.

Цель работы. Экспериментальная оценка влияния условий и параметров циклического нагружения труб магистральных газопроводов на их работоспособность в процессе длительной эксплуатации с применением метода определения поврежденности объекта.

Основные задачи исследования:

• Установить влияние на интенсивность накопления рассеянной поврежденности трубами магистральных газопроводов длительного циклического нагружения при их эксплуатации.

• Оценить влияние вида нагружения на долговечность и работоспособность магистральных газопроводов при циклическом нагружении на воздухе и в коррозионно-активной среде.

• Разработать методику диагностирования склонности трубных сталей к коррозионному растрескиванию под напряжением (КРН) методом определения поврежденное™ объекта на основе процесса микровдавливания.

/"А

и О

Научная новизна.

Экспериментально установлено влияние параметров режима нестационарного нагружения на коррозионно-механические характеристики трубных сталей. Так, увеличение асимметрии цикла предварительного нагружения трубных сегментов Я с 0,6 до 0,8 при атах = 0,9сТ приводит к интенсификации накопления рассеянной поврежденности в стали контролируемой прокатки класса прочности Х70 и уменьшает на 30 - 37 % значение коэффициента интенсивности напряжений, при котором от поверхностного концентратора напряжений в крупномасштабном образце зарождается магистральная трещина. У трубной стали 17Г1С такого эффекта не обнаружено.

Доказано, что изменение коррозионно-механических характеристик стенки трубопровода, возникающее в процессе длительной эксплуатации, корректно отражается введенным коэффициентом поврежденности кр, который определяется по результатам замеров микротвердости на диагностируемой поверхности трубопровода. Для газопроводов изготовленных из сталей Х70 и 17Г1С установлена численная зависимость между коэффициентом поврежденности кр и характером коррозионно-механического разрушения при циклическом нагружении.

Установлено, что у газопроводных труб из стали контролируемой прокатки типа Х70 по толщине стенки существует значительная гетерогенность слоев металла по сопротивляемости коррозионно-механическому разрушению. Самые низкие показатели у поверхностных слоев, составляющих 12-20 % от толщины проката, но не более 3,0 - 4,0 мм. Так, при значении коэффициента поврежденности кр поверхностных слоев на уровне 3,8 - 4,2 металл становится склонным к коррозионному растрескиванию под напряжением в средах с рН 6,7 - 7,2.

Доказано, что ремонт газопровода, выполненного из стали Х70 со стресс-коррозионными поражениями глубиной до 3,0 - 4,0 мм (20 - 25 % от толщины стенки трубы) технически обосновано вести вышлифовкой сетки поверхностных трещин без последующей электродуговой наплавки, так как это дает более стабильное повышение работоспособности стенки трубы. Восстановление геометрии перед выполнением изоляционных работ ведется нанесением металлизированного порошка.

Защищаемые положения.

1. Экспериментальное обоснование влияния асимметрии цикла нагружения на интенсивность накопления рассеянной поврежденности в трубах, выполненных из стали контролируемой прокатки класса прочности Х70, их склонности к коррозионному растрескиванию под напряжением и отсутствие такого эффекта в трубах, изготовленных из стали 17Г1С.

2. Обоснование применения метода определения поврежденности газопровода на основе процесса микровдавливания для регистрации интен-

сивности накопления рассеянной поврежденности в трубах и установление корреляции между текущим значением коэффициента поврежденности кр и сопротивляемостью коррозионно-механическому разрушению исследованных сталей.

3. Механизм коррозионно-механического разрушения газопроводных труб из стали Х70 в условиях нестационарного нагружения, заключающийся в смене механизмов разрушения от КРН, реализуемого в поверхностных слоях проката, на усталостное, ускоренное коррозионно-активной средой.

4. Технология ремонта труб из сталей Х70 со стресс-коррозионными поражением вышлифовкой сетки поверхностных трещин на глубину до 20 - 25 % от толщины стенки трубы без последующей электродуговой наплавки. Перед выполнением изоляционных работ восстановление геометрии стенки трубы производится нанесением металлизированного порошка.

Практическая значимость. Разработанная методика оперативной диагностики изменений механических характеристик металла сварных конструкций на различных этапах длительной эксплуатации без разрушения газопроводных конструкций на основе процесса микровдавливания защищена патентом РФ. Разработанная технология ремонта газопроводов с сеткой поверхностных трещин по типу КРН глубиной до 25 % от толщины стенки методом вышлифовки без последующей электродуговой наплавки использована при разработке СТП Газпром трансгаз Югорск по ремонту поверхностных дефектов магистральных газопроводов и применяется в практике эксплуатации. На основе проведенных исследований разработан СТО Газпром «Методика оценки текущих физико-механических характеристик металла газопровода и сварных соединений без остановки эксплуатации на базе процесса микровдавливания».

Апробация работы. Результаты работы докладывались на :

- 57, 58 и 60 Межвузовских студенческих научных конференциях «Нефть и Газ - 2003, 2004 и 2006», РГУ нефти и газа, г.Москва;

- 6-ой Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России «Новые технологии в газовой промышленности», РГУ нефти и газа, Москва, 2005;

- расширенном научном семинаре кафедры «Сварка и мониторинг НГС» РГУ нефти и газа, 2007;

- научно-техническом совещании ООО «Центр испытания и диагностики конструкций», 2008;

- расширенном научном семинаре секции Ученого совета НИИ природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ, 2010.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, из них 2 в журналах, которые входят в «Перечень...» ВАК Минобр-науки РФ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов и списка литературы из 123 наименований. Основное содержание и общие выводы изложены на 149 страницах машинописного текста, содержащих 40 рисунков и 4 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована актуальность исследования, сформулированы цель, задачи, научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе рассмотрены особенности эксплуатации магистральных газопроводов большого диаметра, в том числе из сталей контролируемой прокатки, формирующие жесткие режимы нагружения некоторых участков трубопроводов, переводя их в группу потенциально-опасных с точки зрения коррозионно-механического разрушения.

Для участков, примыкающих к головным и дожимным компрессорным станциям, характерен нестационарный режим нагружения с высокой асимметрией цикла (Я). Натурные измерения показывают, что наложение на общую амплитуду нагружения высокочастотных гармоник с низкой амплитудой, связанных с нестационарным течением газа на выходе из компрессорной станции, приводит к асимметрии цикла порядка Я = 0,8 и более на этих участках. Такой режим нагружение приводит к снижению живучести упрочненных трубных сталей (увеличивается скорость роста усталостной трещины). Это связывается, например, с отсутствием эффекта закрытия трещины. При высоких минимальных напряжениях берега усталостной трещины на протяжении всего цикла нагружения остаются открытыми, увеличивая размах эффективного коэффициента интенсивности напряжений.

Наиболее применяемой сталью для строительства трубопроводов большого диаметра стала высокопрочная сталь класса прочности Х70. Лучшие по сравнению со сталью класса прочности Х60 механические свойства были получены благодаря упрочнению твердого раствора, измельчению зерна, дисперсионному твердению, а также дислокационному, субзеренному и текстурному упрочнению, происходящим в процессе контролируемой прокатки. Однако деформационное упрочнение приводит к образованию межзеренного наклепа и переводит данный тип стали в разряд метастабильных и склонных к деформационному старению.

Опыт эксплуатации трубопроводов из сталей класса прочности Х70 показывает, что разрушения практически не связаны с исчерпанием несу-

щей способности металла труб, поскольку при наличии исправной контрольной аппаратуры невозможно появление перегрузок по внутреннему давлению. Разрывы труб связаны, в основном, с развитием трещин из концентраторов при действующих напряжениях, существенно ниже допускаемых, определенных на основе статического расчета. Для трубопроводов большого диаметра из сталей контролируемой прокатки данного класса прочности характерны стресс-коррозионные разрушения, происходящие при определенных условиях взаимодействия факторов внешней среды, условий нагружения и наследственных характеристик материала. На них происходят около 70 % аварий и большая часть из них на удалении 10-20 км от высокой стороны компрессорной станции. Одной из возможных причин этого является неучет в базовых расчетах наличия переменной составляющей внутреннего давления.

Вопросами разработки новых трубных сталей, оценкой их коррози-онно-механических характеристик в процессе длительной эксплуатации, диагностикой и прогнозированием ресурса магистральных трубопроводов в разное время занимались как академические институты, например, ИМЕТ им. A.A. Байкова, так и отраслевые: ЦНИИЧермет им. И.П. Бардина, ВНИИСТ и Газпром ВНИИГАЗ. Среди отечественных ученых следует выделить Анучкина М.П., Болотина В.В., Горицкого В.М., Гумерова А.Г., Зорина Е.Е., Иванцова О.М., Матвиенко А.Ф., Матросова Ю.И., Те-рентьева В.Ф., Харионовского В.В. Однако, диагностике состояния металла магистральных трубопроводов в процессе длительной эксплуатации, возможному измерению сопротивляемости коррозионно-механическому разрушению стенки трубы в условиях нестационарного нагружения применительно к стали нового поколения типа Х70 уделялось недостаточно внимания.

Во второй главе рассмотрены наиболее продуктивные гипотезы и модели формирования и накопления рассеянной поврежденности в кристаллических материалах и предложена механистическая модель формирования поврежденности в трубных сталях феррито-перлитного класса, заключающаяся в том, что в процессе длительной эксплуатации меняется напряженно-деформированное состояние элементов структуры (зерен и границ зерен) в поле напряжений второго рода. Эти изменения связаны с накоплением пластической деформации, разрушением объемов металла, исчерпавших запас пластичности, перераспределение напряжений и контактное упрочнение. При использовании методики на базе процесса микровдавливания на изготовленной поверхности проводится серия замеров микротвердости с фиксированным шагом, и результаты обрабатываются по разработанному алгоритму для определения предложенного коэффициента поврежденности кр.

Процесс накопления рассеянной поврежденности в условиях нестационарного нагружения связан с реализацией петли пластического гисте-

резиса в координатах «напряжение - деформация» и циклической ползучестью, что в свою очередь приводит к исчерпанию запаса пластичности в локальных объемах металла, формированию зародышей микротрещин и дальнейшему развитию локальной пластической деформации. Развитие этих процессов во времени и определяет текущий уровень плотности повреждений (П2) в металле конструкций.

Суммарная повреждаемость П£ условно может быть разбита на два уровня:

- наследственная плотность поврежденности (П1//) как функция качества Ме;

- приобретенная плотность поврежденности (П'э), как функция технологии передела Ме, изготовления конструкции и условий ее дальнейшей эксплуатации;

Наследственный уровень поврежденности во многом будет определять темп нарастания поврежденности в металле конструкции в процессе эксплуатации.

Структурный анализ показывает, что изменения в стенке трубопровода при циклическом нагружении появляются в приповерхностных слоях на разных стадиях формирования эксплуатационной поврежденности (П2Э) и зародыши трещин образуются в пределах отдельных зерен или их частей.

Механизм зарождения трещин качественно одинаков как при вязком, так и при хрупком разрушении.

Процесс зарождения и развития разрушения в условиях нестационарного нагружения можно условно разделить на следующие стадии:

- пластическое деформирование вызывает движение дислокаций и вакансий, приводящее к появлению дефектов несплошности на субмикро-уровне, накопление и рост которых может привести к образованию микротрещин, микро- и макропор;

- рост и слияние микротрещин, приводящее к образованию макродефекта; одна из микротрещин, находящаяся в энергетически выгодных условиях, пересекает границу одного или нескольких зерен и становится макротрещиной; макротрещина развивается и переходит в магистральную.

Развитие магистральной трещины происходит скачкообразно: разрывается перемычка, отделяющая магистральную трещину от микротрещины, встретившейся на ее пути, и магистральная трещина скачком продвигается вперед. В зависимости от степени поврежденности материала и условий нагружения указанные скачки могут быть достаточно большими либо малыми и частыми.

Фрактографические исследования поверхности усталостного излома сегментов труб из стали Х70 в состоянии поставки и после 20 лет эксплуатации на Уренгойском ГКМ показали, что длительная эксплуатация повы-

сила плотность рассеянной поврежденности и изменила характер и механизмы усталостного разрушения.

Усталостное разрушение на воздухе металла сегментов труб из стали Х70 аварийного запаса идет по механизму вязкого разрушения с явно выраженными усталостными фасетками, а длительная эксплуатация в течение 20 лет привела к значительному накоплению рассеянной напряженности и, как результат, к изменению механизма разрушения с вязкого на преимущественно квазихрупкий. В усталостном изломе нет ярко выраженных фасеток вязкого разрушения, поверхность усталостного разрушения представлена участками скола, окруженными узкими областями вязкого разрушения. Фронт усталостной трещины спровоцировал раскрытие уже имеющихся в металле микротрещин.

Известно, что при длительном статическом нагружении и повышенном запасе упругой энергии в нагруженной системе даже пластичные материалы становятся склонны к замедленному разрушению, что вызвано локализацией пластической деформации и последующему развитию разрушения в наиболее напряженных объемах материала. Воздействие коррозионной среды в сложившихся условиях вызывает резкую интенсификацию процессов замедленного разрушения.

Газопроводы диаметром 1420 мм аккумулируют максимальное количество упругой энергии, находятся под действием сложной схемы нестационарного нагружения и при доступе коррозионной среды к поверхности трубы становятся уязвимы к коррозионному растрескиванию под напряжением. Интенсивность накопления рассеянной поврежденности вносит весомый вклад в переход металла газопровода в состояние склонности к КРН, так как стимулирует протекание процессов анодного растворения и водородной хрупкости. Регистрация плотности накопленной поврежденно-сти поверхностными слоями проката позволяет на ранней стадии оценить склонность металла газопровода к КРН и принять соответствующие меры.

Существующие прямые методы диагностики качества металла не позволяют зарегистрировать динамику изменений плотности накопленной поврежденное™ в процессе длительной эксплуатации, так как ориентированы на обнаружение дефектов, размеры которых соизмеримы с размерами магистральной трещины. Методы определения изменений физических характеристик метала конструкций в процессе нагружения не позволяют с инженерной точностью перейти к механическим характеристикам из-за необходимости учета большого количества таких показателей, как условия эксплуатации, конструктивно-технологические и металлургические параметры диагностируемой конструкции.

Для трубных сталей с достаточным уровнем вязкопластических свойств процесс формирования магистральной трещины можно представить по схеме:

- исходная наследственно-технологическая дефектность со0 с размерами Л < Хо...Х2, гДе и "ко размеры микроповреждений, соизмеримые с размерами элемента структуры, и возможные зародыши стабильных и допустимых макродефектов;

- формирование «слабейшего звена» или «слабейшего агрегата» и появление новых повреждений ю на уровне Х<Хо, стабильный рост зародышей к ~ ко',

- обеспечение в момент времени Т = Т* критической поврежден-ности со*, страгивание и спонтанное развитие лидирующей трещины.

На основании всего выше изложенного сформулирован подход, на котором базируется разрабатываемый метод экспресс-диагностирования конструкции в процессе эксплуатации. Диагностируемый объем материала конструкции должен быть необходимым, чтобы отразить воздействие на материал технологии передела и изготовления конструкции, условий эксплуатации и достаточным для формирования в нем магистральной трещины (патент РФ на изобретение №2315971 от 27.01.2008 «Способ определения поврежденное™ объекта»).

Таким необходимым и достаточным объемом для трубных сталей феррито-перлитного класса является элемент структуры, т.е. зерно, а инструментом, регистрирующим изменения механических характеристик элементов структуры в процессе эксплуатации, замер микротвердости. Данный метод выбран потому, что относится к «прямому» методу определения механических характеристик, т.к. отражает реакцию материала элемента структуры на локальное воздействие (деформацию) алмазной пирамидки индентора.

Для получения представительной выборки значений микротвердости на диагностируемой поверхности конструкции делается 60 - 70 замеров с фиксированным шагом. Для трубных сталей шаг выбран в диапазоне 0,020,03 мм, усилия на индентор 10-25 грамм. Перед проведением замеров с поверхности удаляется слой металла толщиной не менее 0,5 мм с последующей ручной шлифовкой.

На рисунке 1 приведены гистограммы наполненности выборки значений микротвердости для металла труб 01420 х 18,5 мм из стали контролируемой прокатки класса прочности Х70 аварийного запаса и после 20 лет эксплуатации, полученные на стандартном микротвердомере ПМТ-3 с усилием на индентор 10 грамм и шагом 0,03 мм.

В качестве количественного критерия для сравнения гистограмм распределения значений микротвердости на поверхности диагностируемого объекта, полученных в разные моменты времени эксплуатации, введен коэффициент поврежденное™ кр, который определяется как отношение:

n/N, %

35 -т-

30 щ ГП □!

25 I >11

140 170 200 230 260 290 320 Нн

Рисунок 1 - Гистограммы наполненности выборки значений микротвердости труб 01420 х 18,5 мм из стали Х70 в состоянии поставки (I) и после 20 лет эксплуатации на Уренгойском ГКМ (II), полученные на стационарном микротвердомере ПМТ-3; //ц - значение микротвердости

кр = Кр/К?р, (1)

где; Кр - приведенная частотность гистограммы распределения замеров микротвердости материала в текущий момент эксплуатации; К°р - приведенная частотность гистограммы распределения замеров микротвердости материала в исходном состоянии. Приведенная частотность подсчитыва-ется по гистограмме как сумма отдельных частотностей с учетом весовых коэффициентов, позволяющих равномерно учесть вклад (значимость) каждого интервала:

Кр=ЪаЛ. (2)

где f¡= n¡/ N¡ - частотность отдельного интервала значений микротвердости; N = Z n¡ - общее число замеров; n¡ - количество результатов в данном интервале значений микротвердости; a¡ - весовые коэффициенты.

Третья глава посвящена оценке влияния параметров циклического нагружения на коррозионно-механические характеристики трубных сталей Х70, 17Г1С и их сварных соединений.

Для переноса результатов испытаний образцов-свидетелей на реальную конструкцию необходимо соблюдение следующих требований: напряженно-деформированное состояние (НДС) рабочей части образца должно соответствовать НДС стенки конструкции; для нагружения образца должны быть выбраны наиболее жесткие параметры из тех, которые реализуются в стенке объекта исследований; кроме этого, необходим учет агрессивности среды, если таковая присутствует, и ее влиянием нельзя пренебречь. Температура испытаний в отрицательном диапазоне климати-

||шЛ

□ i

■4=L

140 170 200 230 260 290 320

ческих значений оказывает очень часто определяющее влияние на характер разрушения, особенно если это касается магистральных трубопроводных систем. Циклические испытания при отрицательных температурах существенно усложняют процедуру нагружения и вносят дополнительный разброс в результаты.

Однако, практика эксплуатации сварных конструкций при низких климатических температурах показывает, что определение показателей ударной вязкости при фиксированных отрицательных температурах вполне объективно отражает влияние температуры на сопротивляемость металла конструкции зарождению и развитию разрушения.

Для реализации первых двух вышеизложенных требований в качестве образцов были выбраны сегменты труб, которые вырезались вдоль образующей. Длина сегмента 450мм, ширина зависит от толщины стенки трубы и должна позволить изготовить рабочую часть образца-свидетеля таким образом, чтобы ширина образца была не менее 6 толщин стенки трубы из которой вырезался образец.

Тензометрирование и использование метода конечных элементов показали, что при одноосном растяжении выше описанного образца в центре его рабочей части, составляющей 1/3 ширины, реализуется двухосное напряженно-деформированное состояние, соответствующее напряженно-деформированному состоянию стенки трубы, нагруженной внутренним давлением. При этом делается допущение, что механические характеристики стенки трубы одинаковы вдоль и поперек проката.

Циклические испытания проведены на машине гБМ-ЮОРи (Германия). Перед закреплением образца в захваты машины, его концы выпрямлялись на прессе.

Реальная сварная конструкция всегда имеет поверхностные концентраторы напряжений, связанные с конструктивно-технологическими особенностями, транспортировкой, монтажом и т.д. Наиболее опасными являются трещиноподобные концентраторы, так как создают максимальную концентрацию напряжений и при прочих равных условиях являются зоной зарождения магистральной трещины в процессе длительной эксплуатации трубопровода.

Построение кинетических диаграмм усталостного нагружения (КДУР) в координатах: «величина подрастающей усталостной трещины за цикл да/Ш — К, текущее значение концентратора интенсивности напряжений (КИН) в вершине развивающейся трещины», является наиболее достоверным и информативным методом испытания крупномасштабных образцов-свидетелей с конструктивными концентраторами напряжений, так как позволяет моделировать реальные условия эксплуатации трубопроводов при создании НДС в рабочей части образца, аналогичного НДС стенки трубопровода, нагруженного внутренним давлением.

Для слежения за динамикой и топографией развития усталостной трещины от поверхностного искусственного трещиноподобного концентратора напряжений, нанесенного фрезой толщиной 0,2 мм, глубиной 1,5 мм и протяженностью 20 мм, использовался метод «меток».

Суть метода заключается в следующем. В рабочем режиме нагруже-ния (в нашем случае отах = 0,9Сг, асимметрия цикла нагружения Л = 0,5, частота нагружения 120 циклов/мин) дается 1 -104 циклов нагружения. Далее, не останавливая нагружение, атах растяжения за цикл снижается до значений отах = 0,607-, Я = 0,5, дается 5-103 циклов нагружения, после чего, втах поднимается до отах = 0,9а7-, Я = 0,5 и так до разрушения образца. Периодическое изменение максимальных напряжений за цикл меняет величину проскока усталостной трещины, сказывается на шероховатости усталостного излома и делает видимым контуры трещины на разных стадиях ее развития (рисунок 2).

Рисунок 2 - Поверхность усталостного разрушения при использовании метода меток

Для оценки влияния параметров нагружения на коррозионно-механические характеристики трубных сталей 17Г1С и Х70 из труб аварийного запаса (труба 01420 х 18,5 мм из стали Х70 и труба 01220 х 12,5 мм из стали 17Г1С) вырезались вдоль образующей сегменты длиной 450 мм, шириной 160 мм для толщины 18,5 мм и 120 мм для толщины 12,5 мм.

Из трубных сегментов изготавливались образцы, имеющие ширину рабочей части 120 мм для толщины 18,5 мм и 80 мм для толщины 12,5 мм.

Образцы из каждой трубной стали разбивались на две группы. Одна группа получала предварительное циклическое нагружение при отах = 0,9оТ, Я = 0,6, другая при атах = 0,9ог, но при Я = 0,8. На образцы наносились по два поверхностных концентратора напряжений на расстоянии 70 мм по оси рабочей части. Параметры образцов приведены выше. На один из двух поверхностных концентраторов напряжений крепилась коррозионная ячейка с 3 % водным раствором 1МаС1 и добавками согласно рекомендации Американской ассоциации коррозионистов для имитации грунтового электролита. Среда имела рН = 7,1, конструкция коррозионной ячейки позволила имитировать эффект подпленочной коррозии. Таким образом, при испытании одного образца удавалось одновременно оценивать сопротивляемость трубной стали циклическому разрушению, как на воздухе, так и в коррози-онноактивной среде.

После нанесения поверхностных концентраторов обе группы образцов нагружались до разрушения при атах = 0,9аг, Я = 0,5, метки ставились при атах = 0,6о/, Я = 0,5. При разрушении образца от одного из поверхностных концентраторов напряжений по другому концентратору производили боковые надрезы для уменьшения живого сечения и долом (рисунок 3).

Рисунок 3 - Разрушение в среде (а) и долом на воздухе образца из трубной стали Х70 (предварительное нагружение при асимметрии цикла Я = 0,8)

Проведенные испытания показали, что при предварительном нагру-жении образцов на базе 5-105 циклов при атах = 0,9ст7 и асимметрии цикла Я = 0,6 сформировало коэффициент поврежденности кр в стали Х70 на уровне 2,1 - 2,2 в стали 17Г1С в диапазоне 1,7 - 1,9, а при асимметрии цикла Я = 0,8 коэффициент поврежденности кр для стали Х70 достиг значения 3,4-3,7, для стали 17Г1С остался на уровне 1,6 - 1,8.

Усталостное разрушение образцов первой и второй группы из сталей Х70 и 17Г1С так же имело существенное различие. Если образцы из стали

17Г1С первой и второй группы разрушались от поверхностного концентратора на воздухе и значения циклической трещиностойкости лежали в диапазоне разброса (рисунок 4), то образцы из стали Х70 при разрушении меняли механизм разрушения в зависимости от асимметрии цикла предварительного нагружения.

^ (с!//с1Л0 [см] 10"2

КГ3

ю-4 10"5

50 100 150 К [МПа-м1/2]

Рисунок 4 - Кинематические диаграммы усталостного разрушения трубных сталей Х70 и 17Г1С на воздухе и в коррозионно-активной среде;

о — сталь 17Г1С на воздухе, предварительное погружение при Я = 0,6; • -сталь 17Г1С в среде, предварительное погружение при Я = 0,6; Д - сталь

17Г1С на воздухе, предварительное погружение при Я = 0,8; к- сталь 17Г1С в среде, предварительное погружение при Я = 0,8; □ - сталь Х70 на воздухе, предварительное погружение при Я = 0,6; я - сталь Х70 в среде, предварительное погружение при Я = 0,6; 0- сталь Х70 на воздухе, предварительное погружение при Я = 0,8; ♦ - сталь Х70 в среде, предварительное нагружение при Я = 0,8

После предварительного нагружения при Я = 0,6 образцы из стали Х70 разрушались на воздухе и глубина усталостной поверхностной трещины в среде, в этот момент, составляла 0,5 - 0,7 от толщины образца, а при Я = 0,8 разрушение происходило от поверхностного концентратора в среде. Глубина усталостной трещины на воздухе, определяемая после до-лома, составляла 0,7 - 0,85 от толщины рабочей части образца.

На механизм усталостного разрушения стали 17Г1С от концентратора на воздухе и в среде влияние асимметрии циклов предварительного нагружения не обнаружено. Для стали Х70 повышение асимметрии цикла предварительного нагружения с 0,6 до 0,8 снизило инкубационный период зарождения усталостной трещины от поверхностного концентратора напряжений на воздухе при одновременном падении значения К,/, (пороговый КИН, при котором в образце с заранее выращенной трещиной начинается ее распространение в условиях циклического нагружения) на 30 - 37 % (рисунок 4). В среде механизм усталостного разрушения, ускоренный коррозией, менялся на КРН при прохождении фронта трещины через поверхностные слои проката, составляющие до 20 % его толщины. Далее происходило некоторое торможение развивающейся трещины и в изломе появились значительные участки анодного растворения.

В четвертой главе рассмотрена возможность диагностирования состояния стенки трубопровода на базе процесса микровдавливания и предложены подходы для оценки ее несущей способности с поверхностными концентраторами напряжений типа «стресс-коррозионные поражения».

Анализ разрушения трубной стали Х70 при КРН внешней поверхности трубы показал, что появление сетки трещин фиксированной глубины имеет две стадии. На первом этапе в процессе длительного нестационарного нагружения поверхностные слои, составляющие до 20 % от толщины стенки (проката), активно накапливают рассеянную поврежденность и при контакте с грунтовым электролитом в поле высоких растягивающих напряжений возможен переход коррозионно-механического разрушения поверхностных слоев металла от анодного растворения к КРН. На кинетической диаграмме усталостного разрушения (КДУР) стали Х70 (рисунок 4) этот этап разрушения характеризуется интенсивным подрастанием усталостной трещины.

Второй этап начинается после прохождения слоя металла с повышенной накопленной поврежденностью. Развитие вглубь сетки трещин резко тормозится, т.к. в глубинных слоях металла еще не созданы условия для развития КРН. В устье поверхностных трещин начинает активно развиваться процесс анодного растворения (рисунок 5), приводящий к размыванию и притуплению вершин. На КДУР стали Х70 (рисунок 4) в среде отмечается резкий перелом кривой.

Определение коэффициента поврежденности кр на поверхности тем-плетов, вырезанных из труб стали Х70 с поражением КРН и образцов с предварительным циклическим нагружением при Я = 0,8 показало, что при значении кр более 3,8 металл поверхности трубы становится склонным к КРН в грунтовом электролите. Для оценки работоспособности стенки газопровода со стресс-коррозионными поражениями из катушки труб, выполненных из стали Х70 01420 с толщиной стенок 16,7,17,2 и 18,0 мм, вы-

г

Рисунок 5 - Топография поверхностных трещин по типу КРН в трубной

стали Х70;

а -развитие сетки поверхностных трещин в глубину стенки трубы; б -устье и вершина поверхностной трещины, зародившейся по типу КРН

резались триплеты с сеткой поверхностных трещин по типу КРН. На всех вырезанных триплетах максимальная глубина поверхностных трещин лежала в диапазоне 3,2 - 3,6 мм. К триплетам приваривались пластины под захваты разрывной машины и изготавливались образцы 4 типов для последующих циклических испытаний (рисунок 6, а).

В первой группе были образцы с вставками, имеющими сетку эксплуатационных поверхностных трещин по типу КРН.

Во второй группе образцов поверхностные трещины вышлифовывались на глубину 4,0 мм.

В третьей группе вставки не имели поверхностных эксплуатационных трещин, но в них наносились два поверхностных надреза фрезой 0,2

мм на глубину 3,5 мм и протяженностью 23 мм. Вставки изготавливались из триплетов, которые вырезались из катушек со стресс-коррозионными поражениями. При циклических испытаниях один из двух поверхностных надрезов находился в коррозионной ячейке со средой, имеющей рН = 7,0.

■сГ

200

10- 104

8- 104

6- 10*

4 10

2- 10"

450

А. - /Л. о ГЛ г-"

'/////Л

90 | '

Рисунок 6 - Крупномасштабный образец со вставками (а) и гистограммы циклической долговечности образцов со вставками из стали Х70 после длительной эксплуатации (б);

I гр. - вставки с поверхностными трещинами по типу КРН; Игр. - вставки с вышлифованными поверхностными трещинами на глубину 4,0 мм; III

гр. - вставки с двумя поверхностными надрезами фрезой толщиной 0,2 мм, глубиной 3,5 мм и протяженностью 23 мм; IV гр. - вставки с заваркой вышлифовки РДС электродами ЛБ - 52У 0 2,6 мм

В четвертой группе образцов поверхностные трещины на вставках вышлифовывались на глубину 4,0 мм, после чего проводили наплавку вышлифовки вдоль оси образца штучными электродами ЛБ-52У диаметром 2,6 мм, перекрытие валиков 30 - 40 %. После наплавки усиление шва удалялось.

Циклическое нагружение образцов всех четырех групп до разрушения вели на машине ЦЦ-100-ПУ при атах = 0,9аТ и Я = 0,5, частота нагру-жения 120 цикл/мин. Результаты испытаний приведены на рисунке 6,6.

Вышлифовка сетки поверхностных трещин на глубину 20 - 25 % от толщины вставки увеличила их циклическую долговечность на 17 - 25 % при сравнении с образцами, имеющими сетку трещин по типу КРН (рисунок 6,6 - II гр.).

Все образцы IV группы (электродуговая наплавка вышлифовки) разрушились по зоне сплавления шва наплавки с металлом вставки. В этом случае количество циклов до разрушения образца зависело от степени накопленной поврежденности металлом вставки после длительной эксплуатации газопровода (значения коэффициента кр). Максимальную долговечность (6,9-104 циклов) показал образец с кр металла вставки на уровне 3,3 (рисунок 6,6 - IV гр.).

Проведенные исследования послужили основой для разработки СТО Газпром «Методика оценки текущих физико-механических характеристик металла газопровода и сварных соединений без остановки эксплуатации на базе процесса микровдавливания».

Установлена особенность коррозионно-механического разрушения трубных сталей контролированной прокатки класса прочности Х70, связанная с неоднородностью свойств металла по толщине трубного проката. При определенном уровне накопленной рассеянной поврежденности поверхностными слоями, размер которых составляет 20 - 25 % от толщины стенки трубы, делает их склонными к КРН, а наложение, в этом случае, термодеформационного цикла сварки может привести к ускоренному разрушению стенки трубы по зоне сплавления шва с основным металлом. Это дало основание для разработки технологии ремонта труб из сталей контролируемой прокатки класса прочности Х70 с поверхностной сеткой трещин по типу КРН глубиной до 25 % от толщины трубы без применения электродуговой наплавки.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено влияние асимметрии циклов нестационарного на-гружения на интенсивность накопления рассеянной поврежденности в стенке магистральных газопроводов, выполненных из стали контролируемой прокатки класса прочности Х70, приводящее к снижению сопротивляемости разрушению. Так, увеличение асимметрии цикла нагружения К с 0,6 до 0,8 при стах = 0,9ог приводит к уменьшению на 30 - 37 % значения коэффициента интенсивности напряжений, при котором от поверхностного трещиноподобного концентратора напряжений в крупномасштабном образце зарождается усталостная магистральная трещина. У газопроводных труб из стали 17Г1С такого эффекта не обнаружено.

2. Показано, что введенный коэффициент поврежденности кр, определяемый по результатам замеров микротвердости на диагностируемой поверхности трубопровода, корректно отражает процесс накопления рассеянной поврежденности, приводящий к изменениям коррозионно-ме-ханических характеристик металла стенки трубопроводов при длительном нестационарном нагружении. Для трубной стали контролируемой прокатки Х70 установлены пороговые значения коэффициента поврежденно-сти кр при которых металл становится склонным к коррозионному растрескиванию под напряжением. Для трубной стали 17Г1С также установлена корреляция между показателями коэффициента поврежденности кр и сопротивляемостью разрушению.

3. Установлено, что разрушение газопроводных труб из стали контролируемой прокатки Х70 в коррозионно-активной среде в процессе длительной эксплуатации может протекать по двум ведущим механизмам: питтинговая коррозия и коррозионное растрескивание под напряжением (КРН). Развитие разрушения по типу КРН в условиях нестационарного на-гружения протекает, главным образом, в поверхностных слоях, составляющих 12-20 % от толщины стенки труб из стали Х70, далее по механизму усталостного разрушения от поверхностного трещиноподобного концентратора напряжений, ускоренного коррозионно-активной средой.

4. Установлено, что у газопроводных труб из стали контролируемой прокатки типа Х70 по толщине стенки существует значительная гетерогенность слоев металла по сопротивляемости коррозионно-механическому воздействию. Самые низкие показатели у поверхностных слоев, составляющих 12 - 20 % от толщины проката, но не более 3,0 - 4,0 мм. Так, при значении коэффициента поврежденности кр поверхностных слоев на уровне 3,8 - 4,2 металл становится склонным к коррозионному растрескиванию под напряжением в средах с рН 6,7 - 7,2.

5. Проведенные сравнительные циклические испытания на растяжение крупномасштабных образцов из газопроводных труб со вставками, имеющими эксплуатационные поверхностные трещины по типу КРН глубиной не более 3,2-3,5 мм и со вставками с вышлифовкой эксплуатационных трещин на глубину 4,0 мм показали, что вышлифовка повысила циклическую долговечность образцов на 17 - 25 %.

6. Сетка поверхностных трещин по типу КРН на газопроводных трубах, выполненных из стали Х70, оказывает такое же влияние на циклическую долговечность крупномасштабных образцов на воздухе и в нейтральной коррозионно-активной среде, как и одиночные трещиноподобные поверхностные концентраторы напряжений (нанесенные фрезой толщиной 0,2 мм) глубиной, соответствующей максимальной трещине по типу КРН и расположенной в сетке таких же поверхностных трещин.

7. Электродуговая заварка вышлифовки поверхностных эксплуатационных трещин на вставке крупномасштабных образцов с последующим

удалением усиления наплавки не привела к повышению циклической долговечности данных образцов в сравнении с образцами, у которых на вставках имелась сетка поверхностных эксплуатационных трещин по типу КРН. Разрушение наступало по линии сплавления шва с основным металлом вставки, вырезанным из газопроводной трубы после длительной эксплуатации. Циклическая долговечность таких образцов определялась степенью накопленной поврежденности металлом вставки из стали Х70.

8. На основе полученных результатов разработан СТО Газпром «Методика оценки текущих физико-механических характеристик металла газопровода и сварных соединений без остановки эксплуатации на базе процесса микровдавливания».

Основные положения диссертации опубликовано в работах:

1. Зорин Н. Е. Оценка влияния вида нагружения на сопротивляемость разрушению трубных сталей контролируемой прокатки класса прочности Х70. // Материалы 6-ой Всероссийская конференция молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России «Новые технологии в газовой промышленности». - М.: РГУ нефти и газа им. Губкина. - 2005. - С. 95 - 97.

2. Зорин Н. Е. Влияние параметров нестационарного нагружения на сопротивляемость разрушению трубных сталей // Научно-технический вестник Ивановского государственного энергетического университета -Вып. №4.-2006.-С. 90-91.

3. Зорин Н. Е. Влияние параметров нестационарного нагружения на сопротивляемость разрушению трубных сталей. // Тезисы докладов 60-ой Межвузовская студенческая научная конференция «Нефть и Газ - 2006». -М.: РГУ нефти и газа им. Губкина. - 2006. - С. 32.

4. Патент РФ на изобретение № 2315971 от 27.01.2008./Способ определения поврежденности объекта.// Авторы: Зорин Е.Е., Маляревская Е.К., Зорин Н.Е.

5. Зорин Н.Е. Факторы, влияющие на коррозионно-механические характеристики трубных сталей в процессе длительной эксплуатации // Научно-технический сборник РГУ нефти и газа «Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация и ремонт. - Вып. 1 - 2008. - С.43 - 47.

6. Зорин Е. Е., Пирожков В. Г., Зорин Н. Е. Оперативная диагностика состояния металла сварных конструкций (в процессе длительной эксплуатации) // Нефть, газ и бизнес. - 2009. - № 7 - 8. - С.67-73.

7. Зорин Е.Е., Зорин Н.Е. Оперативная диагностика на базе процесса микровдавливания механических характеристик сварных соединений в процессе длительной эксплуатации.// Сварка и диагностика. - № 5. - 2009. -С.14-17.

8. Зорин Н. Е., Шапшалов Д. А. Оценка влияния темодеформацион-ного цикла сварки на работоспособность соединений, выполненных на трубопроводах из стали контролируемой прокатки после длительной эксплуатации // Сварочное производство. -№11.- 2009. - С. 15-17.

9. Зорин Н. Е., Самсонов Р. О. Влияние параметров нестационарного нагружения на коррозионное растрескивание под напряжением трубной стали Х70 // Нефть, газ и бизнес. - 2010. - № 1. - С.53-57.

Подписано к печати « 17 » февраля 2010 г. Заказ № 6770 Тираж 100 экз. уч. - изд.л, ф-т 60x84/16

Отпечатано в ООО «Газпром ВНИИГАЗ», 142717, Московская область, Ленинский р-н, п. Развилка, ООО «Газпром ВНИИГАЗ»

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Зорин, Николай Евгеньевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 У ело вия эксплуатации

1.1.1 Характеристики нагружения

1.1.2 Напряженно-деформированное состояние стенки трубопровода

1.1.3 Коррозионная активность транспортируемых продуктов и грунтов

1.1.4 Особенности разрушения магистральных трубопроводов

1.2 Стали магистральных трубопроводов

1.2.1 Горячекатаные трубные стали

1.2.2 Стали контролируемой прокатки

1.3 Контроль качества и диагностика трубопроводных систем

1.3.1 Неразрушающие методы контроля качества сварных соединений и основного металла

1.3.2 Внутритрубная диагностика магистральных трубопроводов

1.3.3 Разрушающие методы определения механических характеристик основного металла и сварных соединений

1.4 Цель и задачи

ГЛАВА 2. НАКОПЛЕНИЕ РАССЕЯННОЙ ПОВРЕЖДЕННОСТИ В ТРУБНЫХ СТАЛЯХ И ИХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ В ПРОЦЕССЕ ДЛИТЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

2.1 Понятие рассеянной поврежденности и факторы ее определяющие.

2.2 Влияние рассеянной поврежденности на сопротивляемость коррозионно-механическому разрушению трубных сталей

2.2.1 Структурно-фазовые изменения в феррито-перлитных трубных сталях при снижении запаса пластичности

2.2.2 Формирование магистральных трещин при нестационарном нагружении

2.2.3 Коррозионная стойкость и склонность к коррозионному растрескиванию под напряжением

2.3 Регистрация изменений механических характеристик сварных конструкций в процессе длительной эксплуатации

2.3.1 Неразрушающие методы диагностики состояния металла конструкций

2.3.2 Механистическая модель формирования магистральных трещин в трубных сталях при использовании процесса микровдавливания

2.3.3 Оценка поврежденности металла сварных трубопроводов в процессе длительной эксплуатации методом на базе процесса микровдавливания 87 2.4 Выводы по главе

ГЛАВА 3. КОРРОЗИОННО-МЕХАНИЧЕСКОЕ РАЗРУШЕНИЕ ТРУБНЫХ СТАЛЕЙ 17Г1С И Х70 ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

3.1 Основные положения методики испытаний сегментов труб при циклическом нагружении

3.1.1 Обоснование размеров и схемы деформирования для создания двухосного напряженно-деформированного состояния в образце при одноосном растяжении

3.1.2 Построение кинетических диаграмм усталостного разрушения при одноосном растяжении с использованием метода «меток»

3.2 Разрушение сталей 17Г1С и Х70 на воздухе и в коррозионной среде при различной асимметрии циклов предварительного нагр ужения

3.2.1 Методика и оборудование эксперимента

3.2.2 Циклическая долговечность образцов и кинетические диаграммы усталостного разрушения

3.3 Элементы механизмов коррозионно-механического разрушения сталей 17Г1С и Х

3.3.1 Диагностика поврежденности сталей на базе процесса микровдавливания

3.3.2 Фрактографические исследования усталостных изломов

3.4 Выводы по главе

ГЛАВА 4. ДИАГНОСТИКА СОСТОЯНИЯ И РЕМОНТОПРИГОДНОСТЬ ТРУБ ИЗ СТАЛЕЙ КОНТРОЛИРУЕМОЙ ПРОКАТКИ КЛАССА ПРОЧНОСТИ Х

4.1 Влияние накопленной поврежденности на склонность стали

Х70 к коррозионному растрескиванию под напряжением

4.1.1 Анализ развития разрушения от поверхностных трещин коррозионного растрескивания под напряжением

4.1.2 Коэффициент поврежденности металла труб со «стресс-коррозионными» поражениями

4.2 Сравнительная работоспособность дефектной стенки трубы, восстановленной после длительной эксплуатации по различным технологиям 127 4.2.1 Циклическая долговечность образцов со стресскоррозионным поражением

4.2.3 Восстановление стенки трубы после длительной эксплуатации дуговой наплавкой 131 4.3 Выводы по главе

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Экспериментальная оценка работоспособности труб магистральных газопроводов при циклическом нагружении"

Магистральные газопроводы эксплуатируются в сложных природно-климатических условиях и подвергаются комплексу нагрузок, переменных во времени и пространстве. Особое место занимают динамические нагрузки, характерные периоды изменения во времени которых, сопоставимы с периодами собственных колебаний газопроводных конструкций. К их числу относятся динамические составляющие ветровой или волновой нагрузки, связанные с пульсациями воздуха или воды, вибрационные нагрузки от вспомогательного оборудования, пульсации давления газа и др. Существующими нормативными расчетами невозможно установить степень опасности такого нагружения, а также оценить действительный уровень напряжений, характер повреждений и отказов таких участков.

Часто причиной отказов становятся стресс-коррозионные повреждения. Наибольшее число отказов по причине коррозионного растрескивания под напряжением (КРН) зафиксировано в пределах 20-25 км после выхода из компрессорной станции, 40 % отказов по причине КРН произошло на 10 км от КС. Это свидетельствует об интенсивном снижении сопротивляемости коррозионно-механическому разрушению этих участков обусловленному, как правило, процессом накопления рассеянной поврежден-ности при жестком и длительном нестационарном нагружении. Интенсивность развития и непредсказуемость этих процессов снижает достоверность прогноза остаточного ресурса после проведения диагностического обследования и эффективность ремонтно-восстановительных работ.

В складывающейся ситуации актуальными становятся задачи по выявлению эксплуатационных факторов, вносящих наибольший вклад в интенсивность накопления рассеянной поврежденности трубными сталями различного класса прочности в процессе длительного нагружения и приводящих к снижению их коррозионно-механических характеристик; разработке методов оперативной диагностики накопленной поврежденности в процессе эксплуатации или ремонта без разрушения с последующим выходом на несущую способность стенки трубопровода.

Одним из инструментов оперативной диагностики может служить разработанная методика на основе процесса микровдавливания, позволяющая определить изменение сопротивляемости разрушению металла конструкции по его реакции на локальное воздействие (деформацию) алмазной пирамидки индентора. Критерием изменений механических характеристик металла является наполненность выборки значений микротвердости, полученная с фиксированным шагом на поверхности диагностируемого объекта в различные периоды его эксплуатации. Степень изменений в сопротивляемости разрушению описывается введенным коэффициентом поврежденно-сти кр.

Коэффициент поврежденности кр описывает изменения напряженно-деформированного состояния элементов структуры (зерен, границ зерен) в поле напряжений 2-го рода, связанные, в том числе, и с процессом зарождения и развития магистральной трещины. Это дает возможность локализовать изучаемый объем металла конструкции до зоны в вершине большинства наблюдаемых поверхностных конструктивно-технологических и эксплуатационных концентраторов напряжений, провести деференциализацию факторов нагружения по степени их влияния на несущую способность и долговечность сварных трубопроводов, базируясь на критериях механики разрушения.

На основании выше сказанного, была сформулирована цель работы, как экспериментальная оценка влияния условий и параметров циклического нагружения труб магистральных газопроводов на их работоспособность в процессе длительной эксплуатации с применением метода определения поврежденности объекта.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

• установить влияние на интенсивность накопления рассеянной по-врежденности трубами магистральных газопроводов длительного циклического нагружения при их эксплуатации;

• оценить влияние вида нагружения на долговечность и работоспособность магистральных газопроводов при циклическом нагружении на воздухе и в коррозионно-активной среде;

• разработать методику диагностирования склонности трубных сталей к коррозионному растрескиванию под напряжением (КРН) методом определения поврежденности объекта на основе процесса микровдавливания.

На защиту выносятся следующие положения диссертационной работы:

- экспериментальное обоснование влияния асимметрии цикла нагружения на интенсивность накопления рассеянной поврежденности в трубах, выполненных из стали контролируемой прокатки класса прочности Х70, их склонности к коррозионному растрескиванию под напряжением и отсутствие такого эффекта в трубах, изготовленных из стали 17Г1С.

- обоснование применения метода определения поврежденности газопровода на основе процесса микровдавливания для регистрации интенсивности накопления рассеянной поврежденности в трубах и установление корреляции между текущим значением коэффициента поврежденности кр и сопротивляемостью коррозионно-механическому разрушению исследованных сталей.

- механизм коррозионно-механического разрушения газопроводных труб из стали Х70 в условиях нестационарного нагружения, заключающийся в смене механизмов разрушения от КРН, реализуемого в поверхностных слоях проката, на усталостное, ускоренное коррозионно-активной средой.

- технология ремонта труб из сталей Х70 со стресс-коррозионными поражением вышлифовкой сетки поверхностных трещин на глубину до 20 -25 % от толщины стенки трубы без последующей электродуговой наплавки.

Перед выполнением изоляционных работ восстановление геометрии стенки трубы производится нанесением металлизированного порошка.

Проведенная работа позволила сформулировать элементы научной новизны.

Экспериментально установлено влияние параметров режима нестационарного нагружения на коррозионно-механические характеристики трубных сталей. Так, увеличение асимметрии цикла предварительного нагружения трубных сегментов Я с 0,6 до 0,8 при <зтах = 0,9аг приводит к интенсификации накопления рассеянной поврежденности в стали контролируемой прокатки класса прочности Х70 и уменьшает на 30 - 37 % значение коэффициента интенсивности напряжений, при котором от поверхностного концентратора напряжений в крупномасштабном образце зарождается магистральная трещина. У трубной стали 17Г1С такого эффекта не обнаружено.

Доказано, что изменение коррозионно-механических характеристик стенки трубопровода, возникающее в процессе длительной эксплуатации, корректно отражается введенным коэффициентом поврежденности кр, который определяется по результатам замеров микротвердости на диагностируемой поверхности трубопровода. Для газопроводов изготовленных из сталей Х70 и 17Г1С установлена численная зависимость между коэффициентом поврежденности кр и характером коррозионно-механического разрушения при циклическом нагружении.

Установлено, что у газопроводных труб из стали контролируемой прокатки типа Х70 по толщине стенки существует значительная гетерогенность слоев металла по сопротивляемости коррозионно-механическому разрушению. Самые низкие показатели у поверхностных слоев, составляющих 12 - 20 % от толщины проката, но не более 3,0 - 4,0 мм. Так, при значении коэффициента поврежденности кр поверхностных слоев на уровне

3,8 - 4,2 металл становится склонным к коррозионному растрескиванию под напряжением в средах с рН 6,7 - 7,2.

Доказано, что ремонт газопровода, выполненного из стали Х70 со стресс-коррозионными поражениями глубиной до 3,0 — 4,0 мм (20 - 25 % от толщины стенки трубы) технически обосновано вести вышлифовкой сетки поверхностных трещин без последующей электродуговой наплавки, так как это дает более стабильное повышение работоспособности стенки трубы. Восстановление геометрии перед выполнением изоляционных работ ведется нанесением металлизированного порошка.

Результаты работы и научные положения диссертационной работы легли в основу разработанной методики оперативной диагностики изменений механических характеристик металла сварных конструкций на различных этапах длительной эксплуатации без разрушения газопроводных конструкций на основе процесса микровдавливания, защищенной патентом РФ. Предложена технология ремонта газопроводов с сеткой поверхностных трещин по типу КРН глубиной до 25 % от толщины стенки методом вы-шлифовки без последующей электродуговой наплавки, использованная при разработке СТП Газпром трансгаз Югорск по ремонту поверхностных дефектов магистральных газопроводов. На основе проведенных исследований разработан СТО Газпром «Методика оценки текущих физико-механических характеристик металла газопровода и сварных соединений без остановки эксплуатации на базе процесса микровдавливания»

Заключение Диссертация по теме "Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ", Зорин, Николай Евгеньевич

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено влияние асимметрии циклов нестационарного на-гружения на интенсивность накопления рассеянной поврежденности в стенке магистральных газопроводов, выполненных из стали контролируемой прокатки класса прочности Х70, приводящее к снижению сопротивляемости разрушению. Так, увеличение асимметрии цикла нагружения Я с 0,6 до 0,8 при <5тах = 0,9<5т приводит к уменьшению на 30 - 37 % значения коэффициента интенсивности напряжений, при котором от поверхностного трещиноподобного концентратора напряжений в крупномасштабном образце зарождается усталостная магистральная трещина. У газопроводных труб из стали 17Г1С такого эффекта не обнаружено.

2. Показано, что введенный коэффициент поврежденности кр, определяемый по результатам замеров микротвердости на диагностируемой поверхности трубопровода, корректно отражает процесс накопления рассеянной поврежденности, приводящий к изменениям коррозионно-ме-ханических характеристик металла стенки трубопроводов при длительном нестационарном нагружении. Для трубной стали контролируемой прокатки Х70 установлены пороговые значения коэффициента поврежденности кр при которых металл становится склонным к коррозионному растрескиванию под напряжением. Для трубной стали 17Г1С также установлена корреляция между показателями коэффициента поврежденности кр и сопротивляемостью разрушению.

3. Установлено, что разрушение газопроводных труб из стали контролируемой прокатки Х70 в коррозионно-активной среде в процессе длительной эксплуатации может протекать по двум ведущим механизмам: пит-тинговая коррозия и коррозионное растрескивание под напряжением (КРН). Развитие разрушения по типу КРН в условиях нестационарного нагружения протекает, главным образом, в поверхностных слоях, составляющих 12-20 % от толщины стенки труб из стали Х70, далее по механизму усталостного разрушения от поверхностного трещиноподобного концентратора напряжений, ускоренного коррозионно-активной средой.

4. Установлено, что у газопроводных труб из стали контролируемой прокатки типа Х70 по толщине стенки существует значительная гетерогенность слоев металла по сопротивляемости коррозионно-механическому воздействию. Самые низкие показатели у поверхностных слоев, составляющих 12 - 20 % от толщины проката, но не более 3,0 - 4,0 мм. Так, при значении коэффициента поврежденности кр поверхностных слоев на уровне 3,8 — 4,2 металл становится склонным к коррозионному растрескиванию под напряжением в средах с рН 6,7 - 7,2.

5. Проведенные сравнительные циклические испытания на растяжение крупномасштабных образцов из газопроводных труб со вставками, имеющими эксплуатационные поверхностные трещины по типу КРН глубиной не более 3,2-3,5 мм и со вставками с вышлифовкой эксплуатационных трещин на глубину 4,0 мм показали, что вышлифовка повысила циклическую долговечность образцов на 17 - 25 %.

6. Сетка поверхностных трещин по типу КРН на газопроводных трубах, выполненных из стали Х70, оказывает такое же влияние на циклическую долговечность крупномасштабных образцов на воздухе и в нейтральной коррозионно-активной среде, как и одиночные трещиноподобные поверхностные концентраторы напряжений (нанесенные фрезой толщиной 0,2 мм) глубиной, соответствующей максимальной трещине по типу КРН и расположенной в сетке таких же поверхностных трещин.

7. Электродуговая заварка вышлифовки поверхностных эксплуатационных трещин на вставке крупномасштабных образцов с последующим удалением усиления наплавки не привела к повышению циклической долговечности данных образцов в сравнении с образцами, у которых на вставках имелась сетка поверхностных эксплуатационных трещин по типу КРН. Разрушение наступало по линии сплавления шва с основным металлом вставки, вырезанным из газопроводной трубы после длительной эксплуатации. Циклическая долговечность таких образцов определялась степенью накопленной поврежденности металлом вставки из стали Х70.

8. На основе полученных результатов разработан СТО Газпром «Методика оценки текущих физико-механических характеристик металла газопровода и сварных соединений без остановки эксплуатации на базе процесса микровдавливания».

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Зорин, Николай Евгеньевич, Москва

1. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия.

2. Мазур И.И. Безопасность трубопроводных систем / И.И. Мазур, О.М. Иванцов, М.: Центр «ЕЛИМА», 2004, - 1200 с.

3. СНиП 2.05.06-85. Магистральные трубопроводы.

4. Иванцов О.М., Харионовский В.В., Черний В.П. Гармонизация норм путь к взаимопониманию и сотрудничеству // Потенциал. 2000. №4.

5. Иванцов О.М. Сопоставление методик расчета магистральных трубопроводов по нормам России, США, Канады и европейских стран / О.М. Иванцов, В.В. Харионовский, В.П. Черний. М.: ИРЦ «Газпром», 1996. — 51 с.

6. Иванцов О.М. Надежность магистральных трубопроводов. КИИЦ, 1991.

7. Завойчинский Б.И. Долговечность магистральных и технологических трубопроводов. Теория, методы расчета и проектирование. М.: Недра, 1992.-271 с.

8. Иванцов О.М. Надежность магистральных трубопроводов / О.М. Иванцов, Харитонов В.И. М.: Недра, 1985. - 231 с.

9. Харионовский В.В. Надежность трубопроводных конструкций: теория и технические решения / В.В. Харионовский. И.Н. Курганова // ИНЭИ РАН. Энергоцентр, 1995.- 125 с.

10. Харионовский В.В. Надежность и ресурс конструкций газопроводов. М.: ОАО «Издательство «Недра», 2000. - 467 с.

11. Мазур И.И., Конструктивная надежность и экологическая безопасность трубопроводов / И.И. Мазур, О.М. Иванцов, О.И. Молдаванов. М.: «Недра», 1990, - 264 с.

12. Болотин В.В. Ресурс машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1990.-448 с.

13. Харионовский В.В. Повышение прочности газопроводов в сложных условиях. JL: Недра, 1990. - 180 с.

14. Туфяков В.И. Усталость сварных соединений. Киев: Наукова думка, 1974.-256 с.

15. Гусенков А.П. Прочность при изотермическом и низкотермическом малоцикловом нагружении. М.: Наука, 1979. - 295 с.

16. Гуревич С.Е. Некоторые аспекты усталостной механики разрушения // Циклическая вязкость разрушения металлов и сплавов. М: Наука, 1981. -26 с.

17. Анучкин М.П. Трубы для магистральных трубопроводов / М.П. Анучкин, В.Н. Горицкий, Б.И. Мирошниченко. М.: Недра, 1986. - 231 с.

18. В.Д. Черняева. Системная надежность трубопроводного транспорта углеводородов / В.Д. Черняев, B.JI. Березин и др. — М.: ОАО «Издательство «Недра», 1997.-517 с.

19. Надежность газопроводных конструкций. Сб. статей. М.: ВНИИ-ГАЗ, 1990.- 187 с.

20. Надежность газопроводных конструкций. Сб. статей. М.: ВНИИ-ГАЗ, 2000. - 265 с.

21. Тимошенко С.П. Механика материалов: Пер. с англ. / С.П. Тимошенко, Геде Дж. М.: Мир, 1976. - 663 с.

22. Tomashov N.D. Corrosion / N.D. Tomashov, Y.N. Mikhailovsky. -1959.- 13 c.

23. Коррозия: Справочник / Под ред. JI.JI. Шраера. М.: «Металлургия», - 1981. - 96 с.

24. Кеше Г. Коррозия металлов: Физико-химические принципы и актуальность проблемы. М.: «Металлургия», 1984. - 109 с.

25. Улиг Г.Г. Коррозия и борьба с ней: Введение в коррозионную науку и технику / Г.Г. Улиг, Р.У. Реви. Л.: «Химия», 1989. - 308 с.

26. Томашев Н.Д. Теория коррозии и защита металлов. М.: Изд-во «АН СССР», 1960.-268 с.

27. Салюков В.В. Влияние технологии производства труб на их предрасположенность к коррозионному растрескиванию под напряжением /В.В. Салюков, В.Н. Медведев, Ф.Г. Тухбатуллин, и др. М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2007. - 116 с.

28. Иванова B.C. Особенности поведения поверхностного слоя металлов при различных условиях нагружения / B.C. Иванова, В.Ф. Терентьев, В.Г. Пойда // Металлофизика. 1972. - № 43. - С. 75 - 77.

29. Saka Н. Tensile test of foil specimens of iron single crystals at room and low temperature under observation in high voltage electron microscope / Saka H., Nöda К., Imura Т. // Crystal Lattice Defect. 1973. - N 4. - C. 26 - 30.

30. Никифорчин Г.Н. Влияние масштабного фактора на циклическую трещиностойкость пластичных сталей в низкоамплитудной области нагружения / Г.Н. Никифорчин, A.A. Попов, Б.Н. Андрусив // Физ.-хим. механика материалов. 1985. - Т. 21. - № 4. - С. 128 - 136.

31. Исследования характера и причин разрушения труб и арматуры магистральных газопроводов и обвязки ГРС: Отчет о НИР / Науч. исслед. инст. природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ; Отв. исполнитель А.Ф. Матвиенко. - М.: «ВНИИГАЗ», 1983, - 33 с.

32. Исследования состояния металла трубы после аварийного разрушения на нитке Уренгой — Центр I (1263-й км): Отчет о НИР / Отв. исполнитель А.Ф. Матвиенко. Свердловск; «НТК «Наука - производству» УрО АН СССР», 1989,-46 с.

33. Исследование физико-механических свойств металла трубы диаметром 1220 мм. Отчет о НИР / Отв. исполнитель А.Ф.Матвиенко. Свердловск; «ИФМ УрО АН СССР», 1989, - 45 с.

34. Исследование причин коррозионного растрескивания труб магистральных газопроводов: Отчет о НИР / Науч. — исслед. инст. природных газов и газовых технологий ВНИИГАЗ; Отв. исполнитель А.Ф.Матвиенко. -М.: «ВНИИГАЗ», 1989, - 64 с.

35. Анализ результатов расследования разрывов трубопроводов. Отчет о НИР / Отв. исполнитель А.Ф.Матвиенко. Свердлове: «СКНИО ВНИИ-ГАЗ», 1990.-56 с.

36. Исследование физико-механических свойств трубы с 1251-й км Краснтурьинского ЛПУ трубопровода Уренгой Новопсков: Отчет о НИР / Отв. исполнитель А.Ф.Матвиенко. - Свердловск: «Центр «Академический» УрО АН СССР», 1990. - 27 с.

37. Выяснение причин аварийного разрушения труб магистральных газопроводов: Отчет о НИР / Отв. исполнитель А.Ф.Матвиенко. Екатеринбург: «ЕК-НИО ВНИИГАЗ», 1993. - 29 с.

38. Исследование состояния металла труб с мест аварийных отказов газопроводов (14 августа и 30 августа 1993 г.): Отчет о НИР / Отв. исполнитель А.Ф.Матвиенко. Екатеринбург: «Спектр», 1994, - 35 с.

39. Исследование физико-механических свойств металла трубы газопровода Уренгой Центр I на 1054 км: Отчет о НИР / Отв. исполнитель А.Ф.Матвиенко. - Свердловск: «Центр «Академический УрО АН СССР», 1990,-39 с.

40. Исследование состояния металла трубы из стали 17Г2АФ с места аварии газопровода Комсомольское Сургут - Челябинск на 1435-м км: Отчет о НИР / Отв. исполнитель А.Ф.Матвиенко. - Свердловск: «Центр «Академический УрО АН СССР», 1990. - 41 с.

41. Исследование состояния металла труб МГ с мест аварийного разрушения методами физического металловедения с целью определения причин аварийности: Отчет о НИР / Отв. исполнитель А.Ф. Матвиенко. Екатеринбург: «ЕКНИО ВНИИГАЗ», 1992. - 31 с.

42. Suresh S., Ritchie R.O. A geometric model for fatigue crack closure induced by fracture surface roughness // Met. Trans. A. 1982. Vol. 13, N 9.

43. Гелъд П.В. Водород и несовершенства структуры металла / П.В. Гельд, P.A. Рядов, Е.С. Кодес. М.: Металлургия, 1979. - 189 с.

44. Keh A.S., Nakada Y. Plasticity of iron single crystals // Cañad. J. Phys. 1967. Vol. 45.

45. Толутис К.Б. Распределение остаточных напряжений в статически деформированных сталях / К.Б. Толутис, В.Ф. Терентьев, И.С. Вилис // Материалы респ. XII науч.-техн. конф. Каунас: Политехи, ин-т. Каунас, 1972. -290 с.

46. Орлов Л.Г. Образование дислокаций на границах зерен как составная часть механизма ранних стадий пластической деформации // Тез. докл. I Всесоюз. конф. «Структура и свойства границ зерен». Уфа, 1983. — С. 50 -55.

47. Бородавкин П.П. Подземные магистральные трубопроводы. М.: Недра, 1982.-276 с.

48. Анучкин М.П. Несущая способность сварных магистральных трубопроводов высокого давления. М.: Газпром СССР, 1956. - 136 с.

49. Морозов Е.М. Методические основы исследований в механике разрушения / Е.М. Морозов, Ю.Г. Матвиенко // Завод, лаб. Диагностика материалов. 2002. - Т. 68. - № 1. - С. 26 - 30.

50. Marci G., Packman P.F. Einfluss der Bruchflachenschliessung auf die Structur der Bruchfchflashen // Ztschr. Metallik. 1977. Bd. 68, N 1.

51. Терентьев В.Ф. К вопросу о природе физического предела текучести и хрупкого разрушения // Докл. АН СССР. 1969. - Т. 185. - № 1.

52. Терентьев В.Ф. Особенности протекания пластической деформации ОЦК металлов в области микротекучести / В.Ф.Терентьев, Л.Г. Орлов, В.Г. Пойда // Пробл. прочности. 1972. - № 9. - С. 26 - 30.

53. Wu С.Н., Hsu J., Chen С.-H. The effect of surface stress on the stability of surfaces of stressed solids // Acta mater. 1998. vol. 46, N 11/

54. Зорин E.E. Работоспособность трубопроводов: Монография / E.E. Зорин, Г.А. Ланчаков, А.И. Степаненко, A.B. Шибнев. М.: Недра, 2000. -Ч. 3.-276 с.

55. Арабей А.Б. Трубы для газовой промышленности // «Нефтегазовая вертикаль». 2001. - №17.

56. Алферов В.Н. Структурное состояние труб и металлоконструкций объектов газовой промышленности / В.Н. Алферов, Б.К. Будзуляк, А.Н. Ка-заченко, Г.Н. Поляков, В.А. Поздняков // Газовая промышленность. 2001. -№7.

57. Hall Е.О., Petch N.J. //JISI.1953. V. 174. P. 25-28.

58. Гуляев А.П. Металловедение. M.: Металлургия, 1977. - 652 с.

59. Штремель M.А., Лизунов В.И., Шкатов В.В // МиТОМ. 1974. -№10.-С. 8-10.

60. Хайстеркамп Ф.Ниобийсодержащие низколегированные стали / Хайстеркамп Ф., Хулка К., Ю.Н. Матросов и др. М.: «СП ИНТЕРМЕТ ИНЖИНИРИНГ», 1999.

61. Иванцов О.М. Надежность строительных конструкций магистральных трубопроводов М.: Недра, 1985.

62. Иванцов О.М. Надежность магистральных трубопроводов / О.М. Иванцов, В.И. Харионовский. М.: Недра, 1978. - 165 с.

63. Иванцов О.М. Трубы нового поколения / Н.А. Богатов, О.М. Иван-цов // Газовая промышленность. 2002. - №1.

64. Иванцов О.М. Трубы для магистральных трубопроводов. М.: КНИЦ «Нефтегазстроинфо», 1991.

65. Васин Е.С. Определение опасности дефектов стенки труб магистральных нефтепроводов по данным дефектоскопов «Ультраскан» // Трубопроводный транспорт нефти. 1997. - №9.

66. Васин Е.С. Методы неразрушающего контроля, оценки технического состояния ремонта магистральных трубопроводов. -М.: Издательский дом «Лира», 2002.

67. Черняев К.В. Необходимость проведения внутритрубной диагностики для магистральных трубопроводов, вводимых в эксплуатацию / К.В. Черняев, Е.С. Васин // Сб.тр. Научно-технического совета РАО «Роснефте-газстрой». М. 2000.

68. Васин Е.С. Анализ возможностей внутритрубных дефектоскопов различных типов / Е.С. Васин, И.А. Филоненко // Прил. к журн. «Трубопроводный транспорт нефти». 2001. - №12.

69. Иванцов О.М., Диагностика трубопроводов в золотом сечении / О.М. Иванцов, В.В. Притула, В.В. Харионовский // Строительство трубопроводов. — 1993. -№8.

70. Мирошниченко Б.И. Внутритрубная инспекция вновь построенных трубопроводов // Сб. тр. Научно-технического совета РАО «Роснефтегазст-рой». М. 2000.

71. Испытание материалов. Справочник. Под ред. X. Блюменауэра: пер. с нем.-1979.-448 с.

72. Махутов Е.М. Этапы развития методов механических испытаний / Е.М. Махутов, Ю.Г. Матвиенко // Завод, лаб. Диагностика материалов. -2002. Т.68. - №1. - С. 80 - 83.

73. Москаленко В.Н. Прочность элементов теплообменных устройств в условиях случайных пульсаций температур / В.Н. Москаленко, В.В. Харио-новский. М.: Атомиздат, 1979. - 168 с.

74. Parkins R.N. (November 1994). Overview of Jntergranular Stress Corrosion Cracking Research Activities, AGA PR С Report PR-232-94-01.

75. Bevers J.A., Tomson N.G. Effects of coatings on SCC of pipelines: new developments. Prevention of pipeline corrosion Conference, Houston, Texas, October, 1994.

76. Махутов H.A. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. М.: Машиностроение, 1990. - 448 с.

77. Терентьев В.Ф. Усталость металлических материалов. М.: Наука, 2003.

78. Бабич В. К., Деформационное старение сталей / В. К. Бабич, Ю. П. Гуль, И.Е. Долженков. М.: Металлургия, 1972. - 376 с.

79. Ботвина Л. Р. Кинетика разрушения конструкционных материалов. -М.: Наука, 1989. -205 с.

80. Горицкий В. М. Структура и усталостное разрушение металлов / В. М. Горицкий, В.Ф. Терентьев. М.: Металлургия, 1980.

81. Зорин Е.Е. Работоспособность трубопроводов: Монография / Е.Е. Зорин, Г.А. Ланчаков, А.И. Степаненко, А.В. Шибнев. М.: Недра, 2000. — Ч. 1.-244 с.

82. Зорин Е.Е. Работоспособность трубопроводов: Монография / Е.Е. Зорин, Г.А. Ланчаков, А.И. Степаненко, А.В. Шибнев. М.: Недра, 2000. — Ч. 2. - 202 с.

83. Иванова В. С., Терентьев В. Ф. Природа усталости металлов.- М.: Металлургия, 1975

84. Трощенко В. Т. Деформирование и разрушение металлов при многоцикловом нагружении. Киев: Наукова думка, 1981.

85. Херцберг Р.В. Деформация и механика разрушения конструкционных материалов: пер. с англ. — М.: Металлургия, 1989. — 575 с.

86. Терентьев В. Ф. Стадийность процесса усталостного разрушения металлических материалов. М.: Наука, 1996.

87. Тереньтьев В.Ф. Усталостная прочность металлов и сплавов. М.: Интермет инжиниринг, 2002. — 287 с.

88. Иванова В. С. Разрушение металлов. М.: Металлургия, 1979. -305 с.

89. Серенсен C.B. К основам расчета на прочность при малоцикловом нагружении / C.B. Серенсен, H.A. Махутов, P.M. Шнейдерович. М.: Машиностроение, 1972. - №5. - С. 56 - 57.

90. Яковлева Т.Ю. Закономерности развития магистральной трещины и эволюции дислокационной структуры в зоне разрушения сплава ВТ22 при различных частотах циклического нагружения // Пробл. прочности. 2001. — №5. — С. 65 -75.

91. Нотт Дж. Основы механики разрушения. М.: Металлургия, 1978. -256 с.

92. Механика разрушения и прочность материалов: Справоч. пособие. Т.4. Усталость и циклическая трещиностойкость конструкционных материалов; Под ред. В.В. Панасюка / О.Н. Романов, С.Я. Ярема, Г.Н. Никифор-чин и др. Киев: Наук, думка, 1990. - 680 с.

93. Грибанова Л.И. О взаимосвязи водорода с дефектами, возникающими в процессе микропластической деформации / Л.И. Грибанова, Г.А. Филиппов, В.И. Сарак // Докл. АН СССР 1981. - Т.260, №3. - С. 612 - 615.

94. Панасюк В.В. Модель роста трещин в деформируемых металлах при воздействии водорода / В.В. Панасюк, А.Е. Андрейкин, B.C. Харин // Физ.-химич. механика материалов. 1987. - Т.23, №2. - С. 3 - 17.

95. Гуревич С.Е. О скорости распространения трещины и пороговых значениях коэффициента интенсивности напряжений в процессе усталостного разрушения / С.Е. Гуревич, Л.Д. Едидович // Усталость и вязкость разрушения металлов. М: Наука, 1974. - С. 36 - 78.

96. Романов В.В. Коррозионное растрескивание металлов. М.:Машгиз, 1960. - 179 с.

97. Белов В.М. Дефектоскопия потенциально опасных участков трубопроводов методом акустической эмиссии // Безопасность труда. 1994. -№7.-С. 14-17.

98. Barrien P. Looking for Stress Corrosion Cracking in Australia part II./CORROSION 87, Moscone Center/San Fransisco, California, March 9-13, 1987.-Paper Namber 180.-pp.1-13.

99. Материалы Десятой юбилейной международной деловой встречи «Диагностика-2000». Кипр, 2000.

100. ВРД 39-1.10-023-2001. Инструкция по обследованию и ремонту газопроводов, подверженных КРН в шурфах. М.: ИРЦ Газпром, 2001. - 22 с.

101. Временный регламент обследования состояния трассы трубопроводов для выявления КРН: Утвержден Начальником Отдела противокоррозионной защиты и диагностики коррозии сооружений И.А. Тычкиным 18.05. 1999 г. Челябинск, 1999. - 59 с.

102. Тухбатуллин Ф.Г. Обследование и ремонт магистральных газопроводов, подверженных КРН / Ф.Г. Тухбатуллин, З.Т. Галиуллин, C.B. Карпов // Обзорн. информ. Сер. Транспорт и подземное хранение газа. М.: ИРЦ Газпром, 2001. - 61 с.

103. Антонов В.Г. Исследование условий и причин коррозионного растрескивания труб магистральных газопроводов / В.Г. Антонов, A.B. Балдин, З.Т. Галиуллин и др.- М.: ВНИИЭгазпром, 1991. 43 с.

104. Канайкин В.А. Разрушение труб магистральных газопроводов: Современные представления о коррозионном растрескивании под напряжением / В.А. Канайкин, А.Ф. Матвиенко. Екатеринбург, 1997. - 102 с.

105. Fessier R.R., Barlo T.J. Many causes possible for stress corrosion cracking.// Pipeline and Gas Journal. 1979. - Vol.206, №3. - pp. 25-28.

106. Григорович B.K. Твердость и микротвердость металлов. М.: Наука, 1976.-232 с.

107. Гудков A.A. Методы измерения твердости металлов и сплавов / A.A. Гудков, Ю.И. Славский. М.: Металлургия, 1982. - 167 с.

108. Дель Г.Д. Определение напряжений в пластической области по Распределению твердости. М.: Машиностроение, 1971. - 100 с.

109. Николаев Г.А. Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформации конструкций: Учеб. пособие для вузов / Г.А. Николаев, С.А. Куркин, В.А. Винокуров М.: Высш.школа, 1982. - 272 с.

110. М. Коробков // Артиллерийский журнал. 1890. - №10.

111. Фридман Я.Б. Изучение пластической деформации и разрушения методом накатных сеток/Я.Б. Фридман, Т.К. Зилова, Н.И. Демина М.: Оборонгиз, 1962.

112. Демина Н.И. Методы механических испытаний листовых материалов при двухосном растяжении / Н.И. Демина, Т.К. Зилова, Я.Б. Фридман // Заводская лаборатория. — 1964. №5.

113. Демина Н.И. Лабораторные методы испытания при двухосном растяжении / Н.И. Демина, Т.К. Зилова, Я.Б. Фридман // Заводская лаборатория. 1968.-№1.

114. Ляпичев Д.М. Моделирование двухосного напряженного состояния на крупномасштабных трубных сегментах в условиях одноосного растяжения. Выпускная квалификационная работа бакалавра. 552800. Москва, 2009. - 64 с.

115. Басов К.A. ANSYS: справочник пользователя. М.: ДМК Пресс, 2005. - 640 с.

116. Каплун А.Б. ANSYS в руках инженера: Практическое руководство / А.Б. Каплун, Е.М. Морозов, М.А. Олферьева. М.: Едиториал УРСС, 2003. - 272 с.

117. Зорин Е.Е. Разработка основ прогнозирования работоспособности сварных трубопроводов из феррито-перлитных сталей с учетом условий эксплуатации: Дис. д-ра. техн. наук. — Москва, 1993. 333 с.