Коррозионно усталостной

Коррозионно-усталостная долговечность трубопровода определяется из (5.1), при этом относительное поперечное сужение определяется согласно [13] и составляет для трубной стали 17Г1С 60%. Согласно зависимости, приведенной на рис. 38, для минимально допустимого значения потенциала катодной защиты магистральных трубопроводов, равного минус 0.85 В (МСЭ), показатель степени m модели Коффина - Мэнсона составляет 0,48. Величина уп-ругопластической деформации в концентраторе напряжений еа определяется, согласно [64], по формуле

На основании полученного давления проводим поверочный расчет на прочность в условиях коррозионно-усталостного воздействия. Кольцевые напряжения от внутреннего давления уменьшаются по сравнению с предыдущими и составляют схс = 252,4 МПа. Деформация в стенке трубы составляет sp = 0.00126. Коэффициент концентрации напряжений от формы сварного шва равен оСф = = 1,525, а коэффициент концентрации напряжений от геометрических отклонений сварного соединения для скорректированного давления составил о^, = 1,429. Коэффициент концентрации напряжений сварного соединения при этом оказался равным сс(а) = 2,179. Тогда для полученного значения а(ст) эффективный коэффициент концентрации деформации в упругопластической области уменьшается до величины Кс= 2,98. Амплитуда упругопластической деформации в концентраторе напряжений составила е.. = 0,00375. Для данного значения ga коррозионно-усталостная долговечность трубопровода увеличивается до величины N = 12 234 цикла, которая удовлетворяет установленному для нефтепровода ресурсу.

7.2. Малоцикловая коррозионно-усталостная прочность материалов ГМР и компенсаторов

7.3. Коррозионно-усталостная прочность сплавов сильфонов УЧЭ КИП и А

Тонкие структурные изменения, происходящие при коррозионной усталости, являются следствием механохимических процессов, имеющих автокаталитический характер: деформационное упрочнение поверхности металла, повышая его химический потенциал, приводит к ускоренному механохимическому растворению запирающего слоя, то есть к стимуляции хемомеханического эффекта. Последний, в свою очередь, за счет пластифицирующего действия способствует более энергичному деформационному упрочнению поверхностных слоев металла и последующему еще более ускоренному механохимическому их растворению и повторению описанного цикла. Уровень микроискажений кристаллической решетки при этом колеблется по амплитуде более интенсивно, чем на воздухе, вызывая ускоренное коррозионно-усталостное разрушение. Коррозионно-усталостная долговечность в итоге оказывается примерно в 2 раза меньше, чем долговечность на воздухе. Наблюдается аналогичная зависимость и микротвердости от числа циклов нагружения этой стали.

6. Абдуллин И.Г., Гареев А.Г. Коррозионно-усталостная долговечность трубной стали в карбонат-бикарбонатной среде // ФХММ. 1993. Ms 5. С. 97-98.

7.2. МАЛОЦИКЛОВАЯ КОРРОЗИОННО-УСТАЛОСТНАЯ ПРОЧНОСТЬ МАТЕРИАЛОВ ГМР И КОМПЕНСАТОРОВ......................137

7.3. КОРРОЗИОННО-УСТАЛОСТНАЯ ПРОЧНОСТЬ СПЛАВОВ сильоонов УЧЭ КИП и А...............................................................139

1 Рябченков А. В. Коррозионно-усталостная прочность стали. М., Машгиз, 1953. 179 с. с ил.

Коррозионно-усталостная прочность (выносливость) некоторых материалов (по Эвансу)

Р я б ч е н к о в А. В. Коррозионно-усталостная прочность стали. М., Машгиз, 1953.

Действующие строительные нормы и правила СНиП 2.05.06-85 не предусматривают расчета коррозионно-усталостной долговечности магистральных нефтепроводов, эксплуатирующихся в условиях малоцикловой коррозионной усталости. Для оценки надежности магистральных трубопроводов, эксплуатирующихся в условиях воздействия циклических нагрузок, совместно с Г.И. Насыровой был проведен расчет долговечности магистрального трубопровода для указанных условий. Расчет проводился в соответствии с РД 39-0147103-361-86 с учетом имеющихся на трубе концентраторов напряжений в виде заводских сварных соединений и их дефектов с допустимыми размерами, регламентируемыми указанными строительными нормами и правилами. В указанных условиях металл может работать в упругопластической области.

Согласно [64], расчет коррозионно-усталостной долговечности магистральных нефтепроводов проводился в рамках модели Коф-фина — Мэнсона в виде (5.1) с учетом поправки на упругую составляющую амплитуды деформации (<т.,/Е, где ст., - предел выносливости, который в соответствие с известными эмпирическими соотношениями был принят равным 0,5 ств). При этом рассчитанное число циклов до разрушения трубы составило N = 6 254. Следует отметить, что, согласно современным представлениям о долговечности магистральных нефтепроводов, эксплуатирующихся в условиях коррозионно-усталостного нагружения, расчетное число циклов до разрушения должно составить около 12 000 циклов (при среднестатистической частоте малоциклового усталостного нагружения, равной около одного цикла в сутки, и нормативном сроке эксплуатации нефтепровода, равном 33 годам) [64]. По данным Урало-Сибирского управления магистральных трубопроводов такая, по порядку величины, цикличность сохраняется и в настоящее время, несмотря на изменение режимов перекачки (часть трубопроводов эксплуатируется в режиме недогрузки). При расчете на прочность, как это отмечено выше, СНиП 2.05.06-85 не оговаривает меру использования несущей способности трубопроводов в условиях коррозионной усталости. Другими словами, в действующем СНиП 2.05.06-85 наряду с отсутствием расчета магистральных трубопроводов, эксплуатирующихся в условиях усталости, не приводится величина максимально допустимого уровня кольцевых растягивающих напряжений, определяемого в мировой практике как отношение напряжения в стенке трубы к пределу текучести стали. Исходя из полученного выше результата возникает необходимость в определении максимально допустимого значения этого отношения для реализации установленного ресурса нефтепровода в условиях коррозионно-усталостного нагружения. Это может быть достигнуто на практике путем снижения давления в трубопроводе, увеличением толщины стенки трубы или. применением стали с более высокой группой прочности. Однако в практике эксплуатации действующих трубопроводов для уменьшения упругопластических деформаций до определенного уровня, обеспечивающего реальную коррозионно-усталостную долговечность нефтепровода с учетом

В качестве отправной точки было взято количество циклов за нормативный срок эксплуатации (для нефтепроводов - 12 000 циклов). Задавшись коррозионно-усталостной долговечностью трубопровода, определяется допускаемая упругопластическая деформация в концентраторе напряжений (Еа), используя при этом найденные и принятые выше параметры зависимости Коффина - Мэнсо-на (ml, \)/). Затем рассчитывается соответствующая принятым N, ml, ц> и деформация в стенке трубы (ер) при эффективном крэффи-циенте концентрации деформации в упругопластической области Ке = 3,25. Проведенный расчет показал, что внутреннее давление в данном случае составляет не более 4,8 МПа.

При расчете малоцикловой коррозионно-усталостной долговечности для магистрального нефтепровода, не имеющего катодную защиту (т > 0,5), даже при полученном уровне растягивающих кольцевых напряжений (0,7стт) трубопровод не выдерживает нормативного срока эксплуатации (при m = 0,5, N = 8 396). Таким образом, кроме своего прямого назначения катодная защита, входящая в состав комбинированной противокоррозионной защиты, предусмотренной СНиП 2.05.06-85, способствует также обеспечению коррозионно-усталостной долговечности магистрального нефтепровода.

При использовании рассмотренного комбинированного подхода к оценке коррозионно-усталостной долговечности необходимо делать корректировку на этап развития трещины. Однако подстановка выбранных выше параметров в выражение (5.17) показывает, что в самом благоприятном случае дополнительное количество циклов нагружения до разрушения трубы составляет около 800. При этом ошибка прогнозирования (по количеству циклов до раз-

Предложенный [9] метод прогнозирования усталостной (корро-зионно-усталостной) долговечности практически реализуется следующим образом. Образец материала металлической конструкции через определенное число циклов нагружения на усталостной машине в условиях, соответствующих эксплуатационным, подвергается рентгенографированию. Причем частота съема должна быть наибольшей в области циклической ползучести полной кривой усталости (при малых числах циклов нагружения). На основании полученных характерных зависимостей Ad/d = f(N) прослеживается кинетика субструктурных изменений в материале конструкций, предопределяющих его разрушение. Полученные таким образом зависимости подробно рассмотрены в [39]. Исходя из анализа построенных зависимостей производится определение усталостной долговечности. Подобный анализ позволяет установить реальные (скрытые) возможности исследуемого материала и назначить оптимальный ресурс его работы. Кроме того, наличие таких зависимостей как паспортных данных материала для конкретных условий эксплуатации позволяет выбрать оптимальные, с точки зрения усталостной выносливости конструкции, материалы для ее изготовления и режим нагружения. Также возможно определение и коррозионно-усталостной долговечности (ресурса).

верхность образцов оставалась обильно смоченной в течение всего времени испытания вплоть до разрушения. Возможность использования результатов, полученных на плоских образцах, для оценки коррозионно-усталостной долговечности реальных гофрированных оболочек обоснована удовлетворительным совпадением кривых малоцикловой долговечности реальной гофрированной оболочки и материала в виде пластин для случая справедливости деформационно-кинетического критерия по определению предельного состояния (образование трещины) и принятого метода расчетного определения напряженно-деформированного состояния при циклическом нагружении гофрированной оболочки, показанная А.П. Гусенковым и др. [35].

Учитывая, что сплав 12Х25Н60В15 выпускается промышленностью в виде тонколистового проката и прутков, проведенные исследования дают возможность рекомендовать этот сплав в качестве конструкционного материала, заменителя стали 12Х18Н10Т, для изготовления ГМР и компенсаторов, обладающих повышенной надежностью и коррозионно-усталостной долговечностью при эксплуатации в коррозионно-активных средах широкого спектра действия.

ладающий по сравнению со сплавом 40НКХТЮМД более высокой усталостной и коррозионно-усталостной долговечностью, в том числе и после предварительной выдержки в натурном электролите, является предпочтительным в ряду исследованных.

30. Гареев А.Г., Насырова Г.И. Прогнозирование коррозионно-усталостной долговечности магистральных трубопроводов // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. Уфа, 1994. С. 55-57. (Тр. ин-та ИПТЭР).

3) более сильная зависимость коррозионно-усталостной прочности от частоты циклов. Чем меньше частота, тем ниже коррозион-но-усталостная прочность (увеличивается время пребывания в среде);