Разрушения высокопрочных

на две группы и возможность ее испочьзования только для прогнозирования отказов трубопроводов I группы. Граница разделения этих групп по скоростному показателю КР видна на приведенном рисунке. Для прогнозирования времени до разрушения трубопроводов группы II могут быть использованы только оценочные характеристики с небольшой степенью достоверности. При этом следует отметить, что первые Отказы по причине КР на импортных трубах, изготовленных из сталей контролируемой прокатки группы прочности Х70, происходили на участках с дефектными трубами (сегрегации сульфидных включений и др.). Это, по-видимому, и определило резкую границу разделения групп. Поэтому по мере накопления статистики следует обратить особое внимание на отказы магистральных газопроводов, изготовленных из таких сталей. По предварительным оценкам, полученным в ДП "Пермьтрансгаз", прогнозирование может быть осуществлено, принимая V,^,, = 1-1,2 мм/год. Такие же уровни скоростей растрескивания наблюдались и ДП "Тюменьтрансгаз" [77].

пряжениям в стенке трубы 100-110% от сертифицированного предела текучести стали в течение короткого промежутка времени. При этом предварительно осуществляется более длительная выдержка при давлениях, соответствующих напряжениям в стенке трубы на 15-20% хниже стт. Такой режим испытаний обеспечивает максимальную безопасность проводимых работ и максимальную "выжигаемость" дефектов. Выбор указанного режима был основан на исследованиях А.Р. Даффи и Ж.М. Мак-Клура [2], показавших, что протяженные дефекты при напряжениях, соответствующих пределу текучести стали, но меньше критических для данного вида дефекта, не развиваются. Наибольшее количество трещин выявляется при напряжениях в стенке трубы 0,9-1,1 <тт, то есть напряжениях, достигающих величины "текущего напряжения". Однако в ряде случаев разрушения трубопроводов происходят и после таких переиспытаний. То же самое отмечается и в нашей стране. С целью выяснения причин этого явления были проведены металлографические исследования темплетов очаговых зон КР (рис. 30), отобранных на магистральных газопроводах после переиспытаний избыточным давлением [4]. При этом было установлено, • что для трещин не превышающих критические размеры, при переиспытаниях происходило изменение механизма их развития от хрупкого к вязкому (от вершины трещины под углом около 45° начинала подрастать вязкая трещина). При дальнейшей эксплуатации магистральных газопроводов трещина КР развивалась по хрупкому или смешанному механизмам. Причем для трещин небольшого размера характерен хрупкий механизм их дальнейшего развития вследствие КР, а для глубоких трещин — вязкий механический долом. Таким образом, избыточные механические напряжения при переиспытаниях изменяли хрупкий механизм разрушения на более энергоемкий - вязкий. Причем образовавшаяся вязкая трещина либо вызывала разгерметизацию трубы вследствие вязкого долома и '.'выжигала" таким образом дефект, либо останавливалась в своем развитии, и в дальнейшем, при эксплуатации магистральных газопроводов, инициировала продолжение процесса КР. Кроме того, как показал проведенный анализ разрушений, в очаговых зонах, как правило, присутствовали не одиночные трещины, а их система. В этом случае отмечалось отличие механизма воздействия избыточных давлений на развитие разрушения. Так, проведенные исследования ряда очагов КР, имеющих систему трещин, показали,

слоистость. Хрупкие разрушения трубопроводов и сосудов возможны при существенном охрупчивании металлов и наличии микро- и макроскопических дефектов. Хрупкое разрушение характеризуется кристалличностью и наличием радиальных рубцов в изломе, малой величиной утяжки (менее 20%) и остаточной деформацией. Причинами хрупкого разрушения являются: деформационное старение, низкая температура, динамичность нагрузки и др.

устойчивости пластических деформаций. Деформации, предшествующие вязкому разрушению, достаточно велики и составляют более 10-15%. При нормальных условиях эксплуатации трубопроводов и сосудов вязкое разрушение возможно лишь при наличии макроскопических дефектов. Излом при вязком разрушении волокнистый, иногда имеет шиферность, древовидность, слоистость. Хрупкие разрушения трубопроводов и сосудов возможны при существенном охрупчивании металлов и наличии микро- и макроскопических дефектов. Хрупкое разрушение характеризуется кристалличностью и наличием радиальных рубцов в изломе, малой величиной утяжки (менее 20%) и остаточной деформацией. Причинами хрупкого разрушения являются: деформационное старение, низкая температура, динамичность нагрузки и др.

В настоящее время сжовным методом диагностики КР является переиопытание участков МТ избыточным давлением жидкости или газа. Так, по данныы зарубежных исследований, ь.лболыаее количество очагов растрескивания было выявлено именно лим методом, По рекомендации института Баттеля (США) такие испытания за рубежом .ро-водятся при давлениях, соответствующих расчетным кольцевым напряжениям в стенке трубы 100...110% от сертифицированного предела текучести стали, в течекле короткого промежутка времени. При атом предварительно осуществляется более длительная выдержка при давлениях, соответствующих напряжениям в стенке трубы на 15...20Х ниже 6Т, Такой режим испытаний обеспечивал максимальную безопасность проводимых работ и максимальную "выжигаемость" дефектов. Выбор указанного режима был основан на исследованиях А.Р. Даффи и Ж.Ы. Мак-Клура, показавших, что протяженные дефекты щ I напряжениях, соответствующих пределу текучести стали, но меньше, критических, для данного вида дефекта не развиваются. Наибольшее количество трещин выявлялось при напряжениях в стенке трубы 0,9...1.1 бт. Однако в ряде случаев разрушения трубопроводов происходили и после таких переиспытаний. То же самое отмечается и в нашей стра-

Более сложные конструкции подобного типа — устройства для определения степени эрозионно-коррозионного разрушения трубопроводов, зонды предупреждения разрушения от общей коррозии с электрической фиксацией и т. п.

Анализ данных о разрушениях действующих нефтепроводов. В обзоре [10] представлены все виды разрушения трубопроводов Урало-Сибирского управления с 1950 по 1970 гг. Отмечается, что одним из основных видов разрушений нефте- и продуктопррводов являются разрушения вдоль труб как в зоне сплавления продольного сварного шва, так и по основному металлу. Причем наибольшее количество случаев разрушений за 20 лет зарегистрировано во втором десятилетии этого периода. Так, например, за период с 1961 по 1970 гг. произошло 68 случаев разрушений, или 80% от общего числа подобных разрушений (72) за весь 20-летний период с 1950 г.

Важно отметить также, что все разрушения трубопроводов в процессе эксплуатации, о которых говорилось выше, происходили при рабочих давлениях, величина которых в два, два с лишним раза ниже по сравнению с расчетным разрушающим давлением при однократном нагружении, а само разрушение по своему виду отличается от разрушения трубы под действием внутреннего статического давления, когда в последнем случае появляются значительные пластические деформации в месте разрыва, а также по периметру трубы.

В связи с этим возникает задача предотвращения разрушения трубопроводов, содержащих минерализованную воду, и изыскание активных и пассивных способов повышения их работоспособности на основе изучения и разработки мер повышения стойкости сварных соединений трубопроводов, в том числе путем оптимизации технологии сварки.

Естественно, что наибольшие неприятности создают разрушения трубопроводов, приводящие, как правило, к наиболее серьезным последствиям. Информация о разрушении трубопроводов, собранная на основе анализа неисправностей, встречающихся в гидравлических системах летательных аппаратов, позволила выяснить возможные причины разрушения, а также определить участки гидравлических систем, наиболее подверженные разрушениям.

Рис. 85. Усталостные разрушения трубопроводов-

данных, для сталей с группой прочности ниже Х70 время наработки до отказа t в карбонат-бикарбонатных средах может быть оценено с помощью линейного соотношения, включающего V.^ -~ параметр коррозионного растрескивания, определяемый температурой стенки трубы, грунтовыми условиями и маркой стали. Для сталей контролируемой прокатки группы прочности Х70 значение У,фф намного выше, чем для умеренно упрочненных сталей, несмотря на меньшую температуру перекачиваемого продукта, а в ряде случаев — относительную величину расчетных кольцевых растягивающих напряжений. Последний факт, по-видимому, связан с изменением механизма разрушения высокопрочных сталей, приводящего к их ускоренному разрушению вследствие превалирования в них, как отмечалось выше, механического фактора.

Вязкость разрушения высокопрочных материалов. Пер. с англ. М., «Металлургия». 1973. 304 с. с ил.

Рис. 304. Вязкость разрушения высокопрочных сталей / — сгаль ЗОХНЗМ; 2 — мартенситно-стареющая сталь; 3 — трип-сталь

С помощью введенного параметра был проведен аналив отказов гавопроводов "Средняя Авия - Центр". "Бухара - "Урал". "Надым -Пунга - Нижняя Тура", "Парабель - Кузбасс", "Уренгой - Грявовец", "Уренгой - Петровок", "Уренгой - Центр I" (технологическая обвяв-ка КС "Октябрьская"). Результаты анадиаа приведены на рис. 1.7. Как это следует ив приведенного графика, для сталей с группой прочности ниже Х70 время наработки до отказа I в карбонат-бикар-бонатных средах может быть оценено с помощью линейного соотношения, включающего УэС$ - параметр коррозионного растрескивании, определяемый температурой стенки трубы, грунтовыми условиями и маркой стали. Для сталей контролируемой прокатки группы прочности Х70 значение Уэфф намного вьг^, чем для умеренно упрочненных сталей, несмотря на меньшую температуру перекачиваемого продукта, 4, в ряде случаев и относительную величину расчетных кольцевых растя» ивающих напря.тений. Последний факт, по видимому, свяеан с ив-мнением механизма разрушения высокопрочных сталей, приводящего к их ускоренному -разрушению вследствие превалирования в них. как отмечалось выше механического фактора.

254. Романив О. П., Никифорчин Г. Н., Деев Н. А. Кинетические эффекты в механике замедленного разрушения высокопрочных сплавов.— ФХММ, 1970, № 4, с. 9—24.

обнаружено, что остаточные термонапряжения в сплавах Al — Si {58] и остаточные деформационные напряжения в сфероидизирован-ных сталях [89] по величине согласуются с пределами текучести соответствующих сплавов. Хотя предположительно система с остаточными напряжениями в пластичном сплаве не вызывает разрушения высокопрочных составляющих, она может изменить распределение и плотность дислокаций в окрестности частиц второй фазы, что особенно влияет на усталостные свойства. Сведения о зарождении дислокаций около частиц при охлаждении и деформации приведены в [64].

13. Вязкость разрушения высокопрочных материалов. Пер. с англ. Под ред. М. Л. Бернштейна. М., «Металлургия», 1973. 298 с.

74.Пью С. Фрактография в связи с вязкостью разрушения и структурой. — В кн.: Вязкость разрушения высокопрочных материалов. Пер. с англ. Под ред. М. Л. Бернштейна. М., «Металлургия», 1973, с. 129—136.

81. Романив О. П., Никифорчин Г. Н., Деев Н. А. Кинетические эффекты в механике замедленного разрушения высокопрочных сплавов// Фиэ.-хим. механика материалов. •- 1976. - № 4. - С. 9-23.

55. Вязкость разрушения высокопрочных материалов: Пер. с англ. М.: Металлургия, 1973. 304 с.

Таблица 7. Вязкость разрушения высокопрочных алюминиевых сплавов в сухом воздухе CKic) и в ртути (Кшжм) ПРИ комнатной температуре, ориентация образцов ВД)