Вплив експлуатаційної деградації матеріалів і зварних з'єднань магістральних нафтогазопроводів на їх працездатність

Abstract

У дисертації на основі вивчення змін фізико-механічних і електрохімічних властивостей, механізмів руйнування тривало експлуатованих сталей нафтогазопроводів та їх зварних з’єднань вдосконалено існуючі та розроблено нові методи оцінки характеристик деградованого металу з позиції його подальшої працездатності. Виявлено аномалію у механічній поведінці тривало експлуатованих сталей, що проявляється в зменшенні твердості та міцності за одночасного зниження опору крихкому руйнуванню та відносного звуження і в різному характері зміни показників пластичності (зменшенні у і рості б). Найефективніше експлуатаційна деградація трубних сталей проявляється за більш жорстких умов навантаження, понижених температурах, наявності агресивних середовищ. Вона помітно погіршує електрохімічні характеристики, особливо поляризаційний опір. Розроблений новий метод статистичної оцінки залежності ударної в’язкості трубної сталі 17Г1С та її складових від температури випробувань. Висока чутливість ударної в’язкості до деградації сталей зумовлена зниженням складової роботи поширення тріщини.

Встановлено, що періоди зародження та докритичного росту корозійно-механічної тріщини є меншими для експлуатованої сталі порівняно з новою. Тривала експлуатація спричиняє деградацію характеристик пластичності, ударної в’язкості, тріщиностійкості та корозійної тривкості зварних з’єднань .

In the thesis on the basic of study of physico-mechanical and electrochemical in properties and destruction mechanisms of the long-term operating steel of oil and gas pipelines the existing methods of assessment of degradation metal from the viewpoint of its durability were improved and developed were the new ones.

The abnormality in the mechanical behavior of long-term operating steel has been revealed that results in hardness and toughness decrease at simultaneous reduction of resistance to brittleness destruction and relative contraction and in a different mode of changes of plasticity indices (lowering xp and increasing 8).

The most efficient pipeline steel operating degradation is revealed at more sever loading conditions, decreased temperatures and the availability of corrosive medium. It significantly worsens electrochemical characteristics, particularly resistance to polarization.

Developed was, the new method of statistical assessment of dependence of impact toughness of pipeline steel 17Г1C and its components upon the testing temperature. High sensitivity of impact toughness to steel degradation is due to such operational component as crack expansion.

It has been determined that the periods of corrosive-mechanical crack nucleation and its subcritical growth are shorter for operating steel in comparison with the newly made.

The long-term operation leads to degradation of characteristics of plasticity, impact toughness, crack growth resistance and corrosive resistance durability of welded joints.