Оценка влияния низких температур на трещиностойкость сталей, применяемых в нефтегазовой отрасли

UDK: 669.1.017
DOI: 10.24887/0028-2448-2017-10-116-119
Ключевые слова: трубопровод, низкая температура, трещиностойкость, вязкость разрушения, ресурс, прочность, охрупчивание, сталь, эксплуатационный фактор, трещина, критический коэффициент интенсивности напряжений
Авт.: Р.С. Зайнуллин (Институт стратегических исследований Республики Башкортостан), Р.А. Харисов, А.Н. Мухаметзянов (ООО «НИИ Транснефть»)

Обеспечение безопасности эксплуатации опасных промышленных объектов путем предотвращения хрупких разрушений становится все более актуальным в первую очередь для нефтегазового оборудования и трубопроводов северных регионов страны. Особенностью хрупкого разрушенияэлементов конструкций является мгновенное распространение магистральной трещины при рабочих напряжениях, составляющих около 0,4–0,5 предела прочности. Многочисленные теоретические и экспериментальные исследования причин хрупкого разрушения сталей с оценкой влияния конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов позволили описать закономерности образования иразвития хрупких трещин.

Выполнены экспериментальное и теоретическое исследования влияния низких температур на трещиностойкость сталей, широко применяемых для производства трубопроводов в нефтегазовой отрасли.

Анализ отказов и разрушений трубопроводов, нефтегазового оборудования, резервуаров для хранения углеводородного сырья после длительной эксплуатации показывает, что основной причиной механических отказов их базовых элементов является исчерпание несущей способности, выражающееся в охрупчивании металла в результате воздействия различных эксплуатационных факторов, в том числе низких температур.

На основе результатов экспериментальных исследованиях предложена взаимосвязь, позволяющая строить зависимости критических коэффициентов интенсивностей напряжений от температуры для различных конструкционных сталей. Расчетно-экспериментальным путем определены критические интенсивности напряжений, востребованных при расчете ресурса безопасной эксплуатации нефтегазопроводов и оболочковых конструкций.

Приведенные результаты могут явиться основой для разработки методов расчетной оценки остаточного ресурса нефтепромыслового оборудования и трубопроводов, работающих в условиях низкотемпературного охрупчивания металла.

Список литературы

1. Кузьмин В.Р. Расчет хладостойкости элементов конструкций. – Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1986. – 143 с.

2. Ларионов В.П., Левин А.И., Большаков А.М. Применение механики разрушения для оценки параметров надежности труб и сосудов северного исполнения // Заводская лаборатория. – 2001. – № 10. – С. 38–43.

3. Лыглаев А.В. О природе катастрофических разрушений больших систем // Доклады АН СССР. – 1990. – Т.312. – № 3. – С. 555–557.

4. Лыглаев А.В. Хладостойкость крупногабаритных тонкостенных металлоконструкций: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. – М., 1993. – 35 с.

5. Механические свойства конструкционных материалов при низких температурах / под ред. И.Н. Фридляндера. – М.: Металлургия, 1983. – 432 с.

6. Солнцев Ю.П., Викулин А.В. Прочность и разрушение хладостойких сталей. – М.: Металлургия, 1995. – 256 с.

7. Винокуров В.А., Куркин С.А., Николаев Г.А. Сварные конструкции. Механика разрушения и критерии работоспособности / под ред. Б.Б. Патона. – М.: Машиностроение, 1996. – 576 с.

8. Саидов Г.И. Температурно-скоростная зависимость трещиностойкости сталей низкой и средней прочности // Заводская лаборатория. – 1987. – № 7. – С. 66–68.

9. Большаков А.М. Хладостойкость трубопроводов и резервуаров Севера после длительной эксплуатации: дис. ... д-ра техн. наук. – М., 2009. – 448 c.

10. Лисин Ю.В., Неганов Д.А., Сергаев А.А. Определение допустимых рабочих давлений для длительно эксплуатируемых магистральных трубопроводов по результатам внутритрубной диагностики // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2016. – № 6 (26). – С. 30–37.

11. Влияние напряжено-деформированного состояния на предельное состояние трубопровода / Ю.В. Лисин, С.В. Эрмиш, Н.А. Махутов [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2017. – Т. 7. – № 4. – С. 12–16.

12. Механика малоциклового разрушения / Н.А. Махутов, М.И. Бурак, М.М. Гаденин [и др.]. – М.: Наука, 1986. – 265 с.

13. Зайнуллин Р.С., Морозов Е.М., Александров А.А. Критерии безопасного разрушения элементов трубопроводных систем с трещинами. – М.: Наука, 2005. – 316 с.

14. Прочность конструкций при малоцикловом нагружении / Н.А. Махутов, А.З. Воробьев, М.М. Гаденин [и др.]. – М.: Наука, 1983. – 271 с.



Внимание!
Купить полный текст статьи (формат - PDF) могут только авторизованные посетители сайта.