В статье представлены результаты комплексных экспериментальных исследований, направленных на изучение взаимосвязи между параметрами основного металла и сварки (химический состав труб и сварочных материалов, режим сварки), получаемой структурой металла сварного соединения, его базовыми механическими характеристиками (прочность, пластичность и ударная вязкость), а также параметрами статической и циклической трещиностойкости, которые используются в рамках силового критерия механики разрушения. Проведены стандартные и специальные испытания металла, а также исследование его структуры после термической обработки в широком диапазоне скоростей охлаждения. Установленные взаимосвязи подтверждены испытаниями кольцевых сварных соединений труб и металлоконструкций резервуаров, сваренных по наиболее распространенным в ПАО «Транснефть» технологиям. На основании полученных результатов разработана модель уточнения работоспособности сварных соединений по исходным данным различных уровней. В частности, установлено влияние скорости охлаждения, а также основных параметров структуры металла сварного соединения на изменение его базовых механических свойств. Кроме того, получены эмпирические выражения, связывающие набор механических свойств (ударная вязкость, относительное удлинение и отношение предела текучести к пределу прочности), объединенных в комплексный коэффициент работоспособности, с параметрами трещиностойкости металла, используемыми в рамках силового критерия механики разрушения. Для получения наибольшего практического эффекта от внедрения разработанной модели предложено ввести дифференцированные понижающие коэффициенты при проведении расчетов на прочность и долговечность в соответствии с действующей нормативной документацией, в зависимости от уровня доступных данных о сварном соединении.
Список литературы
1. Идрисов Р.Х., Идрисова К.Р., Кормакова Д.С. Анализ аварийности магистральных трубопроводов России // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. – 2019. – № 2. – С. 44–46.
2. Аладинский В.В., Мельникова А.В. Формирование требований к геометрии и свойствам сварных соединений труб, обеспечивающих надежность трубопроводов // Наука и техника в газовой промышленности. – 2009. – № 4 (40). – С. 43–48.
3. Голиков Н.И., Аммосов А.П. Прочность сварных соединений резервуаров и трубопроводов, эксплуатирующихся в условиях Севера. – Якутск: Издательский дом Северо-Восточного федерального университета, 2012. – 232 с.
4. Макаров Э.Л., Якушин Б.Ф. Теория свариваемости сталей и сплавов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. – 487 с.
5. Савкин А.Н., Андроник А.В., Корадди Р. Методика определения коэффициентов уравнения скорости роста трещины при циклическом нагружении // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2016. – Т. 82. – № 1. – С. 57–63.
6. Построение диаграммы усталостного разрушения моделей судовых валов / В.А. Мамонтов, Т.А. Кужахметов, Р.У. Иксанов, Доан Ван Тинь // Вестник АГТУ. – 2008. – № 5 (46). – С. 44–49.
7. Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений: в 2 т. Т. 1 / под ред. Ю. Мураками / пер. с англ. – М.: Мир, 1990. – 448 с.
8. Терентьев В.Ф. Усталость металлических материалов. – М.: Наука, 2003. – 254 с.
9. Зорин А.Е. Анализ структурных и термических процессов при сварке (для оптимизации технологии вырезки кольцевых сварных соединений трубопроводов) // Нефть, газ и бизнес. – 2011. – № 6. – С. 67–70.
10. Зорин А.Е. Разработка конструкции образца для проведения механических испытаний металла труб // Территория «НЕФТЕГАЗ». – 2015. – № 3. – С. 124–128.
11. Зорин А.Е. Научно-методическое обеспечение системы поддержания работоспособности длительно эксплуатируемых газопроводов: дис. ...
д-ра техн. наук. – Москва, 2016. – 332 с.
12. Бельченко Г.И., Губенко С.И. Основы металлографии и пластической деформации стали. – Киев: Вища школа, 1987. – 240 с.
13. Bidulya P. Steel foundry practice / Transl. from the Russ. by A.Troitsky. – Moscow: Peace, 1965. – 319 p.
14. Geller Yu. Tool steels / Transl. from the Russ. by A.Troitsky / Transl. from the Russ. by V.V. Afanasyev. – Moscow: Mir, 1978. – 659 p.
15. Окерблом Н.О., Демянцевич В.П., Байкова И.П. проектирование технологии изготовления сварных конструкций. – Л.: Судпром ГИЗ, 1963. – 602 с.
16. Сварка в машиностроении: Справочник: в 4 т. Т. 1 / под ред. Н.А. Ольшанского. – М.: Машиностроение, 1978. – 504 с.
