Оценка склонности к замедленному разрушению объектов систем газораспределения

• Автор: Сандаков, Виктор Александрович
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 109 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
1 ОСОБЕННОСТИ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГАЗОПРОВОДОВ СИСТЕМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И ПОТРЕБЛЕНИЯ ГАЗА.

1.1 Условия эксплуатации и характер нагружения.

1.2 Характеристика газопроводных сталей.

1.3 Дефекты кристаллической решетки металла труб

1.4 Статистика отказов и причин их возникновения на объектах трубопроводного транспорта
1.5 Выводы

2 О ЗАМЕДЛЕННОМ РАЗРУШЕНИИ МЕТАЛЛА ПОД ДЕЙСТВИЕМ СТАТИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ .

2.1 Сущность и условия возникновения замедленного разрушения металла

2.2 Факторы, обуславливающие протекание замедленного разрушения металла

2.3 Структурный механизм возникновения напряжений в стали, способствующее ее замедленному разрушению
2.4 Выводы
3 ИССЛЕДОВАНИЯ СКЛОННОСТИ К ЗАМЕДЛЕННОМУ РАЗРУШЕНИЮ МЕТАЛЛА ТРУБ ГАЗОПРОВОДОВ.
3.1 Определение потери пластичности металла труб.
3.2 Установление временных зависимостей сопротивлению разрушения деформационносостаренных сталей
3.3 Влияние коррозионной среды на замедленное разрушение
3.4 Влияние закалочных структур на процессы замедленного разрушения
3.5 Выводы
4 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЗАМЕДЛЕННОГО РАЗРУШЕНИЯ.
4.1 Исходные положения для разработки методики
4.2 Уравнение для определения времени замедленного разрушения деформационносостаренных сталей
4.3 Результаты расчетных и экспериментальных данных.
4.4 Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Тем не менее, структурный механизм, объясняемый диффузионными и дислокационными процессами, дает возможность понять сущность этого явления, описанная в трудах Коттрелла, Давыденкова H. H., Мотта, Набарро, Орована, Еко-бори, Бернштейна М. П., Шурокова С. С., Гордеевой Т. А. и др. Процессы и структурный механизм деформационного старения (основного фактора, приводящего к замедленному разрушению) углеродистых и низколегированных сталей относительно полно изучены в трудах Бабича В. К., Лют-цау В. Г. За последние десятилетия выполнены исследования, направленные на изучение процессов старения металла магистральных нефтепроводов, находившихся в процессе длительной эксплуатации в трассовых условиях. Среди авторов Ямалеев K. M., Гумеров А. Г., Кершенбаум В. Я., Гумеров K. Металл труб магистральных нефтепроводов находится в сложнонапряженном состоянии, испытывает постоянно действующее статическое и циклическое нагружения, подвержен коррозионному воздействию внутренней и наружной поверхности трубопровода. Изучение тонкой структуры на сталях длительно нагруженных нефтепроводов и газораспределительных сетей показывает единый характер, происходящих изменений, механизмы которых объяснены, базируясь на результаты вышеприведенных исследований, и отражены в выводах работы. В работах Ямапеева K. M. и Габдюшева Р. И. показано, что при длительной эксплуатации низколегированных нефтепроводных сталей ХГС, Г, ГС и Ц на границах зерен и на полосах скольжения образуются зародыши новой карбидной фазы. Происходит блокировка дислокации примесными атомами, эволюция дислокационной структуры. Все эти процессы приводят к увеличению внутренней энергии металла и уменьшению связи между кристаллическими зернами, а, следовательно, к уменьшению пластичности и увеличению склонности к замедленному разрушению. Методом измерения величины прогиба образцов установлено, что за период около лет эксплуатации эти стали теряют пластические свойства примерно на -%. Показаны особенности их замедленного разрушения при закалке. Результаты вышеприведенных исследований использовались в настоящей работе для объяснений причин потерь прочностных и пластических свойств газопроводных сталей, обнаруженных при выполнении специальных экспериментов. Установлены характерные для исследуемого объекта источники и механизмы повреждаемости металла труб. Исследованиями тонкой структуры металла труб определены виды и особенности микродефектов, эволюция дислокационных структур, которая является предпосылкой для образования усталостных микротрещин. Но более опасными являются границы кристаллических зерен и двойникновение в зернах, способные привести к охрупчиванию и созданию благоприятных условий к протеканию коррозионных процессов. Следует также отметить, что в трубопроводных сталях, как известно, деформационное старение происходит при наличии дислокации и примесных атомов, даже при низких нагрузках, т. Хотя в трубопроводах давление колеблется в малых пределах, однако, в структурно неоднородных областях (окрестности дефектов, границы кристаллических зерен и т. Протекание этих процессов приводят к образованию охрупченных областей, где относительно легко зарождаются и распространяются усталостные трещины. В случае нагружения металла ниже предела усталости, как известно, также происходит образование большого количества подвижных дислокаций. Дальнейшее увеличение числа колебаний вызывает деформационное старение, приводящее к снижению трещиностойкости металла труб. Этот сложный процесс объяснен множеством явлений. Происходят: генерация новых дислокаций и вакансий, увеличивается их плотность; эволюция дислокационной структуры по схеме «сетчатая ячеистая —»• клубковая»; коагуляция вакансий и образованием пор; фрагментация цементитных пластин; скопление дислокации одного знака, которое приводит к упругому искажению кристалла а-Ре. Деформационное старение сопровождается также образованием новых карбидных частиц на полосах скольжения и на границе зерен, которые вызывают охрупчивание металла. Примесные атомы кремния, углерода, азота и др.