Работоспособность длительно эксплуатируемых газопроводов системы газоснабжения

• Автор: Сандаков, Виктор Александрович
• Шифр специальности: 25.00.19, 05.26.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 241 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 Проблемы, связанные с обеспечением надежности газопроводов системы газоснабжения

1.1 Особенности трубопроводных систем газоснабжения

1.2. Коррозия металла газопроводов

1.3 Сроки службы, аварийность и обеспечение безопасности

газопроводов

1.4 Особенности изоляционного покрытия длительно

эксплуатируемых газопроводов системы газоснабжения

1.5 Анализ данных о ремонте труб газопроводов

ГЛАВА 2 Оценка деградации механических свойств металла газопроводов при длительной эксплуатации
2.1 Основные параметры металла труб
2.2 Структурные составляющие металла труб
2.2.1 Фазовые составляющие
2.2.2 Примесные атомы
2.3 Дефекты металла труб
2.4 Усталостные процессы в металле трубопроводов
2.5 Фактор малоцикловой трещиносгойкости металла труб
2.6 Изменение параметров структурных фаз в процессе длительного
нагружения, обуславливающие де1радацию механических свойств металла
2.6.1 Методики исследований
2.6.2 Результаты исследований
2.7 Определение остаточной пластичности металла труб после
длительной эксплуатации
ГЛАВА 3. Изменения тонкой структуры металла труб газопроводов в процессе длительной эксплуатации
3.1 Определение истинного нагружения напряжения Бк металла
3.2 Усталостный фактор снижения значения параметра 8 к
3.3 Деформационное старение, как фактор влияющий на истинное
напряжение металла труб
3.4 Уменьшение значения параметра 8к, связанного с замедленным
разрушением металла труб
ГЛАВА 4 Структурная природа возникновения внутренних напряжений
4.1 Упрочнение и охрупчивание металла труб газопроводов
4.2 Факторы, определяющие сопротивления движению дислокаций
4.3 Напряжения, создаваемые изгибными деформационными
контурами в металле труб
4.4 Напряжения, создаваемые при росте зародышей новых
карбидных фаз
4.5 Роль локальнонапряженных областей в образовании
микротрещин и коррозии
4.5.1 Напряжения возникающие в металле труб при деформации
4.5.2 Роль локальнонапряжею 1ых плоскостей в образовании коррозийных очагов
ГЛАВА 5 Методы определения остаточного ресурса безопасной эксплуатации газопроводов
5Л Методика оценки физического состояния металла труб
5.2 Определение остаточного ресурса газопровода с использованием результатов испытаний образцов на усталость
5.3 Определение состоянияю металла труб газопроводов по
изменению нерасчетных параметров
5.4 Методы определения остаточного ресурса газопроводов по
изменениям эксплуатационных свойств металла
5.5 Определение остаточного ресурса газопроводов по изменениям
пластических свойств металла труб
5.6 Метод прогнозирования долговечности газопровода,
проходящего под транспортными путями
5.7 Пути продления жизненного цикла трубопроводов
газораспределительных сетей
ГЛАВА 6 Расчет электрических параметров изолирующих
сгонов
Основные выводы и рекомендации
Список использованных источников


До сих пор нет единого мнения о связи между скоростью роста трещин и механическими свойствами (модулем упругости, твердостью, прочностью и пластичностью, чувствительностью к концентрации напряжений, вязкостью разрушения, циклической пластичностью и упрочняемостью в вершине трещины и другими характеристиками металла). При усталости трещины возникает естественным путем и распространяется в условиях плоской деформации металла труб. Установлено, что в процессе усталости металла происходит растворение метастабильных частиц карбидов. При усталостных процессах также происходит образование полос скольжения, которые совпадают с плоскостями объемно-центрированных кубических (ОЦК) решеток кристаллов типа {0} и {2}. Ширина полос скольжения составляет примерно А, а размеры карбидных частиц после старения при °С составили - А. Согласно существующей нормативной докумегітации на стадии проектирования трубопровода и изготовления труб не предусматривается расчетная оценка сопротивляемости металла хрупкому разрушению. Нормируется лишь уровень вязкости металла труб диаметром 9 мм и более по относительной величине ударной вязкости. Сопротивляемость труб диаметром менее 9 мм хрупкому разрушению вообще не оценивается. При межзеренном хрупком разрушении на поверхности излома видны относительно гладкие фасетки разрушения, имеющие отчетливую фанку фаниц зерен. Межзеренное хрупкое разрушение наблюдается при коррозионном растрескивании под напряжением, при замедленном разрушении, вероятно, когда имеется водородная хрупкость металла и при усталости металла. Вероятно, в каждом конкретном случае (деформационное старение, замедленное разрушение, наводороживание и т. Здесь стхарактеризует сопротивление началу двойникования внутри зерна; К* - характеризует трудность передачи двойникования от зерна к зерну. При этом обычно Ку > К? Ячеистая дислокационная структура характеризуется высокой плотностью дислокаций в стенках ячейки и относительно малыми углами разориентировки. Согласно модели далыюдействующих напряжений стенки являются источниками дислокаций. Вклад этих источников определяется их длиной, т. Н а - константы материала. Кс - константа, являющаяся мерой сопротивления данного типа границ пластической деформации, имеющая размерность единицы энергии на единицу площади. В другой работе показано [], что интенсивность субзеренного упрочнения зависит от угла разориентировки 0 соседних субзерен. Кс(е)с1с2 (1. К0(<1С) = К'с1ср; К' - константа; 0 ^ р ? Тогда при р<^ соотношение (1. Холла-Петча для высокоугловых границ и сильно разориентированных субзерен. Городские подземные трубопроводы множественного назначения находятся в исключительно сложных условиях эксплуатации. Они, например, подвергаются опасности, как наружного, так и внутреннего коррозионного разрушения, вызываемого разнообразными факторами. Эффект деформационного старения, который нарастает со временем эксплуатации, значительно ускоряет процесс коррозии металла труб. Известно, что процессы подземной коррозии городских газопроводов вызывают, главным образом, питтинговые разрушения стенок трубы. Такой характер коррозии представляет наибольшую опасность, так как основным критерием надежности газопровода является сохранение его герметичности. Питтинговая коррозия трубопроводных сталей контролируется специфическими закономерностями электрохимии и электрического поля тока. Скорость ее оценивается глубинным показателем проникновения коррозионного разрушения в толщину стенки трубы, мм/год. Известно, что газопроводы находятся, хотя и под редуцированным небольшим внутренним давлением, еще одним индикатором опасности коррозионного разрушения является соотношение текущих значений напряженно-деформированного состояния стенок труб с пределами прочности и текучести трубной стали. Хотя этот прочностной показатель, на первый взгляд, является чисто механическим, в действительности, он тесным образом связан с коррозионными процессами, а интенсивность коррозионного процесса тесно связана со степенью деформационной состаренности металла труб. Наибольшую опасность, с точки зрения возникновения недопустимых в сечении стенки трубы, представляют локальные концентраторы напряжений. К ним также относятся локальные охрупченные области, которые возникли вследствие деформационного старения.