Исследование механических свойств металла газопровода после длительной эксплуатации в условиях Севера

В целях обеспечения безопасности длительной эксплуатации трубопроводов в климатических условиях Севера проведена оценка остаточной прочности и технического состояния материала трубы магистрального газопровода диаметром 530 мм из стали 14ХГС. Механические свойства определяли с использованием стандартных методик разрушающих испытаний в лабораторных условиях. Фактические значения трещиностойкости и запаса прочности трубы находили путем натурных испытаний внутренним давлением до разрушения. Такие испытания проводили на стенде, включающем объект исследований и компьютерно-измерительный комплекс, который показывает реакцию объекта на нагрузку. Испытания проводили на фрагменте трубы, который вырезали из линейной части магистрального газопровода и заваривали сферическими заглушками. На наружную поверхность стенки трубы вдоль ее оси наносили надрез, глубину которого рассчитывали таким образом, чтобы разрушающая нагрузка на лигаментное сечение в месте надреза соответствовала рабочему давлению газопровода. Результаты исследований не показали существенных изменений механических свойств металла трубы магистрального газопровода, не получившего видимых коррозионных и деформационных повреждений при длительной его эксплуатации в условиях Севера. Испытания на ударный изгиб не выявили охрупчивания металла труб. Натурные испытания трубы с искусственно нанесенным трещиноподобным концентратором позволили рассчитать значение критического коэффициента интенсивности напряжений, по которому можно оценить остаточную прочность трубы с продольной трещиной. Значение силового критерия механики разрушения свидетельствует о сохранении достаточно высокой вязкости листового металла труб. Подобные испытания применяемых в магистральных газопроводах труб (различных типоразмеров, из разных марок сталей) будут продолжены с учетом диапазонов температур и деградации материала после длительной эксплуатации.

1. Лубенский С. А., Ямников С. А. Влияние длительности эксплуатации на свойства металла труб магистральных газопроводов / Проблема анализа риска. 2013. Т. 10. № 1. С. 58 – 63. eLIBRARY ID: 21402065.

2. Капитонова Т. А., Стручкова Г. П., Тарская Л. Е., Ефремов П. В. Анализ факторов риска трубопроводов, проложенных в условиях криолитозоны с использованием ГИС-технологий / Фундаментальные исследования. 2014. № 5. С. 954 – 958.

3. Слепцов О. И., Стручкова Г. П., Капитонова Т. А., Степанов А. А. Оценка риска возникновения ЧС на участках трубопроводов условиях криолитозоны / Труды VIII Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата EURASTRENCOLD-2018. — Якутск: Изд-во Цумори Пресс, 2018. С. 604 – 607.

4. Махутов Н. А., Лебедев М. П., Большаков А. М., Захарова М. И. Особенности возникновения чрезвычайных ситуаций на газопроводах в условиях Севера / Вестник Российской академии наук. 2017. Т. 87. № 9. С. 858 – 862. DOI: 10.7868/S0869587317090158.

5. Голиков Н. И., Аммосов А. П. Прочность сварных соединений резервуаров и трубопроводов, эксплуатирующихся в условиях Севера. — Якутск: СВФУ, 2012. — 323 с.

6. Филиппов Г. А., Ливанова О. В., Дмитриев В. Ф. Деградация свойств металла при длительной эксплуатации магистральных трубопроводов / Сталь. 2003. № 2. С. 84 – 87.

7. Мочернюк Н. П., Красневский С. М., Лазаревич Г. И., Сорохин Ц. Д., Герасимчик И. И. Влияние времени эксплуатации магистрального газопровода и рабочего давления газа на физико-механические характеристики трубной стали 19Г / Газовая промышленность. 1991. № 3. С. 34 – 36.

8. Лякишев Н. П., Кантор М. М., Воронин В. Н., Тимофеев В. Н., Шарыгин Ю. М. Исследование структуры металла газопроводов после их длительной эксплуатации / Металлы. 2005. № 1. С. 3 – 6.

9. Махутов Н. А., Пермяков В. Н., Кравцова Ю. А., Ботвина Л. Р. Оценка состояния материала продуктопровода после его длительной эксплуатации / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2007. Т. 73. № 2. С. 35 – 43.

10. Сыромятникова А. С. Деградация физико-механического состояния металла труб магистрального газопровода при длительной эксплуатации в условиях криолитозоны / Физическая мезомеханика. 2014. Т. 17. № 2. С. 85 – 91.

11. Голиков Н. И., Литвинцев Н. М. Изменение механических свойств и структурных показателей металла конструкций, эксплуатируемых в условиях Севера / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2015. Т. 81. № 12. С. 60 – 65.

12. Makhutov N. A., Bolshakov A. M., Zakharova M. I. Possible scenarios of accidents in reservoirs and pipelines at low operating temperature / Inorganic Materials. 2016. Vol. 52. Issue 15. P. 1498 – 1502.

13. Ivanov A., Bolshev K., Bolshakov A., Syromyatnikova A., Alexeev A., Burnashev A., Andreev Y., Prokopiev L., Grigoriev A., Cheremkin M., Efimov V., Golikov N., Makharova S., Zhirkov A. The corrosion damage mechanisms of the gas pipelines in the Republic of Sakha (Yakutia) / Collector: E3S Web of Conferences. 2019. P. 03002.

14. Большаков А. М., Сыромятникова А. С. Разрушения и повреждения объектов магистрального газопровода при длительной эксплуатации в условиях Арктики / Наука и образование. 2015. № 4(80). С. 94 – 99. eLIBRARY ID: 24922340.

15. Макаров Г. И. Проверка качества сварных труб для магистральных газопроводов на соответствие нормативным требованиям статической и динамической трещиностойкости / Наука о земле. 2018. № 3(292). С. 112 – 124.

16. Варламов Н. В., Поликарпов К. В., Макаров Г. И., Горицкий В. Н. Натурные испытания труб и ремонтных конструкций на испытательном полигоне ОАО ВНИИСТ / Трубопроводной транспорт: теория и практика. 2010. № 6(22). С. 4 – 6.

17. Красовский А. Я., Красико В. Н. Трещиностойкость сталей магистральных трубопроводов. — Киев: Наукова Думка, 1990. — 176 с.

18. Ларионов В. П. Электродуговая сварка конструкций в северном исполнении. — Новосибирск: Наука, 1986. — 256 с.