Оцінювання небезпеки руйнування магістральних газопроводів з виявленими поверхневими тріщиноподібними дефектами

Abstract

Дисертація присвячена проблемам розроблення методики оцінювання умов руйнування тривало експлуатованих магістральних газопроводів за підходами механіки руйнування та результатами їх технічної діагностики, а також розроблення на цій основі технології продовження терміну їх експлуатації. Одержано нові експериментальні дані про зміну характеристик циклічної тріщиностійкості газопровідних сталей залежно від сумісного впливу тривалості часу експлуатації та корозійних середовищ. На основі проведених досліджень виявлено в поперечному перерізі труби магістрального газопроводу “Київ – Західна Україна І нитка” більш прискорений розвиток втомної та корозійно-втомної тріщин ніж у осьовому (повздовжньому) напрямку. Адаптовано розрахункову методику прогнозування розвитку тріщиноподібних дефектів напівеліптичної форми в стінці трубопроводу в залежності від величини внутрішнього тиску газу і на цій основі встановлено закономірності подальшого розвитку та зміни форми діагностованих поверхневих тріщиноподібних дефектів у трубі магістрального газопроводу “Київ – Західна Україна І нитка”. Обґрунтовано, що видовжені півеліптичні корозійно-втомні тріщини більш небезпечні ніж “короткі” з формою у вигляді корозійної виразки. Запропоновано залежність граничних розмірів та форми тріщин від порогових (початкових), яка дає можливість оцінити небезпечність діагностованих дефектів та інтерпретувати результати обстеження тривало експлуатованих газопроводів. Запропоновано спосіб ремонту сталевих газопроводів, який суттєво ускладнює утворення втомних та корозійно-втомних тріщин на оброблюваній поверхні цих труб.

Диссертация посвящена проблемам разработки методики оценки условий разрушения длительно эксплуатируемых магистральных газопроводов согласно подходов механики разрушения и результатами их технической диагностики, а также разработка на базе этой технологии и продления термина их эксплуатации. Получены новые экспериментальные данные об изменении характеристик циклической трещиностойкости газопроводных сталей в зависимости от совместного влияния длительности времени эксплуатации и коррозийных сред. По результатам проведенных исследований выявлен в поперечном разрезе трубы магистрального газопровода "Киев -Западная Украина I нить" выявлено более ускоренное развитие усталостной и коррозийно-усталостной трещин чем в осевом (продольном) направлении. Адаптирована расчетная методика прогнозирования развития трещиновидных дефектов полуэллиптической формы в стенке трубопровода в зависимости от величины внутреннего давления газа и установлены закономерности дальнейшего развития и изменения формы диагностированных поверхностных трещиновидных дефектов в трубе магистрального газопровода. Обоснованно, что удлиненные полуэллиптические коррозийно-усталостные трещины опаснее коротких в виде коррозийной язвы. Предложена зависимость предельных размеров и формы трещин от пороговых (начальных), которая позволяет оценить степень опасности диагностированных дефектов и интерпретировать результаты обследования длительно эксплуатируемых газопроводов. Предложен способ ремонта стальных газопроводов, который существенно усложняет образование усталостных и коррозийно-усталостных трещин на обрабатываемой поверхности этих труб.

The dissertation focuses on problems of the development of a method for assessing the conditions of long operating main gas pipelines destruction in accordance with the approaches of fracture mechanics and the results of their technical diagnostics, as well as the development of technology on the basis of continuing their performance on this basis. The methodical procedure for studying fragments of exploited pipes of gas pipelines with the laid technology of their production has been developed and experimental means for determining the characteristics of cyclic corrosion cracking resistance of base metal and metal of the zone of thermal influence of weld seam have been adapted, taking into account the effect of groundwater. New experimental data on changes in the characteristics of the cyclic fracture resistance of gas-fired steels are obtained, depending on the combined effect of the duration of operating time and corrosion media. On the basis of the conducted researches, in the cross section of the pipe of the main gas pipeline “Kyiv - West Ukraine I thread” more accelerated development of fatigue and corrosion-fatigue cracks and corrosion-fatigue cracks than in the axial (longitudinal) direction. The sizes of zones of thermal influence for the pipe of the main gas pipeline “Kyiv - West Ukraine I thread” are determined and the metal zone of thermal influence of welded joints is more sensitive to the development of fatigue and corrosion-fatigue cracks compared to the main metal of the gas pipe. Significant influence of corrosive environment NS4 (ground water model), on the rate of fatigue crack propagation in prolonged exploited pipeline steels was revealed. The calculation method for predicting the development of crack-like defects of semi-elliptical shape in the pipeline wall is adapted, depending on the internal pressure of the gas, and on this basis the regularities of the further development and change of the shape of the diagnosed surface cracked defects in the pipe of the main gas pipeline “Kyiv - Western Ukraine I thread” are established. It is substantiated that extended semielliptical corrosion-fatigue cracks are more dangerous than “short” in the form of a corrosive ulcer. The dependence of the limiting sizes and the shape of the cracks from the threshold (initial) is proposed, which makes it possible to assess the danger of the diagnosed defects and interpret the results of the survey of long exploited gas pipelines.