Петрина, Дмитро Юрійович
Вплив експлуатаційної деградації матеріалів і зварних з'єднань магістральних нафтогазопроводів на їх працездатність : дис. ... д-ра техн. наук : спец. 05.15.13 "Трубопровідний транспорт, нафтогазосховища" : Дата захисту 20.12.11 / Д. Ю. Петрина. - Івано-Франківськ, 2011. - 353 с. - 310-345.
Мета і задачі дослідження - на основі вивчення змін фізико-механічних і електрохімічних властивостей, механізмів руйнування тривало експлуатованих сталей нафтогазопроводів та їх зварних з'єднань вдосконалити методи оцінки характеристик деградованого металу з позиції його подальшої працездатності.
Поставлена мета досягається вирішенням наступних задач:
1. Провести дослідження з метою поглиблення знань про механізм деградації трубопровідних сталей.
2. Визначити найефективніші умови випробувань зразків з трубопровідних сталей для оцінки їх експлуатаційної деградації.
3. Розробити модель статистичної оцінки температурної залежності ударної в'язкості трубної сталі 17Г1С і встановити чутливість ударної в'язкості до деградації металу нафтогазопроводів.
4. Вивчити вплив деградації на корозійну тривкість сталей магістральних трубопроводів.
5. Дослідити механізм зародження мікротріщин, їх злиття та утворення макротріщини на поверхні зразків зі сталі 17Г1С і швидкість поширення поверхневих тріщин залежно від рН середовища.
6. Вивчити вплив тривалої експлуатації на фізико-механічні та електрохімічні властивості окремих зон зварного з'єднання магістральних трубопроводів.
7. Розробити та впровадити у виробництво нові методи та засоби для дослідження технічного стану тривало експлуатованих трубопровідних сталей.
ЗМІСТ
ВСТУП
РОЗДІЛ 1 .Аналіз основних положень теорії корозійно-механічних руйнувань матеріалів і зварних з'єднань нафтогазопроводів
1.1. Сучасний стан працездатності магістральних нафтогазопроводів
1.2. Корозійні та корозійно-механічні пошкодження нафтогазопроводів
1.2.1. Корозія зовнішньої поверхні нафтогазопроводів
1.2.2. Корозія внутрішньої поверхні газопроводів
1.2.3. Корозія внутрішньої поверхні нафтопроводів
1.2.4. Особливості корозійного та корозійно-механічного руйнування зварних з'єднань нафтогазопроводів.
1.3. Аналіз досліджень тріщиноутворення в сталях нафтогазопроводів
1.4. Аналіз основних підходів до визначення характеристик тріщиностійкості
1.4.1. Характеристики короткочасної тріщиностійкості матеріалів.
1.4.2. Характристики циклічної тріщиностійкості матеріалів.
1.5 Особливості деградації механічних властивостей сталей магістральних нафтопроводів
1.6. Висновки до розділу 1
РОЗДІЛ 2. Матеріали і методики досліджень
2.1. Вибір матеріалів дослідження
2.2. Методична процедура оцінювання впливу експлуатаційної 78 деградації матеріалів і зварних з'єднань магістральних нафтогазопроводів на їх працездатність
2.3. Обладнання та методика корозійних досліджень
2.4. Методика та установка мікроелектрохімічних досліджень трубних сталей за різних видів навантажень
2.5. Вдосконалення конструкції мікроелектрода для електрохімічних вимірювань
2.6. Статичні випробування на розтяг і кручення
2.7. Визначення ударної в'язкості трубних сталей
2.8. Методика визначення твердості трубних сталей
2.9. Методика втомних випробувань і на циклічну тріщиностійкість
2.10. Методика експериментального визначення характеристик статичної тріщиностійкості
2.11. Методика попереднього пластичного деформування зразків
2.12. Методика дослідження корозійного та водневого розтріскування трубних сталей
2.13. Методики електрохімічних досліджень
2.14. Вимірювання проникнення та концентрації водню в сталі
2.15. Методика рентгенографічних досліджень
2.16.14 - спектроскопічний метод досліджень
2.17. Мікроструктурні методи досліджень
2.18. Фрактографічні дослідження
2.19. Висновки до розділу 2
РОЗДІЛ 3. Вплив тривалої експлуатації нафтогазопроводів на механічні характеристики статичної та втомної міцності трубних сталей
3.1. Механічні характеристики пластично деформованих ПО трубних сталей
3.1.1. Вплив наклепу розтягом на механічні 111 характеристики трубних сталей.
3.1.2. Вплив складних умов експлуатаційних перевантажень на механічні властивості сталей
трубопроводів.
3.2. Вплив тривалої експлуатації нафтогазопроводів на механічні характеристики статичної міцності трубних сталей
3.2.1. Зміна твердості трубних сталей внаслідок експлуатації
3.2.2. Характеристики міцності та пластичності при крученні
3.2.3. Характеристики міцності та пластичності за розтягу
3.3. Вплив тривалої експлуатації нафтогазопроводів на характеристики втомної міцності трубних сталей
3.4. Оцінка довговічності трубопроводів за різних видів втомного навантаження
3.5. Висновки до розділу 3 152
РОЗДІЛ 4. Ударна в'язкість тривало експлуатованих трубних сталей
4.1. Статистична модель залежності ударної в'язкості трубної сталі 17Г1С від температури випробувань
4.2. Оцінка в'язких властивостей трубних сталей за складовими ударної в'язкості
4.3. Ударна в'язкість пластично деформованої трубної сталі 17Г1С
4.3.1. Механічні властивості трубної сталі 17Г1С після прокатки.
4.3.2. Фрактографічні дослідження пластично деформованої трубної сталі 17Г1С.
4.3.3. Оцінка ударної в'язкості пластично деформованої трубної сталі 17Г1С за її складовими.
4.4. Ударна в'язкість тривало експлуатованих трубних сталей
4.4.1. Ударна в'язкість сталі 17Г1С після 28...40 років експлуатації.
4.4.2. Ударна в'язкість сталі Х52 після 30 років експлуатації.
4.4.3. Ударна в'язкість сталі тривало експлуатованого магістрального нафтопроводу.
4.5. Висновки до розділу 4.
РОЗДІЛ 5. Вплив експлуатаційної деградації нафтогазопроводів на тріщиностійкість трубних сталей
5.1. Вплив довготривалої експлуатації магістрального нафтопроводу на механічні характеристики сталі 17Г2С у нафті
5.1.1. Механічні характеристики розтягу експлуатованої сталі 17Г2С у нафті.
5.1.2. Характеристики статичної тріщиностійкості сталі 17Г2С у нафті.
5.1.3. Характеристики циклічної тріщиностійкості сталі 17Г2С у нафті.
5.2. Оцінювання експлуатаційної деградації трубної сталі 17Г1С за КІС і 8К - критерієм
5.2.1. Оцінка чутливості параметрів Кк: і SK трубної сталі 17Г1С до експлуатаційної деградації за механічними випробуваннями.
5.2.2. Електроннофрактографічні дослідження зламів зразків зі сталі 17Г1С, зруйнованих з метою оцінки параметрів КІС і 8К.
5.2.3. Вплив робочих середовищ на в'язкість руйнування тривало експлуатованої трубної сталі 17Г1С.
5.3. Оцінювання експлуатаційної деградації трубних сталей 17Г1С і Х52 методом J-інтегралу
5.4. Встановлення кореляції між параметром К]С та іншими показниками механічних властивостей тривало експлуатованої трубної сталі 17Г1С
5.5. Циклічна тріщиностійкість тривало експлуатованої сталі 17Г1С
5.6. Тріщиностійкість пластично деформованої трубної сталі 17Г1С
5.7. Вплив циклічного навантаження на статичну тріщиностійкість трубних сталей
5.8. Висновки до розділу 5
РОЗДІЛ 6. Вплив тривалої експлуатації нафтогазопроводів на зміну корозійно-механічних і електрохімічних показників трубних сталей
6.1. Вплив тривалої експлуатації на корозію трубних сталей магістральних газопроводів
6.1.1. Корозійна тривкість трубних сталей у модельному розчині водного конденсату.
6.1.2. Корозійна тривкість трубної сталі 17Г1С за різних концентрацій агресивних домішок в газі, температур і тисків.
6.2. Вплив нафто-водних середовищ на корозійну тривкість тривало експлуатованих сталей магістральних нафтопроводів
6.2.1. Аналіз корозійних пошкоджень внутрішньої поверхні нафтопроводу.
6.2.2. Корозійна тривкість трубних сталей у модельній підтоварній воді та нафто-водних середовищах.
6.2.3. Оцінювання експлуатаційної деградації сталей нафтопроводів за зміною електрохімічних характеристик.
6.3. Оцінювання поведінки водню у трубних сталях як метод дослідження розсіяної пошкодженості
6.3.1. Оцінка водневого окрихчення трубної сталі 17Г1С.
6.3.2. Визначення кількості водню у трубній сталі 17Г1С методом вакуумної екстракції.
6.3.3. Визначення фізичного та ефективного коефіцієнтів дифузії водню в трубній сталі 17Г1С.
6.3.4. Оцінювання схильності трубної сталі 17Г1С до водневого розтріскування.
6.3.5. Дві стадії деградації механічних і корозійно- механічних властивостей трубопровідних сталей.
6.4. Вплив тривалої експлуатації нафтогазопроводів на умови корозійно-втомного руйнування матеріалу труб
6.4.1. Вивчення закономірностей зародження корозійно-втомних тріщин на поверхні зразків з труб сталі 17Г1С.
6.4.2. Вивчення кінетики росту поверхневих корозійно-втомних тріщин у трубній сталі 17Г1С.
6.5. Висновки до розділу 6
РОЗДІЛ 7. Деградація властивостей металу зварного з'єднання експлуатованого магістрального трубопроводу
7.1. Вплив деградації на мікроструктуру та механічні властивості металу магістрального газопроводу
7.1.1. Вплив тривалої експлуатації на мікроструктуру металу 33 магістрального газопроводу.
7.1.2. Вплив деградації на механічні властивості металу 33 магістрального газопроводу.
7.2. Вплив деградації на корозійну тривкість 33 сталі 17Г1С
7.3. Порівняльна оцінка чутливості неексплуатованого та експлуатованого металу 33 сталі 17Г1С до водневої крихкості
7.3.1. Вплив водню на механічні властивості 33 досліджуваних трубних сталей.
7.3.2. Фрактографічний аналіз механізмів руйнування наводнених 33 досліджуваних сталей.
7.4. Чутливість електрохімічних показників до експлуатаційної деградації 33 трубопроводів
7.4.1. Вплив деградації на електрохімічні показники і мікротвердість металу зварного шва
7.4.2. Вплив агресивних середовищ і механічних навантажень на електрохімічну неоднорідність
7.5. Визначення тріщиностійкості магістральних нафтогазопроводів на циліндричних зразках
7.6. Висновки до розділу 7
ВИСНОВКИ
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
ДОДАТКИ
