ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Механизм и кинетика стресс-коррозионной повреждаемости магистральных газопроводов из "Стресс-коррозия на газопроводах Гипотезы, аргументы и факты" Коррозионное растрескивание под напряжением (КРН) подземных трубопроводов давно признано серьезной проблемой. [c.45] Распределение НВ на трубной поверхности отличается выраженной зональностью, что связано с технологией выплавки и разливки сталей, прокатки листа и изготовления труб [1]. [c.46] Проявление металлургической наследственности сталей по содержанию НВ на протекание стресс-коррозии и функции НВ в жизненном цикле сталей газопроводных труб раскрыты в работах [2,3]. [c.46] Разрезы на металлической пластине. [c.46] По характеру зарождения и развития трещин можно выделить пять основных стадий. [c.47] Первая стадия - зарождение изолированных микротрещин преимущественно в местах выхода на внешнюю поверхность трубы цепочки НВ, а также на дефектных местах поверхности царапинах, вмятинах, язвах и зонах с повышенной микротвердостью. НВ создают с окружающей металлической матрицей микропары локального анодного растворения (ЛАР) металла вокруг включения, образуя питтинги. Цепочка питтингов от строчечных неметаллических включений длиной более 500-700 мкм [1] при достижении пороговых значений коэффициента интенсивности напряжений (КИН) в диапазоне 5 - 9 МПа-м /2 (в совокупности с остаточными внутренними напряжениями в металлической матрице в зонах распространения НВ) является местом преимущественного зарождения непропорционально длинных трещин на наружной поверхности трубы (см. рис.У1.2, 1.3). [c.47] С соотношением (1) коррелируют результаты натурных обмеров изолированных зародышевых микротрещин на поверхности поврежденных труб. [c.47] Значение параметра формы для указанных трещин - отношение l/d - находится в диапазоне около 7. [c.47] Третья стадия - коалесценция изолированных трещин. Близкорасположенные в продольном направлении изолированные трещины объединяются, образуя трещины -лидеры преимущественной протяженностью от 3 до 7 мм и параметром формы от 2 до5[1]. [c.48] Длительность протекания первых трех стадий составляет до 3 лет с начала эксплуатации трубопровода. Причем на второй и третьей стадиях наблюдается ускоренный рост трещин в глубину, в отличие от последующих стадий, для которых характерным является пропорциональное во времени увеличение линейных размеров трещин как в длину, так и в глубину. [c.48] Указанная особенность непропорционального роста трещин в глубину на второй и третьей стадиях известна в механике разрушений как проблема коротких трещин (ПКР). По мнению автора, эта особенность является следствием проявления в приповерхностных слоях металла остаточных внутренних напряжений, локализованных в зонах распространения НВ. [c.48] Пятая стадия - развитие цепочки магистральных трещин до критических размеров, приводящая к силовому разрушению трубопровода по линии магистрального излома. Условно можно выделить три сценария протекания последней стадии, отличающиеся для однотипных трубопроводов в заданной местности длительностью протекания процесса развития магистральных трещин до разрушения и параметрами формы магистрального излома. [c.49] для исследованной серии разрушений газопроводов Dy 1400, Ру 7,4 МПа, изготовленных из стали класса Х-70, указанные сценарии описываются следующим образом. [c.49] Первый - ускоренный сценарий разрушения со временем эксплуатации трубопровода до разрушения 5 - 7,5 лет. Наличие на трубопроводе одной протяженной или нескольких близкорасположенных плато скоплений НВ свыше 3 баллов (ГОСТ 17.78-70) суммарной протяженностью более 1,0 диаметра трубы приводит к образованию группы критических магистральных трещин, которые объединяются в продольном направлении в линию магистрального излома путем силового долома перемычек живого металла и оставшейся толщины стенки в зонах трещинообразования. [c.49] Параметр формы магистрального излома (l/d) для ускоренного сценария разрушения находится в пределах 380 - 150 ед. [c.50] Глубина трещин в магистральном изломе соответствует времени эксплуатации трубопровода по формуле (2) и составляет от 9,0 до 11,5 мм. Параметр формы магистрального излома соответственно составляет от 150 до 45 ед. [c.50] Третий - медленный сценарий со временем до разрушения 10 и более лет. Локальное плато скоплений НВ на трубопроводе протяженностью менее 0,35 диаметра трубы разрушается за счет роста глубины единичных магистральных трещин до параметра формы 7 с разрывом перемычек живого металла между трещинами. Глубина трещин в магистральном изломе соответствует формуле (2) и превышает 11,5 мм, а параметр формы менее 45 ед. [c.50] Описанные стадии зарождения и развития трещин КРН и сценарии разрушения труб на заключительной стадии по выделенным характерным параметрам l/d и х представлены на pn .VI.o. [c.50] По строению берегов и вершин трещин КРН можно также выделить несколько особенностей, характеризующих каждую стадию. [c.51] Вернуться к основной статье