Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 [ 28 ] 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101

Таблица 2.17

Значения коэффициентов старения трубных сталей Сд = 0,5(Сд1 +Сд2)

Результаты исследований показали, что значения коэффициентов старения Сд1 и Сд2 близки друг к другу. Это подтвердило, что причины старения трубных сталей кроются именно в структурных изменениях, связанных главным образом с динамикой дислокационной структуры, распадом це-ментитной составляющей, перераспределением атомов углерода и азота, накоплением микродеформаций, ростом внутренней напряженности в структуре металла. Рост внутренней напряженности облегчает и ускоряет разрушение металла труб при наложении внешних напряжений от рабочих нагрузок.

Эксперименты также показали, что интенсивность процесса старения трубных сталей при других равных условиях практически прямо пропорциональна количеству углерода в стали. Для сталей марок 14ХГС, 14ГН, 09Г2С скорость старения оказалась примерно в 1,5 раза меньше, чем для сталей марок 17ГС, 19Г. Усредненные значения коэффициентов деформационного старения Сд для трубных сталей приведены в

табл. 2.17.

При расчете магистральных нефтепроводов на прочность и устойчивость (в том числе, допустимое рабочее давление) в качестве одной из основных расчетных характеристик принимают расчетное сопротивление растяжению (сжатию) [80].

1 = ,

где ав - временное сопротивление (предел прочности) металла в исходном состоянии; m - коэффициент условий работы трубопровода; 1 - коэффициент надежности по материалу; н - коэффициенты надежности по назначению трубопровода.

При длительной эксплуатации трубопроводов параметры m, k1, кн не изменяются. Значение временного сопротивления стали повышается. Его новое значение определяется выражением

ст; = ст,

где у - коэффициент упрочнения стали.

К роме того, в расчетной формуле необходимо отразить коэффициент деформационного старения металла Сд. Поэтому авторы Рекомендаций предлагают следующую формулу для расчетного сопротивления растяжению (сжатию) длительно эксплуатирующихся магистральных нефтепроводов:

к 1k„ С,

к 1к„

где кт - коэффициент снижения прочности трубопровода при длительной эксплуатации.

Например, для труб из стали марки 17ГС, рассчитанной на проектное давление 5,5 МПа, соответствующие коэффициенты и рекомендуемые рабочие давления приведены в табл. 2.18.

Рекомендации имеют большое научное и практическое значение. Актуальность этой работы сегодня только увеличивается, так как нефтепроводы неумолимо стареют, а других нормативных работ в этой области пока нет. И сследования в данном направлении необходимо продолжить, так как остается много нерешенных вопросов. Приведем некоторые из них.

Вопрос 1. При определении допустимого рабочего давления в Рекомендациях используется только один параметр -предел прочности стали ств, который менее других параметров изменяется со временем. Гораздо заметнее изменение других параметров со временем - предела текучести и ударной вязкости стали, которые не используют при определении допустимого рабочего давления. К роме того, как быть, если значе-

Таблица 2.18

Рекомендуемые значения рабочего давления в нефтепроводе из трубной стали марки 17ГС при длительной эксплуатации

ния ударной вязкости и запаса пластичности со временем вышли за пределы допустимых нормативных значений.

Вопрос 2. Не совсем корректен предложенный в Рекомендациях переход от найденного коэффициента деформационного старения к снижению рабочего давления. Дело в том, что значение Сд показывает, во сколько раз в экспериментах снижается количество циклов до разрушения (циклическая долговечность) состаренного металла по сравнению с металлом с исходными свойствами. Для того чтобы при равных других условиях количество циклов до разрушения состаренного металла оставалось таким же, как и металла с исходными свойствами, необходимо снижать нагрузку (давление р). Взаимосвязь между нагрузкой и числом циклов до разрушения N описы1вается формулами малоциклового разрушения. Приближенно эту взаимосвязь можно выразить в следующем

виде: pN°5 и const. Чтобы увеличить количество циклов до разрушения в Сд раз, необходимо снизить давление р в

раз (в Рекомендациях снижение давления в Сд раз). Иными словами, снижение давления на длительно эксплуатируемых магистральных нефтепроводах должно быть меньше, чем этого требуют Рекомендации. Учитывая, что коэффициент упрочнения ку мало отличается от единицы, можно «уточнить» основные выводы Рекомендаций и предложить следующие значения коэффициента снижения рабочего давления (табл. 2.19).

Для получения допустимого давления для старого нефтепровода проектное давление следует разделить на коэффициент кр.

Данный вывод необходимо уточнить расчетами и экспериментально, но он больше «устраивает» всех специалистов и больше соответствует косвенным данным о прочности труб старых нефтепроводов, не имеющих недопустимых дефектов.

Вопрос 3. Каковы закономерности старения трубопроводов за 50 лет и более? Можно ли экстраполировать данные

Таблица 2.19

Сталь марок 14ХГС, 14ГН, 10Г2С

Значения коэффициентов снижения давления на магистральных нефтепроводах при длительной эксплуатации

1,0-1,05

1,07 1,10 1,12