Главная -> Словарь

Длительную прочность

Одним из условий успешного функционирования нефтегазового комплекса в средне- и дальнесрочнои перспективе является развитие системы трубопроводного транспорта как внутри России, так и на экспортных направлениях. Велика протяженность длительно эксплуатируемых магистральных трубопроводов, что порождает проблему обеспечения их безопасной эксплуатации. Остры здесь и вопросы

Для длительно эксплуатируемых нефтепроводов Сс« 0,8-4-0,85. С учетом вышеизложенного уравнение можно записать в следующем виде:

Из формулы видно, что при одинаковых параметрах образцов , отличие значения Кс будет зависеть только от разности состояний свежего металла и эксплуатированного металла труб. Это положение дает возможность оценить, в случае циклического нагружения образцов обоих сортов до разрушения, уменьшение сопротивляемости металла длительно эксплуатируемых газопроводов системы снабжения хрупкому разрушению, т. е.

ний СНиПа. Однако такое резкое уменьшение ударной вязкости металла длительно эксплуатируемых газопроводов указывает на уменьшение способности трубных сталей сопротивляться хрупкому разру-

На длительно эксплуатируемых месторождениях увеличение обводненности и особенно - использование слабоминерализованной воды для поддержания пластового давления приводит к выщелачиванию из горных пород все возрастающих количеств радионуклидов. Как следствие они, осаждаясь с солями бария, кальция и стронция, образуют радиоактивные отложения, удельная активность которых иногда в сотни раз превышает средние значения природного характера.

И ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДЛИТЕЛЬНО ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ

В настоящее время в процессе диагностирования длительно эксплуатируемых нефтепроводов и нефтепродуктопроводов выяснилось, что прочность металла сварных соединений снизилась, в том числе и из-за наличия в них различных дефектов, но в то же время степень коррозионного износа и деформационного старения металла стенок труб позволяют дальнейшую эксплуатацию трубопроводов при условии, что будет обоснованно рассчитан ресурс безопасной эксплуатации сварных соединений и стенок труб с дефектами.

Поэтому весьма актуальной становится задача определения ресурса безопасной эксплуатации длительно эксплуатируемых нефтепроводов и нефтепродуктопроводов с дефектами сварных соединений и стенок труб, в том числе и трубопроводов со сварными соединениями, выполненными газопрессовой и электроконтактной сваркой. Хотя газопрессовая сварка при сооружении трубопроводов в настоящее время не применяется, но трубопроводы с газопрессовыми сварными соединениями продолжают эксплуатироваться, и их количество достаточно велико, чтобы оценка срока их безопасной эксплуатации являлась достаточно актуальной в настоящее время, а электроконтактная сварка продолжает применяться при строительстве трубопроводов.

Определение ресурса безопасной эксплуатации длительно эксплуатируемых нефтепроводов и нефтепродуктопроводов на основе анализа режима на-гружения и концентрации напряжений в сварных соединениях и дефектах труб.

4. Разработать методику определения ресурса безопасной эксплуатации длительно эксплуатируемых нефтепроводов и нефтепродуктопроводов на основе анализа режима нагружения и концентрации напряжений в сварных соединениях и дефектах труб.

В третьей главе «Анализ напряженно-деформированного состояния сварных соединений длительно эксплуатируемых нефтепроводов» проведена оценка концентрации напряжений в сварных соединениях, выполненных газопрессовой сваркой, длительно действующего нефтепровода методом конечных элементов . В работе использован вычислительный комплекс программ МКЭ ANSYS 5.5.3. Исследование напряженно-деформированного состояния в газопрессовых сварных стыках нефтепровода проведено двумя методами: по упругой модели и по упругопластической модели.

Обычные методы кратковременных испытаний в условиях повышенных температур не дают возможности выявить действительные механические свойства сталей и не позволяют правильно судить об их прочности и пластичности. В связи с этим, выбирая допускаемые напряжения при высоких температурах, следует учитывать изменения комплекса механических свойств, т. е. не только изменения предела прочности, предела текучести, но и длительную прочность и склонность стали к ползучести, релаксации. При определении работоспособности стали в данных условиях необходимо учитывать также и ряд таких факторов, как склонность к тепловой хрупкости, графитизации, старению и пр.

Испытание на длительную прочность проводят аналогично испытанию на ползучесть с той лишь разницей, что образец доводят до разрушения. Данные испытаний интерпретируются в логарифмических координатах прямыми линиями ; это позволяет легко экстраполировать данные на большее время.

Длительная прочность стали в водороде зависит также от толщины стенки трубчатых образцов. Так, при постоянном давлении водорода и температуре увеличение толщины стенки до 5 мм в условиях обезуглероживания стали приводит к повышению пределов длительной прочности. Дальнейшее увеличение толщины стенки образцов не оказывает влияния на длительную прочность стали 20.

Введение в сталь небольших количеств легирующих элементов, стабилизирующих цементит, приводит к заметному повышению длительной прочности в водороде по сравнению с углеродистыми сталями. Однако и в этом случае при повышенных температурах и давлениях водорода наблюдается снижение пределов длительной прочности . С повышением давления водорода пределы длительной прочности понижаются . В табл. 4.64 приведены данные по влиянию водорода на длительную прочность некоторых сталей. При кратковременных выдержках и сравнительно невысоких давлениях водорода и температурах длительная прочность низколегированных сталей мало отличается от длительной прочности в азоте. С увеличением длительности испытаний и повыше-

Влияние давления водорода на длительную прочность трубчатых образцов из стали 12Х18Н10Т изучалось под давлением водорода и аргона 20 и 40 МПа при температурах 600 и 800 °С. Повышение давления водорода не приводит к снижению пределов длительной прочности стали 12Х18Н10Т по сравнению с испытаниями под давлением аргона. Все значения пределов длительной

Таблица 4.64 Влияние водорода на длительную прочность некоторых сталей'

При высоких температурах и давлениях не происходит обезуглероживания жаропрочных материалов, а давление в макро- и микродефектах кристаллической решетки^ ответственное за охрупчивание материала, не превышает парциального давления на границе раздела газ—металл. Поэтому при испытаниях различных «ромоникелевых сталей на длительную прочность под действием одинакового давления водорода следует ожидать примерно одинакового снижения долговечности. Это подтверждено испытанием трубчатых образцов из жаропрочных сталей и сплавов на длительную прочность под действием внутреннего давления водорода 30 МПа при температурах 700 и 900 °С.

Реакционные трубы эксплуатируются при 950—1000 °С и 2,0—2,5 МПа длительное время . В условиях длительного воздействия статических нагрузок при высокой температуре металл приобретает свойство ползучести, т. е. может давать остаточные деформации. Поэтому в расчете на прочность учитывают ползучесть металла , а испытания на длительную прочность проводят в течение 8000—10 000 ч и полученную зависимость экстраполируют на более длительный срок. Установлено , что 75% среднего напряжения, вызывающего разрушение после 10 тыс. ч работы, приблизительно соответствует минимальному напряжению, вызывающему разрушение после 100 тыс. ч работы.

Газоотводящие трубы изготавливают горячим прессованием или прокатом из стали Х20Н32С или из стали Х20Н32Т . Сплав имеет длительную прочность при 850 °С в начальном состоянии 60-90 МН/м2, через 10 000 ч уже 15-22 МН/м2, а через 100 000 ч только 9—13 МН/м2. За рубежом трубы и промежуточные коллекторы изготавливают из сплава инколой. В одной из печей фирмы Shell промежуточные коллекторы изготовлены из центробежнолитой стали ASTM А-297, сорт НТ .

Примеры применения второго способа нагружения — испытания на ползучесть, длительную прочность и замедленное разрушение.

Помимо рассмотренных статических, динамических и усталостных различают еще две большие специфические группы испытаний. Первая из них — испытания на твердость, в которых оценивают различные характеристики сопротивления деформации или, реже, разрушению поверхностных слоев образца при взаимодействии их с другим телом - индентором . Большинство испытаний на твердость статические. Вторая группа — испытания на ползучесть и длительную прочность. Их обычно проводят при повышенных температурах для оценки характеристик жаропрочности. Образцы здесь в течение всего испытания находятся под постоянным напряжением или нагрузкой. При испытании на ползучесть измеряют величину деформации в зависимости от времени при разных напряжениях в образце, а при испытании на длительную прочность оценивают время до разрушения под действием различных напряжений.