zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2019-85-6-64-68zldm-1009Research ArticleМЕХАНИКА МАТЕРИАЛА: ПРОЧНОСТЬ, РЕСУРС, БЕЗОПАСНОСТЬMATERIALS MECHANICS: STRENGTH, DURABILITY, SAFETYМОНИТОРИНГ УДАРНОЙ ВЯЗКОСТИ МАТЕРИАЛА МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА, ДЛИТЕЛЬНО ЭКСПЛУАТИРУЮЩЕГОСЯ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРАMONITORING OF THE TOUGHNESS OF THE MATERIAL OF THE MAIN GAS PIPELINE AFTER LONG TERM OPERATION IN ARCTIC CONDITIONSБольшаковА. М.Bol’shakovA. M.

ul. Oktyabr’skaya, Yakutsk, 677890

БурнашевА. В.BurnashevA. V.

677890, г. Якутск, ул. Октябрь­ская, 1

ul. Oktyabr’skaya, Yakutsk, 677890

a.v.burnachev@mail.ruЕфимовВ. М.EfimovV. M.

677890, г. Якутск, ул. Октябрь­ская, 1

ul. Oktyabr’skaya, Yakutsk, 677890

Институт физико-технических проблем Севера им. В. П. Ларионова СО РАНРоссияLarionov Institute of the Physical-Technical Problems of the North of the Siberian Branch of the RASRussian Federation2019100720198566468Copyright © Большаков А.М., Бурнашев А.В., Ефимов В.М., 20192019Большаков А.М., Бурнашев А.В., Ефимов В.М.Bol’shakov A.M., Burnashev A.V., Efimov V.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/1009

Статья посвящена проблемам обеспечения надежности и безопасной эксплуатации дли­тельно эксплуатирующихся опасных промышленных объектов, в частности, магистраль­ных газопроводов, после 50 лет эксплуатации. Цель — разработка способа оценки охрупчи­вания металла длительно эксплуатируемых магистральных газопроводов с использовани­ем неразрушающего метода. Для решения данной задачи проведены экспериментальные исследования образцов из труб магистрального газопровода, на основании которых выбра­ны параметры, чувствительные к процессам структурной деградации. Обоснована приме­нимость данных параметров для оценки степени деградации. Обобщая результаты меха­нических и акустических исследований, установлена достаточно устойчивая корреляцион­ная связь между определяемыми характеристиками. На основании этой корреляционной зависимости разработан способ оценки ударной вязкости. Экспериментальным путем по­лучены предельные значения исследованных параметров, при которых эксплуатация кон­струкции становится опасной. Разработана блок-схема мониторинга изменения ударной вязкости стали магистрального газопровода при длительной эксплуатации. Эксперимен­тальные результаты и разработанный метод оценки предельного состояния материала магистрального газопровода применены для технического диагностирования непроектных участков магистрального газопровода Мастах - Берге - Якутск, в результате которого оце­нены реальные эксплуатационные характеристики и собрана база данных исследуемых показателей для их дальнейшего мониторинга. Предлагаемый способ позволит повысить оперативность сбора информации о конструктивной надежности, оценить в процессе тех­нического диагностирования степень деградации металла трубы без проведения механиче­ских испытаний и изготовления образцов, снизить материальные затраты на проведение планово-предупредительных ремонтов трубопроводов.

 

The problems of ensuring the reliability and safe operation of long-running hazardous industrial facilities, in particular gas pipelines, after 50 years of operation are considered. The goal of the work is developing a method for assessing metal embrittlement of long-running main gas pipelines (MG) using a non-destructive method for monitoring and improving operational reliability. Experimental studies of the samples of the pipes of the main gas pipelines revealed the parameters most sensitive to the processes of structural degradation. The applicability of those parameters to assessing the degree of degradation is substantiated. Analysis of the results of mechanical and acoustic studies revealed correlation with an essentially large value of the correlation coefficient. Based on this correlation, a method for assessing the toughness has been developed. The experimentally obtained limit values of the studied characteristics at which the operation of the structure becomes dangerous are presented. A flowchart has been developed for monitoring changes in the toughness of the gas pipeline steel after long-term operation. The experimental results and developed method for estimating the limiting state of the gas pipeline material were used during technical diagnostics of non-project sections of the Mastach — Berge — Yakutsk gas pipeline to determine real operational characteristics and form a database of the studied indicators for their further monitoring. The proposed method will improve the efficiency of accumulated information on the structural reliability and provide the possibility of assessing the degree of pipe metal degradation without conducting mechanical tests and making samples in the process of technical diagnostics thus reducing the material costs for conducting scheduled maintenance of the pipelines.

ударная вязкостьдеградация металласкорость звукапредельное состояниедлительная эксплуатациямагистральный газопроводimpact toughnessmetal degradationsound velocitylimiting statelong-term operationgas pipelineReferencesБольшаков А. М., Сыромятникова А. С., Алексеев А. А., Иванов А. Р. Непроектные положения газопроводов, проложенных подземным способом в районах многолетнемерзлых грунтов / Газовая промышленность. 2014. № 4(705). С. 66 - 69.Bol’shakov A. M., Syromyatnikova A. S., Alekseev A. A., Ivanov A. R. Non-design provisions of gas pipelines laid underground by the permafrost areas / Gaz. Promyshl. 2014. N 4(705). P. 66 - 69 [in Russian].Сыромятникова А. С. Эксплуатационная деградация металла труб магистральных газопроводов Севера / Отв. ред. М. П. Лебедев. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2017. — 97 с.Syromyatnikova A. S. Operational degradation of metal pipes of the North gas main pipelines. — Novosibirsk: Izd. SO RAN, 2017. — 97 p. [in Russian].Сыромятникова А. С., Алексеев А. А., Левин А. И., Лыглаев А. В., Большаков А. М. Механизмы разрушения полимерного материала при распространении и ветвлении трещин / Деформация и разрушение материалов. 2008. № 2. С. 33 - 39.Syromyatnikova A. S., Alekseev A. A., Levin A. I., Lyglaev A. V, Bol’shakov A. M. Mechanisms of destruction of polymeric material during crack propagation and branching / Deform. Razrush. Mater. 2008. N 2. P. 33 - 39 [in Russian].Лисин Ю. В., Махутов Н. А., Неганов Д. А., Студенов Е. П., Скородумов С. В. Комплексные механические испытания для расчетов прочности магистрального трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Т. 84. № 4. С. 47 - 59.Lisin Yu. V, Mahutov N. A., Neganov D. A., Studenov E. P, Skorodumov S. V Integral mechanical tests in the strength calculations of the main pipeline for transportation of oil and oil products / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2018. Vol. 84. N 4. P 47 - 59 [in Russian].Нечаев Ю. С. Новые подходы, результаты и методы для решения актуальных проблем старения, водородного охрупчивания и стресс-коррозионного поражения сталей (аналитический обзор) / Материаловедение. 2009. № 3. С. 50 - 63.Nechaev Yu. S. New approaches, results and methods for solving actual problems of aging, hydrogen embrittlement and stress-corrosion damage of steel (analytical review) / Materialovedenie. 2009. N 3. P. 50 - 63 [in Russian].Чувильдеев В. Н. Влияние старения на эксплуатационные свойства сталей магистральных газопроводов. — Н. Новгород: Университетская книга, 2006. С. 18 - 67.Chuvil’deev V N. The effect of aging on the performance properties of steel of gas mains. — N. Novgorod: Universitetskaya kniga, 2006. P. 18 - 67 [in Russian].Филиппов Г. А., Ливанова О. В., Дмитриев В. Ф. Деградация свойств металла при длительной эксплуатации магистральных трубопроводов / Сталь. 2003. № 2. С. 84 - 87.Filippov G. A., Livanova O. V, Dmitriev V F. Degradation of metal properties during long-term operation of trunk pipelines / Stal’. 2003. N 2. P. 84 - 87 [in Russian].Большаков А. М., Бурнашев А. В. Исследование напряженно-деформированного состояния участка магистрального газопровода с изгибом / Безопасность труда в промышленности. 2015. № 10. С. 40 - 42.Bol’shakov A. M., Burnashev A. V Investigation of the stress-strain state of the main gas pipeline section with a bend / Bezopasn. TrudaPromyshl. 2015. N 10. P. 40 - 42 [in Russian].Лыглаев А. В., Большаков А. М., Иванов А. Р. Оценка предельного состояния металлоконструкций, эксплуатирующихся в условиях Крайнего Севера / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2009. Т. 75. № 7. С. 44 - 47.Lyglaev A. V, Bol’shakov A. M., Ivanov A. R. Assessment of the limiting state of metal structures operated in the Far North / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2009. Vol. 95. N 7. P 44 - 47 [in Russian].Муравьев В. В., Зуев Л. Б., Комаров K. Л. Скорость звука и структура сталей и сплавов. — Новосибирск: Наука, 1996. — 183 с.Murav’ev V V, Zuev L. B., Komarov K. L. The speed of sound and the structure of steel and alloys. — Novosibirsk: Nauka, 1996. — 183 p. [in Russian].Большаков А. М., Бурнашев А. В. Исследование ударной вязкости стали магистрального газопровода после длительной эксплуатации в условиях Крайнего Севера / Деформация и разрушение материалов. 2018. № 8. С. 43 - 45.Bol’shakov A. M., Burnashev A. V Investigation of the toughness of steel of the gas pipeline after long-term operation in the conditions of the Far North / Deform. Razrush. Mater. 2018. N 8. P 43 - 45 [in Russian].Гладштейн Л. И., Ларионова Н. П., Милиевский Р. А. О переходе к оценке хладостойкости стали по результатам испытания образцов с острым треугольным надрезом / Промышленное и гражданское строительство. 2008. № 2. С. 26 - 28.Gladshtein L. I., Larionova N. P., Milievskii R. A. On the transition to the assessment of cold resistance of steel according to the results of testing samples with a sharp triangular notch / Promyshl. Grazhd. Stroit. 2008. N 2. P. 26 - 28 [in Russian].Махутов Н. А., Лыглаев А. В., Большаков А. М. Хладостойкость (Метод инженерной оценки). — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2011. — 195 с.Makhutov N. A., Lyglaev A. V, Bol’shakov A. M. Cold resistance (Engineering evaluation method). — Novosibirsk : Izd. SO RAN, 2011. — 195 p. [in Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.