ЭКСПРЕСС-МЕТОД  ОЦЕНКИ  ОСТАТОЧНОГО  РЕСУРСА  СТАЛЬНЫХ  ТРУБ

Гевлич  Сергей  Олегович

канд.  техн.  наук,  технический  директор 
ООО  «Экспертиза», 
РФ,  г.  Волгоград

E-mail:  sgevlich@mail.ru

Бабяк  Татьяна  Геннадьевна

эксперт 
ООО  «Экспертиза» 
РФ,  г.  Волгоград

E-mail:  promexpertiza@mail.ru

Васильев  Константин  Александрович

эксперт 
ООО  «Экспертиза» 
РФ,  г.  Волгоград

E-mail: 

Макарова  Надежда  Васильевна

эксперт 
ООО  «Экспертиза» 
РФ,  г.  Волгоград

E-mail: 

Мирзонов  Максим  Владимирович

эксперт 
ООО  «Экспертиза» 
РФ,  г.  Волгоград

E-mail:  promexpertiza@mail.ru

EXPRESS-METHOD  OF  EVALUATION  OF  RESIDUAL  LIFE  OF  STEEL  PIPES

Sergey  Gevlich

candidate  of  Technical  Sciences,  Technical  Director 
LLC  “Expertiza”, 
Russia  Volgograd

Tatiana  Babjac

expert 
LLC  “Expertiza”, 
Russia  Volgograd

Constantin  Vasilev

expert 
LLC  “Expertiza”, 
Russia  Volgograd

Nadejda  Makarova

expert 
LLC  “Expertiza”, 
Russia  Volgograd

Maksim  Mirzonov

expert 
LLC  “Expertiza”, 
Russia  Volgograd

АННОТАЦИЯ

Предложен  метод  оценки  остаточного  ресурса  трубопроводов,  основанный  на  учете  деградации  механических  свойств  трубных  сталей  в  процессе  эксплуатации.  В  основе  метода  лежит  система  пересчета  результатов  измерения  твердости  по  Бринелю  в  стандартные  механические  свойства:  предел  прочности  и  предел  текучести.  Сделано  сравнение  с  нормативным  расчетом  для  реальной  конструкции.

ABSTRACT

A  method  for  evaluation  of  residual  life  of  pipelines  based  on  degradation  of  mechanical  properties  of  pipe  steels  during  operation.  The  method  is  based  on  a  system  of  recalculating  the  results  of  hardness  by  Brinell  in  standard  mechanical  properties:  tensile  strength  and  yield  point.  Made  comparison  with  normative  calculation  for  real  design.

Ключевые  слова:  остаточный  ресурс;  предел  прочности;  газопроводы.

Keywords:  residual  resource;  tensile  strength;  gas  pipelines. 

При  проведении  технического  диагностирования  технических  устройств  дефектоскописты  используют  все  современные  методы  неразрушающего  контроля.  Следует  отметить,  что  эти  измерения  имеют  цель  определить  критерии  перехода  в  предельное  состояние  и  выполнить  расчеты  остаточного  ресурса  по  этим  выбранным  критериям.

Таков  общий  алгоритм  решения  задачи  оценки  остаточного  ресурса  технического  устройства  на  опасном  производственном  объекте  [5].

Рассмотрим  один  частный  вопрос  технического  диагностирования  —  газопроводы  природного  газа  низкого  давления,  питающего  большинство  газопотребляющих  устройств  машиностроения,  металлургии,  химии,  теплоэнергетики.

Практика  диагностирования  показывает,  что  при  правильной  прокладке  с  соблюдением  требований  ПБ  12-529-03  и  ПБ  11-411-01  коррозионный  износ  наружной  поверхности  отсутствует.  Фиксируемые  утонения  могут  быть  связаны  с  локальным  воздействием  влаги  с  крыш,  коррозией  в  заделке  перекрытий  и  т.п.  Поэтому  при  расчетах  остаточного  ресурса  по  критерию  недопустимого  коррозионного  утонения  стенки  получаются  завышенные  значения.  Не  следует  ожидать  и  коррозии  изнутри,  т.к.  газ  поставляется  осушенным.

Выявляемые  при  толщинометрии  отклонения  от  средней  толщины  связаны,  как  правило,  с  допусками  на  толщину,  предусмотренными  соответствующими  стандартами  и  техническими  условиями.

Одним  из  возможных  механизмов  перехода  в  предельное  состояние  может  быть  деградация  механических  свойств  металла  (стали)  в  результате  силового  воздействия,  например,  давления,  деформационных  дефектов  и  т.  п.  [3].  Типичным  проявлением  деградации  является  деформационное  старение  (ДС),  которое  сопровождается  снижением  вязкости  разрушения  стали,  повышением  температуры  вязко-хрупкого  перехода.  При  этом  имеет  место  заметное  повышением  прочностных  характеристик:  предела  текучести  и  предела  прочности.

Оценки  охрупчивания  в  результате  ДС  проводятся  на  основании  результатов  испытаний  на  ударный  изгиб  или  трещиностойкость,  определения  фрактографическим  путем  значения  Т₅₀.  Однако  возможности  разрушающих  испытаний  в  процессе  экспертизы,  как  правило,  ограничены.  В  этой  связи  перспективными  представляются  косвенные  методы  оценки  ДС.  Таким  методом  может  быть  измерение  твердости  [1].  Следует  сразу  же  отметить,  что  само  по  себе  измерение  твердости  не  является  кинетической  характеристикой,  а  для  ресурсных  оценок  как  раз  важны  временные  зависимости  изменения  твердости.  В  работах  [4;  5]  предложены  такие  зависимости  для  малоуглеродистых  и  кремнемарганцевых  сталей.  Воспользуемся  этими  данными  и  сравним  получаемые  расчетные  результаты.

Рассмотрим  рабочий  пример.  Газопровод  выполнен  из  трубы  D  =219  мм,  S  =  5  мм,  Сталь  20

Давление  Р  =0,060  МПа,  средняя  температура  эксплуатации  Т  =  10  ^оС

Измеренная  средняя  твердость  по  Бринеллю  126  НВ.

Измеренная  средняя  твердость  по  Лейбу  290  НL.

Содержание  углерода  и  марганца  выбираем  максимальным  по  ГОСТ  8731-74.

Алгоритмы  расчета  приведены  в  [4]  и  [5].  Отметим  основные  этапы.  Во-первых,  по  полученным  числам  твердости  НВ  и  НL  определяются  основные  механические  свойства  стали  s_0,2,s_в.  Для  этого  использованы  зависимости,  приведенные  в  работе  М.С.  Дрозда  [1]  и  приложении  К,  РД  12-411-01.  Во-вторых,  в  методике  [2]  старение  учитывается  коэффициентом  снижения  прочности,  зависящим  от  легирования  стали  углеродом  и  марганцем.  В  РД  12-411-01  старение  учитывается  эмпирическими  коэффициентами  α,  в,  с,  е  приведенными  в  таблице  3  применительно  к  малоуглеродистым  сталям.  В-третьих,  ресурс  по  [5]  получается  путем  решения  обычного  линейного  уравнения,  в  то  время  как  в  [4]  приходится  применять  графоаналитический  метод  решения  системы  уравнений  линейного  и  полиномного.

Возвращаясь  к  выбранной  модели  отметим,  что  в  соответствии  с  этими  алгоритмами  остаточный  ресурс  по  РД  12-411-01  получен  равным  44  года,  а  по  методике  [2]  он  (ресурс)  составляет  8  лет.

Таким  образом,  при  сравнении  двух  методов  определения  остаточного  ресурса  на  основании  данных  замера  твердости  предпочтение  следует  отдать  методу,  описанному  в  [2].

Список  литературы:

1. Дрозд  М.С.  Определение  механических  свойств  металла  без  разрушения.,  М,:  Металлургия.,  1965.  —  172  с.
2. Гевлич  С.О.,  Полонский  Я.А.  Расчет  остаточного  ресурса  статически  нагруженных  конструкций  в  условиях  эксплуатационного  старения.//  Безопасность  труда  в  промышленности.  —  2009.  —  №  3.  —  с.  51—53.
3. Горицкий  В.М.  Диагностика  металлов.,  М.:  Металлургиздат.,  2004.  —  402  с.
4. Инструкция  по  диагностированию  технического  состояния  подземных  стальных  газопроводов.  РД  12-411-01.,  М.:  ГУП  Промышленная  безопасность.,  2004  —  104  с.
5. Методические  указания  по  проведению  диагностирования  технического  состояния  и  определению  остаточного  срока  службы  сосудов  и  аппаратов.  РД  03-421-01.,  М.:  ГУП  Промышленная  безопасность.,  2003.  —  152  с.