Швидкість деформування металу зварних секцій труб в процесі натурних випробувань

Заголовок (англійською): 
Speed of metal deformation of welded pipe sections in the process of natural tests
Автор(и): 
Макаренко В.Д.
Винников Ю.Л.
Макаренко Ю.В.
Чигиринець О.Е.
Ткаченко С.М.
Савенко В.І.
Автор(и) (англ): 
Makarenko V.D.
Vynnykov Yu.L.
Makarenko Y.V.
Chygyrynets’ O.E.
Tkachenko S.M.
Savenko V.I.
Ключові слова (укр): 
труба, деформація, тріщина, пластична зона, полігон.
Ключові слова (англ): 
pipe, deformation, crack, plastic zone, test site
Анотація (укр): 
Відомо, що випробування на зразках Менаже Шарпі та інших, які мають товщини не відповідаючи товщині стінок труб не відображають реальну картину в’язко-пластичних руйнувань, що не дозволяє розробити методику чи модель прогнозування остаточного ресурсу (безаварійного) газопроводів тривалого терміну експлуатації. В той же час теоретичні і лабораторні дослідження не завжди з достатньою повнотою відповідають на питання, пов’язані безпосередньо із забезпеченням довговічності і безаварійної працездатності трубопроводів. Вірогідно, що в лабораторних умовах підприємств чи наукових закладів важко відтворити і урахувати всі фактори, які характеризують зростання і розповсюдженняю Найбільш повно умови роботи метала в газопровoдах відображають натурні випробування відрізків газопроводів довжиною 150-250 м. Однак, через технічну складність ïх проведення, в польових умовах не завжди вдається отримати повний комплекс реєстрованих параметрів. Крім того, випробування відрізків вельми трудомісткі, складні в забезпеченні безпеки їх проведення, вимагають великих матеріальних і часових витрат. Серійні випробування окремих труб в умовах спеціально облаштованого полігона і зроблені на ïх основі узагальнення достатньо задовільно відповідають результатам натурних випробувань відрізків газопроводів. Полігонні випробування труб дозволяють проводити порівняно недорогі дослідження при апробаціі нових типів сталі і конструкцій труб. Тому дані лабораторних досліджень потрібно перевіряти і обов’язково уточнювати по результатах пневматичних випробувань довгомірних трубних секцій, тобто в теперішній час гостро назріла необхідність поєднання лабораторних і натурних випробувань труб газопровідної мережі. Такі випробування не є масовими, але в результаті їх виконання отримують важливу інформацію стосовно поведінки і властивостей металу в умовах навантаження і експлуатації, найбільш наближених до експлуатаційних. Проведені натурні випробування на спеціально облаштованому полігоні відрізків труб, призначених для будівництва магістральних газопроводів, які дозволили отримати кінематичні та динамічні параметри руйнування модельного газопроводу під робочим навантаженням і в умовах, максимально наближених до експлуатаційних. Аналіз результатів полігонних (натурних) випробувань свідчить, що з моменту ініційованого руйнування в центральній трубі швидкість магістральної тріщини (на дві сторони від ініціатора) зростає і на відстані приблизно 2-3 діаметрів від надрізу досягає максимуму. Зміна швидкості по довжині центральної труби може бути симетричною відносно надрізу виконаному в середній трубі, чи несиметричною. Це пов’язано з технікою проведення експерименту і умовами старту тріщини, зокрема зі зміщенням ініціюючого надрізу відносно середини труби і різними властивостями металу труб в зоні локального зриву. Загальною закономірністю залишається наявність максимуму швидкості на стадії розгону тріщини. Необхідно відмітити, що для проведення експерименту, щоб досягнуті високі швидкості руйнування збереглися при вході вершини тріщини в досліджувані ділянки. Забезпечується така умова відповідним підбором в’язкості металу центральної труби.
Анотація (англ): 
It is clear that testing on Menage Charpey samples and other materials, which may not match the durability of pipe walls, does not reflect the real picture of visco-plastic failures, which does not allow the development of a methodology or model for predicting the residual life (failure-free) gas pipelines have a three-year term of operation. At the same time, theoretical and laboratory studies do not always provide sufficient evidence for nutrition, directly related to the reliability and trouble-free operation of pipelines. It is likely that in the laboratory minds of enterprises and scientific foundations, it is important to create and identify all the factors that characterize the growing and widespread use of metal in gas pipelines to represent nature. and testing of cutting gas pipelines with a length of 150-250 m. However, due to the technical complexity of their implementation, in the field Our minds will never again be faced with the need to identify a new set of registration parameters. In addition, the testing of highly labor-intensive procedures, including ensuring the safety of their implementation, requires large material and hourly costs. Serial testing of enclosed pipes in the drains of a specially lined landfill and cutting on this basis is quite consistent with the results of field testing of gas pipelines. Field testing of pipes allows for consistently inexpensive research when testing new types of steel and pipe designs. Therefore, laboratory data need to be verified and necessarily clarified based on the results of pneumatic testing of long-life pipe sections, so that at the present time there is an urgent need to combine laboratory and field tests pipes of the gas pipeline. Such testing is not widespread, but as a result of their experimentation, important information is taken away from the behavior and power of metal in the minds of vantagement and exploitation, those closest to exploitation. Full-scale testing was carried out at a specially trained test site for cutting pipes intended for the construction of main gas pipelines, which made it possible to determine the kinematic and dynamic parameters of the alignment of the model gas pipeline under operating conditions. importance and in minds as close as possible to the operational ones. Analysis of the results of the field (natural) tests is to confirm that from the moment of initiation of the collapse in the central pipe, the fluidity of the main crack (on both sides of the initiator) increases and increases distance approximately 2-3 diameters from the cut, reaching a maximum. Changing the fluidity after tightening the central pipe can be either symmetrical or asymmetrical to the cut in the middle pipe. This is due to the technique of carrying out the experiment and the formation of cracks, including displacements of the cutting edge in the middle of the pipe and various influences on the metal of the pipes in the zone of local tearing. The underlying regularity is that the maximum fluidity is not evident at the crack acceleration stage. It is necessary to note that in order to carry out the experiment, so that the achieved high fluidity of the structure is preserved when the top of the crack enters the final plot. This is ensured by consistent selection of the viscosity of the metal of the central pipe.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Опір матеріалів і теорія споруд, 2023, номер 111
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Strength of Materials and Theory of Structures, 2023, number 111
Мова статті: 
English
Формат документа: 
application/pdf
Дата публікації: 
28 December 2023
Номер збірника: 
Університет автора: 
Херсонський національний технічний університет, Україна;Національний університет “Полтавська політехніка імені Юрія Кондратюка”, Україна;Університет Манітоби, м.Вінніпег, Канада;Національний технічний університет України «КПІ ім..Ігоря Сікорського»;Н
Литература: 
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
  1. Андрейкiв О.Є., Никифорчин Г.М., Ткачов B.I. Miцнiсть i руйнування металiчних матерiалiв i елементiв конструкцiй у водневомiсних середовищах // Фiзико-механiчний iнститут: - Пiд ред. В.В. Панасюка, НАН Украіни, Фiзико-механiчний iнститут iм. Г.В. Карпенка. - Львiв: Простiр-М, 2001. - С. 248-286.  
  2. Василенко И.И., Мелехов Р.К. Коррозионное растрескивание сталей. – Киев: Наук, думка, 1977. - 265 с.
  3. Крижанiвський Є.I., Цирульник О.Т., Петрина Д.Ю. Вплив наводнювання та попереднього пластичного деформування сталi на її тріщиностiйкiсть // Фiз.-хiм. мexaнiкa матерiалiв. - 1999. - № 5. - С. 67-70.
  4. Радкевич O.I., П'ясецький О.C., Василенко I.I. Корозiйно-механiчна   тривкiсть трубної сталiв сiрководневому середовищi // Фiз.-хiм. мexaнiкa матерiалiв. -2000. -.№ 3. -С. 93-97.
  5. Okada T., Hattori S. Relation Between Concentration of Salt Water and Corrosion Fatique Strength on 0.37 Percent Carrbon Structural Steel, Fukui Univeersity, Япония:    Теоретические основы инженерных  расчетов (Труды Американского общества инженеров-механиков);  изд-во Мир, 1985, №3, S.98-107.
  6. Швачко В.И.Макромеханические аспекты обратимой водородной хрупкости// Физ.-хим. механика материалов. -2000.- №4.-С.36-40
  7. Макаренко В.Д., Крижанівський Є.І., Чернов В.Ю. Проблеми корозійної стійкості промислових трубопроводів// Нафтова і газова промисловість. -2002.-№6.-С.42-44
  8. Самойленко М.І., Функціональна надійність трубопровідних транспортних систем// Харків: ХНАМП. – 2009.-184с
  9. Насоніна Н.Г., Антоненко С.Є. Аналіз пошкодженості водопровідних і каналізаційних мереж// Сучасне промислове та цивільне будівництво. -2019.-Том15.-№1.-С23-34
  10. Макаренко В.Д., Гоц В.І., Аргатенко Т.В. і ін. Дослідження аварійних трубопроводів// Проблеми водопостачання,  водовідведення та гідравліки, вип. 42. -2023.-С.49-58
  11. Василенко І.І., Шульте О.Ю., Радкевич О.І. Вплив хімічного складу і технології виробництва сталей на їх чутливість до водневого тріщино утворення та сірководневого корозійного розтріскування// Фіз-хім механіка матеріалів. -1990.-№4.-С.8-22
  12. Порівняльний аналіз корозійно-механічних властивостей вітчизняної трубної сталі 20ЮЧ з іноземними аналогами/ О.Чапля, О.Радкевич, О.П’ясецький, Я.Cпектор//Машинознавство. -1999.-№8.- С52-56.
  13. Tyson W.R. Hydrogen Embrittlement and Hydrogen Dislocation Interactions // Corrosion. - 1980. Vol. 36, No. 8. - Рр. 441-443.
  14. Писаренко Г.С., Стрижало В.А. Экспериментальные методы в механике деформируемого твердого тела// Киев: Наукова думка. -1986.-262с
  15. T.Kawakubo, M. Hishida. Elastic-Plastic Fracture Mechanics Analysis on Environmentally Accelerated Crackinq of Stainless Steel in High Temperature Water// Journal of Engineering Materials and Technology.- 2005. –Vol.107..-pp.240-245.
  16. Методика з визначення параметрів тріщиностійкості ASTM E399-78 (для компактних зразків і зразків з центральним надрізом) // Journal of Engineering Materials and Technology.- 2005. –Vol.107..-pp.107-116.
 
References: 
  1. Andreykiv O.E., Nikyforchyn H.M., Tkachev B.I. Mitsnist i ruinuvannia metalichnykh materialiv i elementiv konstruktsii u vodnevomisnykh seredovyshchakh (Strength and destruction of metallic materials and structural elements in hydrogen-containing environments) // Physical and Mechanical Institute: - Ed. V.V. Panasyuka, NAS of Ukraine, Institute of Physics and Mechanics named after G.V. Karpenka - Lviv: Prostir-M, 2001. - 248-286p.
  2. Vasylenko I.I., Melekhov R.K. Koroziine roztriskuvannia stalei (Corrosion cracking of steels) //- Kyiv: Nauk, dumka, 1977. - 265 p.
  3. Kryzhanivskyi E.I., Tsirulnyk O.T., Petryna D.Yu. Vplyv navodniuvannia ta poperednoho plastychnoho deformuvannia stali na yii trishchynostiikist  (The influence of water treatment and preliminary plastic deformation of steel on its crack resistance) // Phys.-chem. mechanics of materials. - 1999. - No. 5. - 67-70p.
  4. Radkevich O.I., Pyasetskyi O.C., Vasylenko I.I. Koroziino-mekhanichna   tryvkist trubnoi staliv sirkovodnevomu seredovyshchi  (Corrosion-mechanical durability of pipe steel in a hydrogen sulfide environment) // Phys.-chem. mechanics of materials. -2000. - No. 3. - 93-97p.
  5. Okada T., Hattori S. Zviazok mizh kontsentratsiieiu solonoi vody ta koroziinoiu vtomnoiu mitsnistiu konstruktsiinoi stali z vmistom vuhletsiu 0,37 vidsotka  (Relation Between Concentration of Salt Water and Corrosion Fatique Strength on 0.37 Percent Carbon Structural Steel), Fukui University, Japan: Theoretical foundations of engineering calculations //(Proceedings of the American Society of Mechanical Engineers); Myr publishing house, 1985, No. 3, 98-107p.
  6. Shvachko V.I. Makromekhanichni aspekty oborotnoi vodnevoi krykhkosti (Macromechanical aspects of reversible hydrogen embrittlement// Phys.-chem. mechanics of materials) -2000.- No. 4.-36-40p.
  7. Makarenko V.D., Kryzhanivskyi E.I., Chernov V.Yu. Problemy koroziinoi stiikosti promyslovykh truboprovodiv  (Problems of corrosion resistance of industrial pipelines)// Oil and gas industry. -2002.-№6.-42-44p
  8. Samoilenko M.I., Funktsionalna nadiinist truboprovidnykh transportnykh system (Functional reliability of pipeline transport systems)// Kharkiv: KhNAMP. – 2009.-184 p
  9. Nasonina N.G., Antonenko S.E. Analiz poshkodzhenosti vodoprovidnykh i kanalizatsiinykh merezh (Damage analysis of water supply and sewage networks)// Modern industrial and civil construction. -2019.-Vol.15.-No.1.-23-34p
  10. Makarenko V.D., Gots V.I., Argatenko T.V. etc. Doslidzhennia avariinykh truboprovodiv (Research of emergency pipelines)// Problems of water supply, drainage and hydraulics, vol. 42. -2023.-49-58p
  11. Vasylenko I.I., Shulte O.Yu., Radkevich O.I. Vplyv khimichnoho skladu i tekhnolohii vyrobnytstva stalei na yikh chutlyvist do vodnevoho trishchyno utvorennia ta sirkovodnevoho koroziinoho roztriskuvannia  (The influence of the chemical composition and production technology of steels on their sensitivity to hydrogen cracking and hydrogen sulfide corrosion cracking)// Physic-chemical mechanics of materials. -1990.-№4.-8-22p
  12. Chaplya, O. Radkevich, O. Pyasetskyi, Ya. Porivnialnyi analiz koroziino-mekhanichnykh vlastyvostei vitchyznianoi trubnoi stali 20YuCh z inozemnymy analohamy  (Comparative analysis of corrosion-mechanical properties of domestic pipe steel 20YCH with foreign analogues )/Spektor//Mashinoznavstvo. -1999.-№8.- 52-56p
  13. Tyson W.R. Vodneve okrykhchennia ta vodnevi dyslokatsiini vzaiemodii  (Hydrogen Embrittlement and Hydrogen Dislocation Interactions) // Corrosion. - 1980. Vol. 36, No. 8. - 441-443p.
  14. Pisarenko G.S., Stryzhalo V.A. Eksperymentalni metody v mekhanitsi tverdoho tila, shcho deformuietsia  (Experimental methods in the mechanics of a deformable solid)// Kyiv: Naukova Dumka. -1986.-262 p
  15. T. Kawakubo, M. Hishida. Analiz pruzhno-plastychnoi mekhaniky ruinuvannia pryskorenoho v navkolyshnomu seredovyshchi roztriskuvannia nerzhaviiuchoi stali u vodi z vysokoiu temperaturoiu  (Elastic-Plastic Fracture Mechanics Analysis of Environmentally Accelerated Cracking of Stainless Steel in High Temperature Water)// Journal of Engineering Materials and Technology.- 2005. –Vol.107..-pp.240-245p.
  16.  Metodyka z vyznachennia parametriv trishchynostiikosti ASTM E399-78 (dlia kompaktnykh zrazkiv i zrazkiv z tsentralnym nadrizom)  (Methodology for determining the parameters of crack resistance ASTM E399-78 (for compact samples and samples with a central notch)) // Journal of Engineering Materials and Technology.- 2005. –Vol.107..-107-116p.