Дослідження кінетики росту тріщин під дією статичних і циклічних навантажень трубних сталей в корозійно-агресивному середовищі NACE

Заголовок (англійською): 
Research of the kinetics of crack growth under the action of static and cyclic loads of pipe steel in a NACE corrosion-aggressive environment
Автор(и): 
Макаренко Ю.В.
Савенко В.І.
Горлач О.М.
Задорожнікова І.В.
Чигиринець О.Е.
Победа С.С.
Автор(и) (англ): 
Makarenko Yu.V.
Savenko V.I.
Gorlach O.M.
Zadorozhnikova I.V.
Chygyrynets’ O.E.
Pobeda S.S.
Ключові слова (укр): 
труба, деформація, руйнування, тріщиностійкість, тріщини, пори, неметалеві включення
Ключові слова (англ): 
pipe, deformation, destruction, crack resistance, cracks, pores, non-metallic inclusions
Анотація (укр): 
Розроблений аналітичний метод розрахунку і прогнозування статичної водневої втомленості трубних сталей, призначених для експлуатації в корозійно-агресивних середовищах з вмістом сірководню. Математичні розрахунки добре корелюють з експериментальними результатами (відхилення не перевищують 5-7%), що допускається в інженерних прогнозних розрахунках.Експериментальним шляхом досліджено швидкість росту тріщин в сталях 06Г2БА; побудовані графіки кривих росту тріщин і криві “навантаження-подовження” для компактних зразків із економно модифікованої сталі 06Г2БА з низькою швидкістю деформації (ЕНШД) в середовищі NACE і на повітрі під змінними напруженнями. Вперше побудовані криві статичної і циклічної втомленості для трубних сталей 09Г2С і 17Г1С при випробуванні в середовищі NACE, що дозволяє розрахувати і спрогнозувати їх безаварійний залишковий робочий ресурс. Вперше досліджено прискорений навколишнім середовищем ріст тріщини для трубної модифікованої сталі 06Г2БА в середовищі NACE та виконані розрахунки ресурсу трубних сталей на основі механіки пружно-пластичного руйнування. Доказано експериментальними металографічними і механічними дослідженнями, що з ростом наводнення, яке відбувається в процесі тривалого терміну експлуатації трубної сталі 06Г2БА, різко зростає (в 2-3 рази) циклічна міцність, що сприяє подовженню робочого (безаварійного) ресурсу трубопроводів.
Анотація (англ): 
An analytical method for calculating and forecasting static hydrogen fatigue of pipe steels intended for operation in corrosive-aggressive environments containing hydrogen sulfide has been developed. Mathematical calculations correlate well with experimental results (deviations do not exceed 5-7%), which is allowed in engineering predictive calculations. The rate of crack growth in 06G2BA steels was investigated experimentally; graphs of crack growth curves and "load-elongation" curves for compact samples of economically modified steel 06G2BA with a low rate of deformation (ENSHD) in the NACE environment and in air under variable stresses are constructed. For the first time, static and cyclic fatigue curves for pipe steels 09Г2С and 17Г1С were constructed when tested in the NACE environment, which allows to calculate and predict their failure-free residual working life. For the first time, environment-accelerated crack growth for pipe-modified steel 06G2BA in the NACE environment was investigated, and calculations of the service life of pipe steels based on the mechanics of elastic-plastic failure were performed. It has been proven by experimental metallographic and mechanical studies that with the increase in flooding, which occurs during the long service life of the 06G2BA pipe steel, the cyclic strength increases sharply (by 2-3 times), which contributes to the extension of the working (failure-free) resource of the pipelines.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Опір матеріалів і теорія споруд, 2023, номер 110
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Strength of Materials and Theory of Structures, 2023, number 110
Мова статті: 
Українська
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
39-110_makarenko_yu.v._savenko_v.i._gorlach_o.m._zadorozhnikova_i.v._chigirenec_o.e.pdf
Дата публікації: 
17 Сентябрь 2023
Номер збірника: 
110
Розділ: 
Опір матеріалів і теорія споруд, 2023, номер 110
Університет автора: 
Університет Манітобо, м. Вінніпег, Канада, Київський національний університет будівництва і архітектури, Луцький національний технічний університет, Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
Литература: 
  1. Гумеров А.Г., Ямалеев Н.М., Журавлев Г.В. Трещиностойкость метала труб нефтепроводов// М.: ООО”Недра-Бизнесцентр”.-2001. -242 с.
  2. Макаренко В.Д., Палий Р.В., Галиченко Е.Н. Физико-механические основы сероводородного разрушения промыслловых трубопроводов// Челябинск: Изд-во ЦНТИ. -2002.-412 с.
  3. Макаренко В.Д., Гачев С.И., Прохоров Н.Н. Сварка и коррозия нефтегазопроводов Западной Сибири//Киев:Изд-вo”Науковадумка”.—1996.-549 с.
  4. Макаренко В.Д., Максимов С.Ю., Білик С.І. і ін. Корозійні руйнування каналізаційних систем України//Київ:НУБіП України.-2021.-272 с.
  5. Самойленко М.І. Функціональна надійність трубопроводів них транспортних систем // Харків: ХНАМП. -2009.-184 с.
  6. Седак В.С., Нестеренко С.В. Анализ утечек газа и причин стресс коррозионного разрушения подземных трубопроводов // Науково-технічний збірник.- №10.-2013.-С. 182-188.
  7. Ориняк І.В., Різгонюк В.В. Ресурс довговічність і надійність трубопроводів Огляд сучасних підходів і проблеми нормативного забезпечення в Україні//Нафтова і газова промисловість. -2003.-№4.-С. 54-57.
  8. Насонкіна Н.Г., Антоненко Є.Г., Тряківа А.С. Аналіз пошкодженості водопроводів і каналізаційних мереж// Сучасне промислове та цивільне будівництво. - 2019.-Том15.-№1.-С. 23-34.
  9. Мешков Ю.Я. О возможности устойчивогорнавновесия острых трещин при их зарождении в металлах// Металлофизика. -1989.—Вып.23.-С. 5-12.
  10. Писаренко Г.С.,Стрижало В.А. Экспериментальные методы в механике деформируемого твердого тела// Киев:Наукова думка. -1986.-262 с.
  11. 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.
  12. 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. Gumerov A.G., Yamaleev N.M., Zhuravlev G.V. Treshhy`nostojkost` metala trub nefteprovodov (Crack resistance of the metal of oil pipelines) // LCD ”Nedra-By`znescentr”.-2001. -242 s.
  2. Makarenko V.D., Paly`j R.V., Galy`chenko E.N. Fy`zy`ko-mexany`chesky`e osnovы serovodorodnogo razrusheny`ya promыsllovыx truboprovodov (Physico-mechanical foundations of hydrogen sulfide destruction of industrial pipelines) // Chelyaby`nsk: Y`zd-vo CzNTY`. -2002.-412 s.
  3. Makarenko V.D., Gachev S.Y`., Proxorov N.N. Svarka y` korrozy`ya neftegazoprovodov Zapadnoj Sy`by`ry` (Welding and corrosion of oil and gas pipelines in Western Siberia) //Ky`ev:Y`zd-vo”Naukovadumka”.—1996.-549 s.
  4. Makarenko V.D., Maksy`mov S.Yu., Bily`k S.I. i in. Korozijni rujnuvannya kanalizacijny`x sy`stem Ukrayiny`(Corrosive destruction of sewage systems of Ukraine) //Ky`yiv:NUBiP Ukrayiny`.-2021.-272 s.
  5. Samojlenko M.I. Funkcional`na nadijnist` truboprovodiv ny`x transportny`x sy`stem (Functional reliability of pipelines of transport systems) // Xarkciv: XNAMP. -2009.-184 s.
  6. Sedak V.S., Nesterenko S.V. Analy`z utechek gaza y` pry`chy`n stress korrozy`onnogo razrusheny`ya podzemnыx truboprovodov (Analysis of gas leaks and causes of stress corrosive destruction of underground pipelines) // Naukovo-texnichny`j zbirny`k.- #10.-2013.-S.182-188
  7. Ory`nyak I.V., Rizgonyuk V.V. Resurs dovgovichnist` i nadijnist` truboprovodiv Oglyad suchasny`x pidxodiv i problemy` normaty`vnogo zabezpechennya v Ukrayini (Resource durability and reliability of pipelines Review of modern approaches and problems of regulatory support in Ukraine) //Naftova i gazova promy`slovist`. -2003.-#4.-S. 54-57.
  8. Nasonkina N.G., Antonenko Ye.G., Tryakiva A.S. Analiz poshkodzhenosti vodoprovodiv i kanalizacijny`x merezh (Damage analysis of water pipes and sewage networks) // Suchasne promy`slove ta cy`vil`ne budivny`cztvo. -2019.-Tom15.-#1.-S. 23-34.
  9. Meshkov Yu.Ya. O vozmozhnosty` ustojchy`vogornavnovesy`ya ostrыx treshhy`n pry` y`x zarozhdeny`y` v metallax (On the possibility of stable rock balance of sharp cracks during their genesis in metals) // Metallofy`zy`ka. -1989.—Vyp.23.-S. 5-12.
  10. Py`sarenko G.S., Stry`zhalo V.A. Эkspery`mental`nыe metodы v mexany`ke deformy`ruemogo tverdogo tela (Experimental methods in the mechanics of a deformable solid) // Ky`ev:Naukova dumka. -1986.-262 s.
  11. 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.
  12. Metody`ka z vy`znachennya parametriv trishhy`nostijkosti ASTM E399-78 (dlya kompaktny`x zrazkiv i zrazkiv z central`ny`m nadrizom) (ASTM E399-78 method for determining crack resistance parameters (for compact samples and samples with a central notch)) // Journal of Engineering Materials and Technology.- 2005. –Vol.107.-pp. 107-116.