ЦИКЛИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ СТРЕСС-КОРРОЗИОННЫХ ТРЕЩИН СТАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДНЫХ ТРУБ ПРИ ОТСУТСТВИИ КОРРОЗИОННОЙ СРЕДЫ

работе представлены результаты металлографических исследований и механических испытаний стресс-коррозионных дефектов (дефектов КРН), обнаруженных на выходном газопроводе магистральной линейной компрессорной станции. Трубопровод построен из труб импортного производства в начале восьмидесятых годов двадцатого века. Приведены статистика диагностики дефектов в подобных трубопроводах в практике неразрушающего контроля, а также данные об оценке эффективности различных средств диагностики при поиске КРН на трубах большого диаметра. Определена предположительная марка стали, соответствующая металлу трубопровода. Описан вид и морфология исследуемых трещин, определен характер их развития. Показано отсутствие влияния на развитие разрушения
неметаллических сульфидных включений в данном конкретном случае КРН. Показано, что содержание серы в продуктах коррозии не превышает содержание серы в металле образца. В некоторых образцах можно наблюдать пониженное содержание серы, за исключением локальных участков с неметаллическими сульфидными включениями. Получены электронные  изображения, на которых видно, что эти неметаллические включения в данном случае не являются источниками развития разрушения. Приведены результаты циклических испытаний образцов, вырезанных из трубопровода и содержащих трещины. Выбор режима циклических испытаний проводился в соответствии с анализом режима работы компрессорной станции за последний год эксплуатации. Согласно полученным данным, трубные материалы с дефектами на начальном этапе развития показали значительную долговечность при испытательных нагрузках: образцы с трещинами отстояли от 1,6·106 до 7,5·106 циклов нагружения в условиях циклического поперечного изгиба в одной плоскости испытаний при отсутствии  коррозионной среды. В реальном газопроводе при нормальном режиме эксплуатации количество подобных циклов не превышает 120 – 200 в год. Можно сделать вывод, что трубопровод, имеющий дефекты КРН на начальном этапе развития содержит значительный остаточный ресурс при условии, что его металлическая стенка гарантированно защищена от воздействия на дефекты коррозионной среды.

1. Алимов С.В., Арабей А.Б., Ряховских И.В. и др. Концепция диагностирования и ремонта магистральных газопроводов в регионах с высокой предрасположенностью к стресс-коррозии// Газовая промышленность. 2015. № 2 (724). С. 10 – 15.

2. Cheng Y.E. Stress corrosion of pipeline. – Hoboken: John & Sons Publishing, 2013. – 257 p.

3. King F. Stress corrosion cracking of carbon steel used fuel containers in a Canadian deep geological repository in sedimentary rock: report No. NWMO TR-2010-21. – Toronto, Canada: NWMO, 2010. – 34 p.

4. Jack T.R., Erno B., Krist K. et al. Generation of near-neutral pH and high pH SCC environments on buried pipelines // Corrosion. 2000. P. 00362.

5. Lu B.T., Lio J.L. A mechanistic study on neutral pH stress corrosion cracking in pipeline steels. – In book: Proc. of the Second International Conference on Environment-Induced Cracking of Metals. – Alberta, Canada, 2004. P. 243.

6. Wang S.-H., Chen W., King F. et al. Precyclic-loading-induced stress corrosion cracking of pipeline steels in a near-neutral-pH soil environment // Corrosion. 2002. Vol. 58. No. 6. P. 526.

7. Koh S.V., Kim J.S., Yang B.Y. et al. Effect of line pipe steel microstructure on susceptibility to sulfide stress cracking // Corrosion. 2004. Vol. 60. No. 3. P. 244.

8. Marshakov A.I., Ignatenko V.E., Bogdanov R.I. et al. Effect of electrolyte composition on crack growth rate in pipeline steel // Corrosion Science. 2014. Vol. 83. P. 209 – 216.

9. Eslami A., Kania R., Worthingham B. et al. Effect of CO2 and R-ratio on nearneutral pH stress corrosion cracking initiation under a disbonded coating of pipeline steel // Corrosion Science. 2011. Vol. 52. P. 2318 – 2327.

10. Xu L.Y., Cheng Y.F. Development of a finite element model for simulation and redictionof mechanoelectrochemical effect of pipeline corrosion // Corrosion Science. 2013. Vol. 73. P. 150 – 160.

11. Lu B.T., Luo J.L., Norton P.R. et al. Effects of dissolved hydrogen and elastic and plastic deformation on active dissolution of pipeline steel in anaerobic groundwater of nearneutral pH // Acta Materialia. 2009. Vol. 57. No. 1. P. 41 – 49.

12. Egbewande A., Chen W., Eadie R. Transgranular crack growth in the pipeline steels exposed to near-neutral pH soil aqueous solutions: discontinuous crack growth mechanism // Corrosion Science. 2014. Vol. 83. P. 343 – 354.

13. Baker M. Stress corrosion cracking study: final report for OPS TTO8. Integrity management Program. Department of Transportation. – Calgary, Canada: Office of Pipeline Safety, 2005.

14. Арабей Б.А., Кношинский З. Коррозионное растрескивание под напряжением труб магистральных газопроводов: атлас. – М.: Наука, 2006. – 105 с.

15. Малкин А.И., Маршаков А.И., Игнатенко В.Э. и др. Процессы зарождения и роста коррозионных трещин на стали магистральных трубопроводов. Ч.1: Современные представления о механизмах коррозионного растрескивания сталей в водородных

16. средах // Коррозия: материалы, защита. 2009. № 10. С. 1 – 16.

17. Арабей А.Б. Исследования возможности длительной эксплуатации труб с незначительными стресс-коррозионными повреждениями // Научно-технический сборник «Вести газовой науки». 2016. № 3 (27). С. 4 – 11.

18. Михайлов А.И. Обнаружение, идентификация и оценка глубины стресс-коррозии с использованием комбинированных магнитоакустических внутритрубных дефектоскопов [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: http://vniigaz.gazprom.

19. ru/d/textpage/d3/467/11_vniigaz_ssc_2017_mihailov.pdf

20. Малеева М.А., Редькина Г.В., Богданов Р.И. и др. Разработка ингибированных полимерных композиций с целью предотвращения риска КРН на магистральных газопроводах // Коррозия. Территория Нефтегаз. 2015. № 2 (31). С. 24.

21. Субботин В.А., Щербо И.В., Холодков С.А., Гиорбелидзе М.Г. Оценка статической прочности участков линейной части магистральных газопроводов с колонией коррозионных трещин // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С.П. Королева. 2014. № 5 (47). Ч. 4.С. 151 – 157.

22. Ряховских И.В., Есиев Т.С., Кохтев С.А. Совершенствование методов оценки стойкости газопроводных сталей к коррозионному растрескиванию под напряжением (Стресс-коррозии) //Физика и химия обработки материалов. 2012. № 4. С. 88 – 93.

23. Громов В.Е, Юрьев А.А., Иванов Ю.Ф. и др. Анализ механизмов деформационного упрочнения рельсовой стали в процессе длительной эксплуатации // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2017. № 3. С. 76 – 84.

24. Мельникова А.В. Разработка норм допустимых дефектов стресс-коррозионного происхождения для магистральных газопроводов. Тез. докл. III Научно-практического семинара «Повышениенадежности магистральных газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением», Москва, 20-22 сентября 2017 г. – М.: ООО «Газпром ВНИИГАЗ», 2017. С. 11.

25. ТУ 20/28/40/48/56 – 79. Одношовные трубы диаметром 1020 – 1420 мм из стали контролируемой прокатки производства Италии, Японии, Германии.

26. ГОСТ 4543 – 72 Прокат из легированной конструкционной стали. Введен: 1973.01.01. – М.: Стандартинфо, 1990. – 39 с.

27. ISO 15632:2012. Microbeam analysis – Selected instrumental performance parameters for the specification and checking of energy-dispersive X-ray spectrometers for use in electron probe microanalysis.

28. РД 50-672-88. Методические указания. Расчеты и испытания на прочность. Классификация видов изломов металлов. Введено 1989-07-01. – М.: ВНИИ ГАЗ, 2010. – 56 с

29. ГОСТ 25.502-79. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость. Введен: 1981.01.01. – М.: Стандартинфо, 1981. – 50 с.

30. Родионова И.Г., Зайцев А.И., Удод К.А., Бакланова О.Н. Роль технологического и металлургического передела в процессе образования стресс-коррозионных повреждений в трубах сталей классов прочности Х70 - Х80 // Научно-технический сборник «Вести газовой науки». 2016. № 3 (27). С. 37 – 47.

31. Рыбаков А.А., Филипчук Т.Н., Гончаренко Л.В. Трещины в сварных соединениях труб большого диаметра и меры их предупреждения // Автоматическая сварка. 2013. № 4.

32. С. 16 – 22.

33. Отт К.Ф. Стресс-коррозионная повреждаемость газопроводных труб // Газовая промышленность. 1993. № 1. С. 20 – 22.

34. Медведев В.Н., Кузнецов В.В., Шапиро В.Д. и др. О причинах аварийности труб магистральных газопроводов // Сборник трудов научно-практического семинара «Проблемы старения сталей магистральных трубопроводов». – Нижний Новогород:

35. Университетская книга, 2006. С. 110 – 121.

36. Zaitsev A.I., Rodionova I.G., Baklanova O.N. Structural factors governing main gas pipeline steel stress corrosion cracking resistance // Metallurgist. 2013. Vol. 57. No. 7-8. Р. 695 – 706.

37. Невский С.А., Коновалов С.В., Громов В.Е. Влияние электрического потенциала поверхности алюминия на релаксацию напряжений // Журнал технической физики. 2011. Т. 81. Вып. 6. С. 133 – 136.

38. Konovalov Sergey, Chen Xizhang, Sarychev Vladimir, Nevskii Sergey, Gromov Victor, Trtica Milan. Mathematical Modeling of the Concentrated Energy Flow Effect on Metallic Materials // Metals. 2017. No. 7 (4). P. 1 – 18.

39. Parkins R.N., Blanchard W.K., Delanty B.S. Transgranular stress corrosion cracking of high-pressure pipelines in contact with solutions of near neutral pH // Corrosion. 1994. Vol. 50. No. 5. P. 394 – 408.