Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

ОЦЕНКА СТРУКТУРНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПРЕДЕЛЬНОЙ ДЕФОРМАЦИИ ТРУБНЫХ СТАЛЕЙ К СРОКУ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ С ПОМОЩЬЮ КОМПЛЕКСНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КРИТЕРИЕВ РАЗРУШЕНИЯ СИНЕРГЕТИКИ

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-1-25-33

Полный текст:

Аннотация

Представлен обзор существующих известных гипотез и теорий, описывающих предельное состояние металла. Даны описания процессам, происходящим в металлах при приложенном напряжении (нагрузки). Описаны фазы процесса разрушения в структуре деформированного поликристалла. Представлено уравнение, связывающее предельную деформацию металла до разрушения со всеми характеристиками, определяющими его предельное состояние. Показаны уравнения комплексных двух и трех параметрических энергетических критериев разрушения, таких как энергоемкость, а также критерии зарождения трещин, распространения трещин, хрупкости и масштаба. Критерии разрушения могут быть применены для оценки качества структур и работоспособности металлов при эксплуатации магистральных трубопроводов. В качестве примера рассмотрен расчет критериев разрушения для конкретных образцов из стали Х70, отобранных из аварийных труб, бывших в эксплуатации 20 и 24 года, а также действующего магистрального трубопровода, бывшего в эксплуатации 5  лет. Выполнен сравнительный анализ значений комплексных критериев разрушения магистральных трубопроводов из стали Х70 после различного срока эксплуатации. Механические (прочностные) характеристика стали Х70 магистральных трубопроводов в процессе эксплуатации (после 5, 20 и 24 лет эксплуатации) практически не изменились. Изменение характеристик, определяемых по критериям разрушения, направлены в сторону их снижения от 21 до 48,5 %, причем наибольшее изменение наблюдается у критерия распространения трещин и у критерия хрупкости. Показана одинаковая природа зарождения трещин для всех классов сталей, лежащая на мезоуровне. Под действием эксплуатационных нагрузок энергоемкость, т.е. способность металла противостоять любым нагрузкам с увеличением срока эксплуатации, значительно снижается, что подтверждается изменением рассмотренных критериев разрушения. Показано, что критерии разрушения могут быть использованы для прогнозирования работоспособности сталей трубопроводов после длительной эксплуатации.

Об авторах

В. А. Скуднов
Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева
Россия

д.т.н., профессор кафедры «Металловедение, термическая и пластическая обработка металлов»

603022, Нижний Новгород, ул. Минина, 24



А. С. Сафронов
АО «Транснефть – Подводсервис»
Россия

главный сварщик

603152, Нижний Новгород, ул. Ларина, 19-А



А. А. Хлыбов
Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева
Россия

д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Материаловедение, технологии материалов и термическая обработка металлов»

603022, Нижний Новгород, ул. Минина, 24



Список литературы

1. Эфрон Л.И. Материаловедение в большой металлургии. Трубные стали. – М.: Металлургиздат, 2012. – 696 с.

2. Методология выбора металлических сплавов и упрочняющих технологий в машиностроении: Учеб. пособие. – В 2-х томах. Т. 1. Стали и чугуны / М.А. Филиппов, В.Г. Бараз, М.А. Гервасьев, М.М. Розенбаум. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2013. – 232 с.

3. Куманин В.И., Соколова М.Л., Лунева С.В. Развитие повреждаемости в металлических материалах // Металловедение и термическая обработка металлов. 1995. № 4. С. 2 – 6.

4. Махутов Н.А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. – М.: Машиностроение, 1981. – 272 с.

5. Архаров В.И. Мезоскопические явления в твердых телах // Проблемы современной физики: Сб. статей к 100- летию со дня рождения А.Ф. Иоффе. – Л.: Наука, 1980. С. 384 – 409.

6. Степанов В.А. Роль деформации в процессе разрушения твердых тел // Проблемы прочности и пластичности металлов: Сб. науч. тр. ЛТФИ. – Л.: Наука, 1979. С.10 – 26.

7. Владимиров В.И. Физическая природа разрушения металлов. – М.: Металлургия, 1984. – 280 с.

8. Журков С.Н. Кинетическая теория прочности // Журнал технической физики. 1958. Т. 28. С. 17 – 19.

9. Синергетика и фракталы в материаловедении / В.С. Иванова, А.С. Баланкин, И.Ж. Бунин, А.А. Оксогоев. – М.: Наука и жизнь, 1994. – 383 с.

10. Иванова В.С. Концепция Л. Жильмо предельной удельной энергии деформации с позиции синергетики // Известия АН ССР. Металлы. 1989. № 5. С. 179 – 179.

11. Скуднов В.А. Предельные пластические деформации металлов. – М.: Металлургия, 1989. – 187 с.

12. Скуднов В.А. Синергетика явлений и процессов в металловедении, упрочняющих технологиях и разрушении: Учеб. пособие. – Н. Новгород: НГТУ им Р.Е. Алексеева, 2011. – 198 с.

13. Скуднов В.А. Определение величины работоспособности материалов (сталей) деталей машин: Метод. указания для выполнения лабор. и науч.-исслед. работ студентами, магистрантами и аспирантами спец. 110500. – Н.Новгород: НГТУ, 2002. – 14 с.

14. Скуднов В.А., Богашев Ф.А. Закономерности изменения плотности металлов при ОМД // Изв. вуз. Черная металлургия. 1986. № 8. С. 38 – 45.

15. Скуднов В.А. Закономерности поведения энергоемкости металлов и новые энергетические критерии разрушения // Изв. вуз. Черная металлургия. 2013. № 1. С. 52 – 55.

16. Борздыка А.М., Гецов Л.Б. Релаксация напряжений в металлах и сплавах. Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Металургия, 1978. – 256 с.

17. Маслов Л.И., Замолодчиков О.Г. Кунавин С.А. Использование параметров микрорельефа разрушения для оценки работоспособности конструктивных материалов / Известия АН ССР. Металлы. 1982. № 1. С. 196 – 201.

18. Тот Л., Ромвари П. Применение концепции удельной работы разрушения для оценки циклической трещиностойкости сталей // Проблемы прочности. 1986. № 1. С. 38 – 45.

19. Бетехин В.И. Пластическая деформация и разрушение кристаллических тел. Сообщение 1, 2 // Проблемы прочности. 1979. № 7. С. 38 – 45; 1979. № 8. С. 51 – 57.

20. Проблемы старения сталей магистральных трубопроводов / Под ред. Б.В. Будзуляка, А.Д. Седых, В.Н. Чувильдеева. – Н.Новгород: Университетская книга, 2006. – 220 с.

21. Новиков И.И. Термодинамические аспекты пластической деформации и разрушения металлов // Физико-механические и теплофизические свойства металлов: Сб. науч. тр. ИМЕТ. – М.: Наука, 1976. С. 170 – 179.

22. Artinger I. Conection between the fracture determining the Toughness of hot working tool steels // Proc. Conf. on dimensioning and dapest. Akadem. Kiado. 1974. Vol. 1. P. 215.

23. Ginstler Y. Retarding the crack initiation process during low cycle thermal shock fatigue // Proc. Conf. low cycle fatigue and elastoplastic behavior of materials (Minich. Sept. 7 – 11, 1987) / Ed. K.T.L. Rie. – N.Y.: Elsevier Appl. Sci., 1987. P. 643.

24. Пояркова Е.В. Эволюция структурно- механической неоднородности материалов сварных элементов конструкций в рамках концепции иерархического согласования масштабов: Автореф. дис. … док. техн. наук. – Уфа: Уфим. гос. нефтяной техн. ун-т, 2015.

25. РД-23.040.00-КТН-115-11 Нефтепроводы и нефтепродуктопроводы магистральные. Определение прочности и долговечности труб и сварных соединений с дефектами. – М.: ОАО «АК«Транснефть», 2013. – 142 с.


Для цитирования:


Скуднов В.А., Сафронов А.С., Хлыбов А.А. ОЦЕНКА СТРУКТУРНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПРЕДЕЛЬНОЙ ДЕФОРМАЦИИ ТРУБНЫХ СТАЛЕЙ К СРОКУ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ С ПОМОЩЬЮ КОМПЛЕКСНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КРИТЕРИЕВ РАЗРУШЕНИЯ СИНЕРГЕТИКИ. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2019;62(1):25-33. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-1-25-33

For citation:


Skudnov V.A., Safronov A.S., Khlybov A.A. ESTIMATION OF STRUCTURAL SENSITIVITY OF PIPE STEELS ULTIMATE STRAIN TO PIPELINES SERVICE LIFE USING COMPLEX ENERGY CRITERIA OF SYNERGY FRACTURE. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2019;62(1):25-33. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-1-25-33

Просмотров: 132


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)