CC BY
40
СибАК
www.sibac.info
Технические науки — от теории к практике ___________________________№ 9 (45), 2015 г
СЕКЦИЯ 7.
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА, ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, ОХРАНА ТРУДА И ЭКОЛОГИЯ
ЭКСПРЕСС-МЕТОД ОЦЕНКИ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА СТАЛЬНЫХ ТРУБ
Гевлич Сергей Олегович
канд. техн. наук, технический директор ООО «Экспертиза»,
РФ, г. Волгоград E-mail: [email protected]
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: promexpertiza@mail. ru
Макарова Надежда Васильевна
эксперт ООО «Экспертиза» РФ, г. Волгоград E-mail: promexpertiza@mail. ru
Мирзонов Максим Владимирович
эксперт ООО «Экспертиза» РФ, г. Волгоград E-mail: promexpertiza@mail. ru
82
Технические науки — от теории к практике № 9 (45), 2015 г________________________
www.sibacinfo
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.
83
€
СибАК
Технические науки — от теории к практике ___________________________№ 9 (45), 2015 г.
www.sibac.info
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
84
((Г СибАК
iexmmecKue науки— от теории к практике
№ 9 (45). 2015г.__________________________________________www.sibac.info
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 НЬ.
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 НЬ определяются основные механические свойства стали ст0,2,ств. 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 а, 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.
85
