RU2221231C2 - Procedure establishing residual life time of metal of main pipe-line - Google Patents
Procedure establishing residual life time of metal of main pipe-line Download PDFInfo
- Publication number
- RU2221231C2 RU2221231C2 RU2002105603/28A RU2002105603A RU2221231C2 RU 2221231 C2 RU2221231 C2 RU 2221231C2 RU 2002105603/28 A RU2002105603/28 A RU 2002105603/28A RU 2002105603 A RU2002105603 A RU 2002105603A RU 2221231 C2 RU2221231 C2 RU 2221231C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- pipeline
- mechanical properties
- line
- pipe
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области испытаний конструкций и может быть использовано при оценке остаточного ресурса металла магистрального трубопровода, работающего в условиях длительного воздействия постоянных и переменных нагрузок. The invention relates to the field of structural testing and can be used to assess the residual metal resource of the main pipeline operating under conditions of prolonged exposure to constant and variable loads.
При длительной эксплуатации магистральных трубопроводов происходит снижение пластических и вязких свойств металла. Снижение пластических свойств металла труб происходит за счет деформационного старения и может вызвать несоответствие механических свойств нормативным показателям, а в некоторых случаях является причиной хрупкого разрушения трубопроводов. With long-term operation of the main pipelines, the plastic and viscous properties of the metal decrease. The decrease in the plastic properties of the metal of the pipes occurs due to strain aging and can cause a mismatch of the mechanical properties with the standard indicators, and in some cases it can cause brittle fracture of the pipelines.
Известен способ определения напряженно-деформированного состояния элемента конструкции (патент РФ 2082141 от 03.10.91 г., 6 G 01 N 3/00), по которому из элемента конструкции вырезают образец, подвергают его сжимающей нагрузке до разрушения и строят кривую деформирования σ = f(ε). Элемент конструкции нагружают дополнительной нагрузкой, определяют соответствующие ей напряжения Δσ и относительную деформацию Δε. Определяют отношение Δσ/Δε и по кривой деформирования определяют соответствующее этому отношению напряжение σ′ и деформацию ε′, которые выбирают в качестве параметров, по которым судят о напряженно-деформированном состоянии материала элемента конструкции, и соответствующие ему ресурсы прочности и деформативности на момент испытаний. В основу способа положена связь между напряженно-деформированным состоянием конструкции и измеряемыми характеристиками процесса разрушения. A known method for determining the stress-strain state of a structural member (RF patent 2082141 from 03.10.91, 6 G 01
Однако этот способ не дает возможность определить остаточный ресурс пластичных, вязких, малоуглеродистых сталей, используемых на магистральных трубопроводах. Кроме того, на магистральных трубопроводах, находящихся в эксплуатации, действуют рабочие растягивающие напряжения. However, this method does not make it possible to determine the residual resource of ductile, viscous, low-carbon steels used in main pipelines. In addition, tensile stresses act on main pipelines in operation.
Наиболее близким к заявляемому способу по сущности является способ определения остаточного ресурса металла магистрального трубопровода (Патент РФ 2108560 от 10.04.98 г., 6 G 01 N 3/00, 3/30). Способ заключается в контроле магнитошумовым прибором участков трубопровода, изготовлении пластин металла трубопровода из труб аварийного запаса или металла, подвергнутого предварительной термообработке и искусственному деформационному старению с различной степенью пластической деформации, изготовлении образцов из этого металла, измерении магнитошумового сигнала и построении графика изменения этого сигнала на образцах металла, подвергнутого искусственному деформационному старению различной степени, механических испытаниях и построении графика изменения одного параметра механических свойств металла, подвергнутого искусственному деформационному старению различной степени, и установлении тарировочной зависимости между параметром механических свойств металла, магнитошумовым сигналом и величиной искусственного деформационного старения различной степени, определении величины параметра механических свойств по графику изменения магнитошумового сигнала и параметра механических свойств от степени искусственного деформационного старения, определении остаточного ресурса металла по отношению параметра механических свойств к его нормируемому значению. Closest to the claimed method in essence is a method for determining the residual metal resource of the main pipeline (RF Patent 2108560 dated 04/10/98, 6 G 01
Достоинством этого способа является то, что он является неразрушающим и может быть применен на магистральных трубопроводах, использующих пластичные и вязкие малоуглеродистые стали. The advantage of this method is that it is non-destructive and can be used on trunk pipelines using ductile and ductile low-carbon steels.
Основным недостатком данного способа является то, что магнитно-шумовой способ очень чувствителен к структурному состоянию металла и уровню его напряженного состояния. Как правило, в конструкциях, изготовленных из низколегированных сталей изменение этих факторов для магнитно-шумового сигнала существенно и при определении ударной вязкости приводит к большим погрешностям. The main disadvantage of this method is that the magnetic noise method is very sensitive to the structural state of the metal and the level of its stress state. As a rule, in structures made of low alloy steels, a change in these factors for the magnetic noise signal is significant and in determining the toughness leads to large errors.
Другим недостатком этого способа является то, что для большинства марок низколегированных сталей зависимость магнитно-шумового сигнала от величины пластической деформации имеет вид кривой с максимумом. Максимум сигнала для большинства марок стали располагается в пределах 2-4% пластической деформации. Поэтому при измерении магнитно-шумовым прибором одному значению сигнала соответствует два значения ударной вязкости, которые разделить практически невозможно. Кроме этого, зависимость ударной вязкости от пластической деформации имеет минимум, расположенный в пределах 10-15% пластической деформации, что также снижает достоверность определения ударной вязкости по магнитно-шумовому сигналу. Another disadvantage of this method is that for most grades of low alloy steels, the dependence of the magnetic noise signal on the magnitude of plastic deformation has the form of a curve with a maximum. The maximum signal for most grades of steel is within 2-4% of plastic deformation. Therefore, when measured by a magnetic-noise device, one value of the signal corresponds to two values of impact strength, which are almost impossible to separate. In addition, the dependence of toughness on plastic deformation has a minimum located within 10-15% of plastic deformation, which also reduces the reliability of determining toughness from a magnetic noise signal.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение достоверности оценки остаточного ресурса металла магистрального трубопровода в процессе его эксплуатации за счет учета совокупности факторов, вызывающих постепенное деформационное старение действующего трубопровода, и всех параметров механических свойств, чувствительных к этому процессу, и переход от качественной косвенной оценке к конкретной количественной величине остаточного ресурса. The technical task of the present invention is to increase the reliability of the assessment of the residual resource of the metal of the main pipeline during its operation by taking into account the combination of factors causing gradual deformation aging of the existing pipeline, and all parameters of the mechanical properties that are sensitive to this process, and the transition from a qualitative indirect assessment to a specific quantitative residual life value.
Поставленная задача достигается тем, что в способе определения остаточного ресурса металла магистрального трубопровода, заключающемся в том, что изготавливают пластины металла трубопровода из труб аварийного запаса или металла, подвергнутого предварительной термообработке, подвергают их искусственному деформационному старению с различной пластической деформацией, изготавливают из пластин образцы, которые подвергают механическим испытаниям, согласно изобретению из нормативно-технической документации, действующей на момент строительства исследуемого трубопровода, на основании анализа фактического пространственного положения трубопровода, и его конструктивных параметров определяют участки трубопровода с максимальным уровнем окружных напряжений, из этих участков изготавливают образцы, по результатам испытаний которых определяют значения параметров механического состояния металла трубопровода, по результатам испытания образцов металла, изготовленных из пластин, определяют значения выбранных параметров механических свойств металла трубопровода, для каждого выбранного параметра механических свойств металла трубопровода устанавливают аппроксимированную функциональную зависимость его от величины пластической деформации металла трубопровода, для каждого выбранного параметра механических свойств металла трубопровода по этим аппроксимированным функциональным зависимостям и значениям соответствующих параметров механического состояния образцов металла, изготовленных из исследуемого трубопровода, определяют величину пластической деформации металла трубопровода, которую он имеет на момент исследования, для каждого выбранного параметра механических свойств металла трубопровода определяют коэффициент связи величины пластической деформации металла трубопровода со временем работы трубопровода, на основании которого, а также параметров аппроксимированной функциональной зависимости величины соответствующего параметра механических свойств металла трубопровода от величины его пластической деформации, и величины заданного нормативного показателя соответствующего параметра механических свойств исследуемого металла определяют ресурс металла исследуемого трубопровода до достижения заданного нормативного показателя, для каждого выбранного параметра механических свойств металла трубопровода определяют величину остаточного ресурса как разность между ресурсом металла трубопровода до достижения заданного нормативного показателя и временем его эксплуатации на момент исследования, а в качестве остаточного ресурса металла исследуемого трубопровода принимают минимальный остаточный ресурс, соответствующий одному из выбранных параметров механических свойств металла трубопровода. The problem is achieved in that in the method for determining the residual resource of the metal of the main pipeline, which consists in the fact that they produce plates of the pipeline metal from emergency stock pipes or metal subjected to preliminary heat treatment, subject them to artificial deformation aging with various plastic deformations, and make samples from the plates, which are subjected to mechanical tests according to the invention from the normative and technical documentation valid at the time of construction According to the analysis of the actual spatial position of the pipeline and its design parameters, sections of the pipeline with the maximum level of circumferential stresses are determined, samples are made from these sections, the test results of which determine the values of the parameters of the mechanical state of the pipeline metal, according to the test results of metal samples made from the plates, determine the values of the selected parameters of the mechanical properties of the pipeline metal, for each of the selected parameter of the mechanical properties of the metal of the pipeline, an approximated functional dependence of it on the value of the plastic deformation of the metal of the pipeline is established, for each selected parameter of the mechanical properties of the metal of the pipeline, the magnitude of the plastic deformation is determined from these approximated functional dependences and the values of the corresponding parameters of the mechanical state of the metal samples made from the studied pipeline metal pipeline that he has on the moment of investigation, for each selected parameter of the mechanical properties of the metal of the pipeline, the relationship coefficient of the value of the plastic deformation of the metal of the pipeline with the operating time of the pipeline is determined, based on which, as well as the parameters of the approximated functional dependence of the value of the corresponding parameter of the mechanical properties of the metal of the pipeline on the value of its plastic deformation, and the value of the specified standard indicator of the corresponding parameter of the mechanical properties of the studied met Alla determines the metal resource of the pipeline under study until a specified standard indicator is reached, for each selected parameter of the mechanical properties of the pipeline metal, the residual resource is determined as the difference between the pipeline metal resource until the specified standard indicator is reached and its operating time at the time of the study, and as the residual metal resource of the studied pipelines take the minimum residual life corresponding to one of the selected parameters iCal properties of the metal pipe.
Наибольшее влияние на изменение механических свойств при эксплуатации магистральных трубопроводов оказывает уровень действующих напряжений. The greatest influence on the change in mechanical properties during the operation of trunk pipelines is exerted by the level of acting stresses.
При этом основными силовыми факторами, действующими на трубопровод, являются нагрузки, обусловленные внутренним давлением, изгибающим моментом, температурой трубопровода и давлением грунта. Изменение внешних и внутренних силовых факторов приводит к тому, что на определенных участках магистрального трубопровода изменяется уровень напряженного состояния и, соответственно, его положение. In this case, the main force factors acting on the pipeline are the loads due to internal pressure, bending moment, pipeline temperature and soil pressure. A change in external and internal force factors leads to the fact that in certain sections of the main pipeline the level of the stress state and, accordingly, its position change.
Поэтому одной из задач предлагаемого способа является определение наиболее нагруженных участков трубопровода. Для этого в предлагаемом способе измеряют отклонение исследуемого трубопровода от проектного положения, а расчетным путем выбирают его более нагруженные участки. Therefore, one of the objectives of the proposed method is to determine the most loaded sections of the pipeline. To do this, in the proposed method, the deviation of the studied pipeline from the design position is measured, and its more loaded sections are selected by calculation.
Вырезку металла из магистрального трубопровода производят из наиболее нагруженных участков, на которых ожидается наибольшее изменение механических свойств основного металла трубы. В предлагаемом способе остаточный ресурс определяется только для основного металла трубы, не имеющего строительно-монтажных и коррозионных дефектов. The metal cutting from the main pipeline is made from the most loaded sections, where the greatest change in the mechanical properties of the base metal of the pipe is expected. In the proposed method, the residual life is determined only for the base metal of the pipe that does not have construction and corrosion defects.
Механические свойства металла труб магистральных трубопроводов строго регламентированы нормативными показателями, выбор которых был обусловлен многолетним эксплуатационным опытом. В процессе эксплуатации трубопроводов за счет деформационного старения изменяются пластические и вязкие свойства металла, прочностные показатели практически остаются неизмененными. Пластические и вязкие свойства металла определяются отношением предела текучести к временному сопротивлению (σS/σB), относительным удлинением (δ), ударной вязкостью с острым (KCV) и круглым (KCU) надрезом при соответствующих температурах испытания, процентом волокна в изломе полнотолщинного образца DWTT. Следует отметить, что за весь период действия нормативных показателей значения параметров механических свойств металла (σS/σВ) и (δ) не изменились, а значение (ан KCU) изменилось незначительно. Изменения остальных показателей связано с проблемой ликвидации лавинных (протяженных) разрушений на мощных магистральных газопроводах. Поэтому выбор параметров механических свойств металла для определения остаточного ресурса является актуальной технической задачей. На выбор параметров механических свойств металла исследуемого трубопровода влияют диаметр трубопровода; внутреннее давление; вид транспортируемого продукта, а в некоторых случаях толщина стенки использованных труб.The mechanical properties of the metal of the pipes of the main pipelines are strictly regulated by regulatory indicators, the choice of which was due to many years of operational experience. During the operation of pipelines due to deformation aging, the plastic and viscous properties of the metal change, and the strength indicators practically remain unchanged. The plastic and viscous properties of a metal are determined by the ratio of yield strength to tensile strength (σ S / σ B ), elongation (δ), impact strength with a sharp (KCV) and round (KCU) notch at the corresponding test temperatures, the percentage of fiber in the fracture of a full-thickness sample DWTT. It should be noted that over the entire period of validity of the normative indicators, the values of the parameters of the mechanical properties of the metal (σ S / σ B ) and (δ) did not change, and the value (and n KCU ) changed slightly. Changes in other indicators are associated with the problem of eliminating avalanche (extended) damage on powerful gas pipelines. Therefore, the choice of the parameters of the mechanical properties of the metal to determine the residual life is an urgent technical problem. The choice of parameters of the mechanical properties of the metal of the studied pipeline is affected by the diameter of the pipeline; internal pressure; type of transported product, and in some cases the wall thickness of the used pipes.
При выборе металла могут быть использованы трубы аварийного запаса, а при их отсутствии - исследуемый металл, подвергнутый соответствующей термообработке. Может также быть использован любой другой известный способ восстановления свойств металла, которые он имел до начала эксплуатации трубопровода. Искусственное деформационное старение металла с разной степенью пластической деформации пластин металла трубопровода из труб аварийного запаса или металла, подвергнутого предварительной термообработке, является моделированием реальных процессов, длительное время происходящих в металле трубопровода в процессе его эксплуатации. Изготовление и испытание образцов производят в соответствии с действующими ГОСТами и не требует использования специального оборудования. When choosing a metal, emergency stock pipes can be used, and in their absence, the metal under study, subjected to appropriate heat treatment. Can also be used any other known method of restoring the properties of the metal, which he had before the start of operation of the pipeline. Artificial strain aging of a metal with varying degrees of plastic deformation of a plate of a pipeline metal from emergency stock pipes or metal subjected to preliminary heat treatment is a simulation of real processes that take place in the pipeline metal for a long time during its operation. Production and testing of samples is carried out in accordance with applicable state standards and does not require the use of special equipment.
Аппроксимация функциональной зависимостью экспериментальных данных каждого выбранного параметра механических свойств металла, подвергнутого искусственному деформационному старению, позволяет не только повысить точность, особенно в случае его нелинейного изменения, при определении, но и получить конкретное значение ресурса металла исследуемого трубопровода. The functional dependence of the experimental data on each selected parameter of the mechanical properties of a metal subjected to artificial strain aging allows not only to increase the accuracy, especially in the case of non-linear changes in the determination, but also to obtain a specific value of the metal resource of the studied pipeline.
По результатам механических испытаний исследуемого металла и полученным аппроксимированным функциональным зависимостям для каждого выбранного параметра механических свойств определяют величину пластической деформации металла исследуемого трубопровода в процессе его эксплуатации. Для каждого параметра механических свойств эта величина может различаться, что обусловлено разбросом механических свойств металла трубы и разной чувствительностью параметров к величине пластической деформации в магистральном трубопроводе. According to the results of mechanical tests of the studied metal and the obtained approximated functional dependences for each selected parameter of the mechanical properties, the value of plastic deformation of the metal of the studied pipeline in the process of its operation is determined. For each parameter of mechanical properties, this value may differ, due to the spread of the mechanical properties of the pipe metal and the different sensitivity of the parameters to the value of plastic deformation in the main pipeline.
Необходимость определения величины пластической деформации обусловлена тем, что только с помощью ее для каждого параметра механических свойств можно установить связь между величиной пластической деформации металла исследуемого трубопровода и временем его эксплуатации. При этом в предлагаемом способе на основании линейной теории суммирования повреждений используется линейная зависимость между этими величинами. Возможно также использование нелинейной функциональной зависимости между величиной деформации металла исследуемого трубопровода и его временем эксплуатации. Для этого необходимо проведение исследований металла для нескольких отрезков времени эксплуатации трубопровода. The need to determine the magnitude of plastic deformation is due to the fact that only with its help for each parameter of mechanical properties can we establish a relationship between the magnitude of the plastic deformation of the metal of the studied pipeline and the time of its operation. Moreover, in the proposed method, on the basis of the linear theory of summing damage, a linear relationship between these values is used. It is also possible to use a nonlinear functional relationship between the magnitude of the deformation of the metal of the studied pipeline and its operating time. To do this, it is necessary to conduct metal research for several periods of pipeline operation time.
Предельным состоянием металла исследуемого трубопровода следует считать время эксплуатации, при котором один из выбранных параметров механических свойств в металле достигнет нормативного значения. Определение этого срока ресурса металла эксплуатируемого трубопровода осуществляют по аппроксимирующему уравнению для каждого параметра механических свойств, коэффициенту связи величины пластической деформации металла трубопровода со временем работы трубопровода и нормативным значением этого параметра. Разность между ресурсом эксплуатации металла и временем работы трубопровода на момент его исследования определяет остаточный ресурс металла трубопровода для каждого выбранного параметра механических свойств. В качестве остаточного ресурса безопасной работы металла исследуемого трубопровода принимают минимальное значение из ряда величин, определенных для каждого выбранного параметра механических свойств металла. The limiting state of the metal of the studied pipeline should be considered the operating time at which one of the selected parameters of the mechanical properties in the metal will reach the standard value. The determination of the metal resource life of the operated pipeline is carried out according to the approximating equation for each parameter of the mechanical properties, the coefficient of connection of the plastic strain of the metal of the pipeline with the time of the pipeline and the standard value of this parameter. The difference between the life of the metal and the time of the pipeline at the time of its study determines the residual resource of the metal of the pipeline for each selected parameter of mechanical properties. As the residual resource of safe operation of the metal of the studied pipeline, the minimum value from a series of values determined for each selected parameter of the mechanical properties of the metal is taken.
Предлагаемый способ определения остаточного ресурса металла магистрального трубопровода осуществляют последовательным выполнением следующих операций. The proposed method for determining the residual metal resource of the main pipeline is carried out by sequentially performing the following operations.
Для магистрального трубопровода между компрессорными станциями, протяженностью 136 км, изготовленного из труб стали Х60, диаметром 1020 мм, толщиной стенки 14 мм и 16 мм, по проектной, исполнительной и технической документации, производят предварительный выбор нагруженных участков трубопровода, к которым относятся, например, участки: всплывшие, вышедшие на поверхность земли, обвалованные; вертикально выпуклые и крутоизогнутые; переходы через водные преграды, вантовые переходы, воздушные балочные переходы. For the main pipeline between compressor stations, 136 km long, made of X60 steel pipes with a diameter of 1020 mm, a wall thickness of 14 mm and 16 mm, according to the design, executive and technical documentation, a preliminary selection of the loaded sections of the pipeline, which include, for example, sections: surfaced, emerging on the surface of the earth, bunded; vertically convex and steeply curved; transitions through water barriers, cable-stayed transitions, air beam transitions.
По результатам анализа этих документов выбирают, например, 11 более нагруженных участков. На выбранных участках, например, при помощи навигационных приемников типа GPS12XL и системы C-SCAN2000 или другого приемлемого для решения поставленной задачи оборудования, определяют фактическое пространственное положение трубопровода и его отклонение от проектного положения. Затем выбирают участки с максимальным отклонением пространственного положения трубопровода, число таких участков, например, равно пяти. Для уточнения фактического положения трубопровода производят геодезические измерения на этих выбранных участках. According to the results of the analysis of these documents, for example, 11 more loaded sections are selected. In selected areas, for example, using GPS12XL navigation receivers and the C-SCAN2000 system or other equipment acceptable for solving the task, the actual spatial position of the pipeline and its deviation from the design position are determined. Then select the sections with the maximum deviation of the spatial position of the pipeline, the number of such sections, for example, is five. To clarify the actual position of the pipeline, geodetic measurements are made in these selected sections.
По экспериментальным данным определяют, например, графическим способом упругую линию изгиба трубы. Из анализа пространственного положения трубы для каждого участка выбирают зону равномерного (чистого) изгиба. Определяют ее длину и максимальную стрелу изгиба, а фактический радиус изгиба находят по формуле
где L - длина зоны чистого изгиба;
fГ - стрела изгиба трубопровода в горизонтальной плоскости;
fВ - стрела изгиба в вертикальной плоскости.According to experimental data, for example, the elastic bending line of the pipe bend is determined, for example, by graphic means. From the analysis of the spatial position of the pipe for each section, choose a zone of uniform (clean) bending. Its length and maximum bending arrow are determined, and the actual bending radius is found by the formula
where L is the length of the zone of pure bending;
f G - the arrow of the bend of the pipeline in the horizontal plane;
f In - an arrow of a bend in the vertical plane.
Уровень окружных напряжений на каждом выбранном участке трубопровода определяют по формуле
где р - внутреннее давление на участке трубопровода;
DТ - наружный диаметр трубы;
S - толщина стенки трубы;
μ = 0,3 - коэффициент Пуассона;
Е = 21000 кг/мм2 - модуль упругости металла трубы;
ρпр - проектный радиус изгиба трубы.The level of circumferential stresses at each selected section of the pipeline is determined by the formula
where p is the internal pressure in the pipeline;
D T - the outer diameter of the pipe;
S is the pipe wall thickness;
μ = 0.3 - Poisson's ratio;
E = 21000 kg / mm2 - modulus of elasticity of the pipe metal;
ρ CR - design bending radius of the pipe.
Оценку напряженного состояния выбранных участков можно проводить любым другим известным, приемлемым для решения технической задачи способом. Assessment of the stress state of selected sites can be carried out by any other known method acceptable for solving a technical problem.
По результатам оценки уровня напряжений выбирают наиболее нагруженные участки (с максимальными напряжениями), из которых производят вырезку катушек для исследования металла. Based on the results of assessing the level of stresses, the most loaded sections (with maximum stresses) are selected, from which coils are cut for metal research.
В качестве основных нормативно-технических параметров механических свойств металла выбирают, например, следующие параметры, действовавшие на момент строительства трубопровода: отношение предела текучести к временному сопротивлению σS/σB≤ 0,80; относительное удлинение δ ≥ 20%; ударная вязкость образцов с острым надрезом KCV при минимальной температуре эксплуатации трубопровода 0oС ан ≥ 3 кг•м/см2; для оценки хрупкого перехода металла определяют ударную вязкость образцов KCV при температуре минус 40oС.As the main regulatory and technical parameters of the mechanical properties of the metal, for example, the following parameters were selected which were in force at the time of the pipeline construction: the ratio of the yield strength to the temporary resistance σ S / σ B ≤ 0.80; elongation δ ≥ 20%; impact strength of specimens with a sharp notch KCV at a minimum operating temperature of the pipeline 0 o C and n ≥ 3 kg • m / cm 2 ; to assess the brittle transition of the metal determine the impact strength of the KCV samples at a temperature of minus 40 o C.
Из металла труб аварийного запаса или металла трубопровода, подвергнутого термообработке, изготовляют прямоугольные пластины, ориентированные по длине в поперечном направлении. Ширину пластины выбирают с учетом возможности изготовления нескольких образцов на растяжение и ударный изгиб. Для определения степени пластической деформации используют сетку, нанесенную на поверхность пластин. Прямоугольные пластины подвергают деформации растяжения из расчета получения 2%, 4%, 6%, 8% и 10% остаточного удлинения. Деформированные пластины термообрабатывают при температуре 250±10oС в течение 1 часа и впоследствии охлаждают вместе с печью. После термообработки из этих пластин металла и металла исследуемого трубопровода изготовляются образцы на растяжение по ГОСТ 1497-78 и ударный изгиб по ГОСТ 9554-78 и проводят стандартные механические испытания.Rectangular plates oriented along the length in the transverse direction are made from the metal of the emergency reserve pipes or the metal of the pipeline subjected to heat treatment. The width of the plate is selected taking into account the possibility of manufacturing several samples in tension and shock bending. To determine the degree of plastic deformation using a grid deposited on the surface of the plates. Rectangular plates are subjected to tensile strain in the calculation of 2%, 4%, 6%, 8% and 10% residual elongation. The deformed plates are heat treated at a temperature of 250 ± 10 o C for 1 hour and subsequently cooled together with the furnace. After heat treatment from these plates of metal and metal of the studied pipeline, tensile specimens are made in accordance with GOST 1497-78 and shock bending in accordance with GOST 9554-78 and standard mechanical tests are carried out.
Результаты механических испытаний приведены в таблице 1. The results of the mechanical tests are shown in table 1.
Как видно из таблицы 1, за время эксплуатации трубопровода произошло снижение пластических и вязких свойств металла. As can be seen from table 1, during the operation of the pipeline there was a decrease in the plastic and viscous properties of the metal.
Статистическая обработка экспериментальных данных показывает, что они хорошо аппроксимируются полиномом первой или второй степени в виде следующих формул:
у = а•ε + b, (4)
y = a•ε2+b•ε+c, (5)
где у - параметр механических свойств (σS/σB, δ, 
ε - величина пластической деформации;
а, b, с - коэффициенты уравнений.Statistical processing of experimental data shows that they are well approximated by a polynomial of the first or second degree in the form of the following formulas:
y = a • ε + b, (4)
y = a • ε 2 + b • ε + c, (5)
where y is the parameter of mechanical properties (σ S / σ B , δ,
ε is the value of plastic deformation;
a, b, c are the coefficients of the equations.
Постоянные коэффициенты (а, b и с) определяют на вычислительной машине по экспериментальным данным методом наименьших квадратов с коэффициентом корреляции не менее 0,98. Constant coefficients (a, b, and c) are determined on a computer from experimental data using the least square method with a correlation coefficient of at least 0.98.
Аппроксимирующие функциональные зависимости, полученные по экспериментальным данным, имеют следующий вид: отношение предела текучести к временному сопротивлению:
σS/σB = -0,0148•ε2+0,151•ε+0,595, (6)
относительное удлинение:
δ = -1,99•ε+30,95, (7)
ударная вязкость образцов KCV при 0oС:
ударная вязкость образцов KCV при минус 40oС:
Для наглядности на фиг.1-3 приведены экспериментальные данные изменения параметров механических свойств металла труб аварийного запаса или металла, подвергнутого предварительной термообработке, от степени пластических деформаций.The approximating functional dependences obtained from the experimental data have the following form: the ratio of yield strength to temporary resistance:
σ S / σ B = -0.0148 • ε 2 + 0.151 • ε + 0.595, (6)
relative extension:
δ = -1.99 • ε + 30.95, (7)
Impact strength of KCV samples at 0 o С:
impact strength of KCV samples at minus 40 o C:
For clarity, figure 1-3 shows the experimental data on changes in the parameters of the mechanical properties of the metal pipe emergency stock or metal subjected to preliminary heat treatment, the degree of plastic deformation.
На фиг. 1 приведен график изменения и аппроксимированная функциональная зависимость отношения предела текучести к временному сопротивлению (σS/σB) от величины деформационного старения (ε).
На фиг. 2 приведен график изменения и аппроксимированная функциональная зависимость относительного удлинения (δ) от величины деформационного старения (ε).
На фиг. 3 приведен график изменения и аппроксимированная функциональная зависимость ударной вязкости образцов с острым надрезом (аН KCV) для разных температур испытания от величины деформационного старения (ε).
Из таблицы 1 выбирают данные соответствующего параметра механического состояния металла (у1) из действующего трубопровода. Выбранное значение используют для нахождения деформации (ε1), которую имеет трубопровод на момент исследования.In FIG. Figure 1 shows a graph of the change and an approximated functional dependence of the ratio of yield strength to temporary resistance (σ S / σ B ) on the value of strain aging (ε).
In FIG. Figure 2 shows the graph of the change and the approximated functional dependence of the elongation (δ) on the value of strain aging (ε).
In FIG. Figure 3 shows the graph of the change and the approximated functional dependence of the toughness of specimens with a sharp notch (a Н KCV ) for different test temperatures on the value of strain aging (ε).
From table 1, select the data of the corresponding parameter of the mechanical state of the metal ( 1 ) from the existing pipeline. The selected value is used to find the strain (ε 1 ) that the pipeline has at the time of the study.
Для уравнения (4) по формуле:
ε1 = (y1-b)/a. (10)
Для уравнения (5) по формуле:
Из условия линейного суммирования повреждений за время эксплуатации металла определяют коэффициент связи величины пластической деформации со временем работы трубопровода:
K = TO/ε1, (12)
где То = 26 лет - время эксплуатации трубопровода на момент исследования.For equation (4) by the formula:
ε 1 = (y 1 -b) / a. (10)
For equation (5) by the formula:
From the condition of linear summation of damages during the operation of the metal, the relationship coefficient of the plastic strain value with the pipeline operation time is determined:
K = T O / ε 1 , (12)
where T o = 26 years is the pipeline operating time at the time of the study.
В таблице 2 приведены данные по расчету ε1 и К для всех параметров механического состояния металла.Table 2 shows the calculation data for ε 1 and K for all parameters of the mechanical state of the metal.
Общее время эксплуатации трубопровода (его ресурс) до достижения нормативного показателя [у]н для уравнения (4) определяют по формуле:
Т=К•[b-[у]н]/а, (13)
где [у]н - нормативное значение следующих параметров 
T = K • [b- [y] n ] / a, (13)
where [y] n is the normative value of the following parameters
Для уравнения (5) время эксплуатации трубопровода определяют по формуле:
Остаточный ресурс работы трубопровода определяют по формуле:
[Т]=Т-То. (15)
Остаточный ресурс металла труб трубопровода, рассчитанный по формуле (13) и (14), приведен в таблице 3.For equation (5), the operating time of the pipeline is determined by the formula:
The residual life of the pipeline is determined by the formula:
[T] = TT about . (fifteen)
The residual metal resource of the pipeline pipes, calculated by the formula (13) and (14), are shown in table 3.
Учитывая, что минимальная температура эксплуатации трубопровода составляет 0oС, минимальный его остаточный ресурс принимают равным 19,6 годам.Given that the minimum operating temperature of the pipeline is 0 o C, its minimum residual life is taken equal to 19.6 years.
Применение операций предлагаемого способа позволяет обеспечить достоверность оценки остаточного ресурса металла магистрального трубопровода, в том числе отработавшего амортизационный срок, за счет учета факторов, вызывающих деформационное старение металла действующего трубопровода. The application of the operations of the proposed method allows to ensure the reliability of the assessment of the residual metal resource of the main pipeline, including the spent depreciation period, by taking into account factors that cause deformation aging of the metal of the existing pipeline.
Выбор в предлагаемом способе нескольких параметров механических свойств, чувствительных к процессу деформационного старения, позволяет отказаться от известной практики качественной, косвенной оценки величины остаточного ресурса металла и перейти к прямой, количественной оценке величины как остаточного ресурса, так и всего ресурса металла, не имеющего строительно-монтажных и коррозионных дефектов. The choice in the proposed method of several parameters of mechanical properties that are sensitive to the process of strain aging allows you to abandon the well-known practice of qualitative, indirect estimation of the residual resource of the metal and go to a direct, quantitative assessment of the value of both the residual resource and the entire metal resource that does not have building mounting and corrosion defects.
Использование предлагаемого способа на магистральных трубопроводах, отработавших амортизационный срок (33 года), позволяет обоснованно установить дополнительный амортизационный срок (период), в течение которого на исследуемом трубопроводе в соответствии с действующим регламентом эксплуатирующей организацией проводятся работы по диагностике (выявлению дефектов) и ремонту поврежденного металла. Using the proposed method on the main pipelines that have worked out the depreciation period (33 years) makes it possible to reasonably establish an additional depreciation period (period), during which the exploration organization carries out diagnostics (detection of defects) and repair of damaged metal in accordance with the current regulations of the operating organization .
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002105603/28A RU2221231C2 (en) | 2002-03-05 | 2002-03-05 | Procedure establishing residual life time of metal of main pipe-line |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002105603/28A RU2221231C2 (en) | 2002-03-05 | 2002-03-05 | Procedure establishing residual life time of metal of main pipe-line |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002105603A RU2002105603A (en) | 2003-11-27 |
| RU2221231C2 true RU2221231C2 (en) | 2004-01-10 |
Family
ID=32090782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002105603/28A RU2221231C2 (en) | 2002-03-05 | 2002-03-05 | Procedure establishing residual life time of metal of main pipe-line |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2221231C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2514822C2 (en) * | 2012-06-15 | 2014-05-10 | Закрытое Акционерное Общество "Корпоративный институт электротехнического приборостроения "Энергомера" | Method to monitor internal corrosive changes of manifold pipeline and device for its realisation |
| RU2553715C1 (en) * | 2014-05-05 | 2015-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный техинческий унивреситет" | Magnetic-noise test method of state of strength of load-carrying structures from ferromagnetic materials |
| RU2730541C1 (en) * | 2019-12-06 | 2020-08-24 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Method for prediction of pipeline failure rate |
-
2002
- 2002-03-05 RU RU2002105603/28A patent/RU2221231C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SHABUNEVICH V.I., NONDESTR TEST EVAL, 1995, v.12, p. 211-218. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2514822C2 (en) * | 2012-06-15 | 2014-05-10 | Закрытое Акционерное Общество "Корпоративный институт электротехнического приборостроения "Энергомера" | Method to monitor internal corrosive changes of manifold pipeline and device for its realisation |
| RU2553715C1 (en) * | 2014-05-05 | 2015-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный техинческий унивреситет" | Magnetic-noise test method of state of strength of load-carrying structures from ferromagnetic materials |
| RU2730541C1 (en) * | 2019-12-06 | 2020-08-24 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Method for prediction of pipeline failure rate |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7992449B1 (en) | Method for assessment of cable strength and residual life | |
| Parkins et al. | Stress corrosion cracking characteristics of a range of pipeline steels in carbonate-bicarbonate solution | |
| US6460012B1 (en) | Nonlinear structural crack growth monitoring | |
| US20110054840A1 (en) | Failure prediction of complex structures under arbitrary time-serial loading condition | |
| CN112307608A (en) | Nonlinear fatigue damage life evaluation treatment method for austenitic stainless steel pipeline | |
| Caprili et al. | Evaluation of mechanical characteristics of steel bars by non-destructive Vickers micro-hardness tests | |
| RU2281482C2 (en) | Method to determine fire-resistance of compressed reinforced concrete building structure members | |
| RU2221231C2 (en) | Procedure establishing residual life time of metal of main pipe-line | |
| Liu et al. | Estimation of the stress level on a cross section of a reinforced concrete beam via Acoustic emission Intensity Distribution (AID) analysis | |
| Margetin et al. | Multiaxial fatigue criterion based on parameters from torsion and axial SN curve | |
| RU2339018C1 (en) | Method of metal residual life evaluation of operated steel pipes | |
| RU2139515C1 (en) | Method determining susceptibility of loaded material to injury and its service life | |
| RU2413195C1 (en) | Procedure for determination of remaining life of pipelines | |
| RU2350832C2 (en) | Method of increasing above-ground pipeline service life | |
| RU2207530C1 (en) | Method of monitoring article for determination of stressed deformed state by scattering magnetic fields | |
| RU2674570C1 (en) | Method for evaluating fire resistance of reinforced concrete slab with pinched contour | |
| RU2315971C1 (en) | Damage degree of object detecting method | |
| RU2654154C2 (en) | Method of determining the residual life of the pipelines | |
| Beskopylny et al. | Diagnostics of steel structures with the dynamic non-destructive method | |
| RU2354957C1 (en) | Method of evaluating tendency of alloys to stress-corrosion cracking | |
| RU2691751C1 (en) | Method of determining limit state of material of main gas pipelines | |
| RU2796240C1 (en) | Method for determining the degree of wear of equipment under the influence of corrosion | |
| Sanayei et al. | Multiaxial fatigue life assessment of a vertical-lift bridge connection using strain rosette data | |
| Brady et al. | Improvements to strain hardening exponent and the implications to failure pressure predictions | |
| RU2108560C1 (en) | Method determining residual resource of structure |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100306 |