Page 22 - Zmist-n2-2015

Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2015. – ¹ 2. – Physicochemical Mechanics of Materials

УДК 624.074:620.17
ФРАКТОГРАФІЧНІ ОЗНАКИ ЕКСПЛУАТАЦІЙНОЇ ДЕГРАДАЦІЇ
ЗВАРНИХ З’ЄДНАНЬ МАГІСТРАЛЬНИХ НАФТОГОНІВ
1 2 1
Г. В. КРЕЧКОВСЬКА , С. Р. ЯНОВСЬКИЙ , О. З. СТУДЕНТ ,
1
Г. М. НИКИФОРЧИН
1
Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, Львів;
2
Філія магістрального нафтопроводу “Дружба” ПАТ Укртранснафта, Львів
За результатами обстеження пошкоджених елементів нафтогону з осьовими зварни-
ми з’єднаннями проаналізовано найімовірніші осередки зародження руйнування та
механізми поширення тріщин під час тривалої експлуатації. З використанням гідро-
опресовування труби візуалізовані фрактографічні ознаки експлуатаційної деграда-
ції металу у вигляді розсіяної пошкодженості вздовж меж зерен та зниження опору
крихкому руйнуванню самих зерен. Розсіяну пошкодженість у стінці труби пов’яза-
ли з наводнюванням металу від внутрішньої її поверхні під час експлуатації.
Ключові слова: нафтогін, сталь, фрактографічний аналіз, механізм руйнування,
розпорошена пошкодженість.
Більшість магістральних нафтогонів вже вичерпали свій плановий ресурс,
тому ризик виникнення аварійних ситуацій постійно зростає. Щоб не допустити
їх, важливо діагностувати технічний стан металу тривало експлуатованих труб.
Основний чинник його деградації – корозійно-наводнювальний вплив ґрунтового
середовища з боку зовнішньої поверхні труби та транспортованого маркетинго-
вого продукту від її внутрішньої поверхні [1, 2]. Внаслідок деградації знижують-
ся фізико-механічні характеристики металу, зокрема енергоємність його руйну-
вання, та зростає схильність до тріщиноутворення.
Аналіз причин експлуатаційних руйнувань нафтогонів свідчить, що небез-
печні для цілісності конструкції тріщини зароджуються у зварних з’єднаннях.
Тому їх експертиза особливо актуальна. З іншого боку, фрактографічний аналіз
реальних пошкоджень дає можливість встановити осередки зародження тріщин,
механізм та енергоємність їх поширення, причини виникнення та якісно оцінити
кінетику руйнування [3, 4].
Об’єкт досліджень. Вивчали особливості руйнування труби зі сталі 10Г2С1
діаметром 529 та товщиною стінки 7 mm з осьовим зварним швом, експлуатова-
ної понад 45 років на магістральному нафтогоні. Характеристики її міцності і
пластичності, а також металу шва такі: σ В = 540; 570 MPa, σ 0,2 = 420; 428 MPa,
δ = 29,1; 26%, ψ = 63,2; 65,6%. Ударна в’язкість сталі (на зразках типу Менаже
2 2
10´5 mm у перерізі) 901 kJ/m , а металу шва 570 kJ/m . Зазначимо, що механічні
характеристики експлуатованої сталі і металу шва задовольняли вимоги регла-
ментувального документа ВТУ 06-ОС-58.
Для виявлення експлуатаційних пошкоджень трубу циклічно опресовували
водою під тиском 6,4 MPa аж до досягнення наскрізного руйнування після 2300
циклів. Для цього її герметизовану ділянку навантажували впродовж 3 min, під-
вищуючи в ній тиск води до 0,64 MPa, після чого знижували тиск і розвантажу-
вали її. Фрактографічні особливості поширення руйнування під час експлуатації та

Контактна особа: Г. В. КРЕЧКОВСЬКА, e-mail: galyna@ipm.lviv.ua
21