Page 47 - Zmist-n4-2015

Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2015. – ¹ 4. – Physicochemical Mechanics of Materials

УДК 620.191.33
ОЦІНЮВАННЯ ДОВГОВІЧНОСТІ ТРУБОПРОВОДУ
З ВНУТРІШНІМ ДЕФЕКТОМ ЗА ТРАНСПОРТУВАННЯ
ВОДЕНЬВМІСНОГО СЕРЕДОВИЩА

О. Л. БІЛИЙ
Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, Львів

Запропоновано метод оцінювання довговічності трубопровідних систем з еліптич-
ним внутрішнім дефектом за транспортування воденьвмісного середовища. Вико-
ристано критерії механіки руйнування для аналізу дефектів, що базуються на визна-
ченні безпечної та недопустимої глибин тріщиноподібного дефекту, а також на ос-
нові показника опірності елемента конструкції росту тріщини, який характеризуєть-
ся швидкістю зміни коефіцієнта інтенсивності напружень біля вершини тріщини під
час її росту в конструктивному елементі. Наведено приклади оцінювання довговіч-
ності живильних трубопровідних систем за внутрішнього тріщиноподібного дефекту.
Ключові слова: трубопровідні системи, воденьвмісні середовища, тріщиноподібні
дефекти, коефіцієнти інтенсивності напружень, показник опірності елемента
конструкції росту тріщини, пороговий і критичний розміри тріщини, довговічність
елемента конструкції.
На сьогодні доволі гостро стоїть проблема впливу воденьвмісного середови-
ща на сталеві трубопровідні системи через широке використання таких об’єктів
під час транспортування водню та воденьвмісних середовищ. За останнє десяти-
річчя помітно зросла кількість різноманітних публікацій у міжнародних та й віт-
чизняних виданнях [1–3] на цю тематику. Під час експлуатації на трубопровідні
системи впливає сумісна дія механічних навантажень і воденьвмісних середо-
вищ, що призводить до розвитку пошкоджуваності та виникненню тріщиноподіб-
них дефектів різної форми та геометрії, що збільшує ймовірність руйнування
об’єкта. Ці процеси також підсилюються через забруднення довкілля, яке спри-
чиняє появу в робочому середовищі нерегламентованих техногенних домішок та
додаткового непрогнозованого утворення тріщиноподібних дефектів у відпові-
дальних конструкціях [4, 5]. Це зумовлено погіршенням якості водопостачання
теплоелектростанцій (ТЕС), що найвідчутніше поблизу промислових центрів че-
рез потрапляння в середовище різноманітних відходів виробництва, внаслідок
чого забруднюються водоносії.
Нижче на прикладі живильних трубопроводів енергоблоків закритичного
тиску ТЕС різних типорозмірів (526×50; 467×45; 405×40 mm), виготовлених зі
сталі 16ГС, з тріщиноподібними дефектами різної конфігурації, дослідили їх без-
печну експлуатацію за впливу техногенних органічних домішок, який моделю-
ється різною об’ємною концентрацією водню в металі С Н(n) (1,97; 2,07; 2,20;
2,47 ppm). Науковим інструментарієм для дослідження пошкоджень є механіка
руйнування матеріалів [6] поряд з неруйнівними методами моніторингу об’єктів,
за допомогою яких можна зареєструвати, а потім шляхом математичного моде-
лювання відтворити конфігурацію існуючих дефектів.

Контактна особа: О. Л. БІЛИЙ, e-mail: bilorestl@gmail.com

46