Деградация механических свойств и структурно-фазового состояния металла труб магистрального газопровода при длительной эксплуатации в условиях Севера

Приведены результаты исследования структуры и механических свойств малоуглеродистой низколегированной стали трубы после хранения в полевых условиях и длительной эксплуатации в составе магистрального газопровода Республики Саха (Якутия). Показано, что протекающие на нанометровом масштабном уровне структурно-деградационные процессы приводят к деградации структуры и свойств на микрои макроуровнях. Показано, что метод АСМ при исследовании микроструктуры феррито-перлитной стали является единственным методом количественного определения шероховатости фазовых составляющих, характеристик границ зерен и регулярности структуры перлита, которые могут быть использованы для оценки степени поврежденности материала при длительной эксплуатации. Проведена оценка степени пластической деформации металла длительно эксплуатируемых труб магистрального газопровода, основанная на сравнительном анализе зависимости величины рекристаллизованных зерен металла до и после эксплуатации от степени предварительной пластической деформации. С применением предложенного способа проведена оценка остаточного ресурса металла магистрального газопровода после эксплуатации в условиях криолитозоны. Проведена расчетно-экспериментальная оценка прочностных свойств сталей, основанная на представлениях физики металлов и на экспериментальных данных структурных исследований. Проанализированы структурные факторы, влияющие на изменение прочностных свойств трубной стали при длительной эксплуатации.

1. Махутов Н.А., Лыглаев А.В., Большаков А.М. Хладостойкость (метод инженерной оценки). – Новосибирск: Издательство СО РАН, 2011. – 195 с.

2. Большаков А.М., Сыромятниковa А.С. Разрушения и повреждения объектов магистрального газопровода при длительной эксплуатации в условиях Арктики// Наука и образование. 2015. № 4 (80). C. 94–99.

3. Чухарева Н.В., Тихонова Т.В., Миронов С.А. Анализ причин аварийных ситуаций при эксплуатации магистральных трубопроводов в условиях Крайнего Севера в период с 2000 по 2010 г.г.// Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2011. № 3. С. 231–243.

4. Гумеров А.Г., Зайнуллин Р.С., Ямалеев К. М., Росляков А. В. Старение труб нефтепроводов. М.: Недра, 1995. – 218 с.

5. Филиппов Г.А., Ливанова О.В., Дмитриев В.Ф. Деградация свойств металла при длительной эксплуатации магистральных трубопроводов//Сталь. 2003. №2. С.84–87.

6. Нохрин А.В., Чувильдеев В.Н. Старение сталей труб магистральных газопроводов// Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2010. № 5. С.171–180.

7. Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Терещенко Н.А., Яковлева И.Л. Деградация структуры трубной стали при длительной эксплуатации в контакте с сероводородосодержащей средой// Физика металлов и металловедение. 2011. Т. 111. № 3. C. 290–303.

8. А.С. Сыромятникова. Деградация физикомеханического состояния металла труб магистрального газопровода при длительной эксплуатации в условиях криолитозоны// Физическая мезомеханика. 2014. T. 17. Вып. 2. C. 85–91.

9. Панин В.Е., Деревягина Л.С., Лебедев М.П., Сыромятникова А.С., Сурикова Н.С., Почивалов Ю.И., Овечкин Б.Б. Научные основы хладноломкости конструкционных сталей с кристаллической решеткой и деградации их структуры при эксплуатации в условиях отрицательных температур// Физическая мезомеханика. 2016. Т. 19. N 2. C. 5–14.

10. Сыромятникова А.С. Эксплуатационная деградация металла труб магистральных газопроводов Севера / А.С. Сыромятникова; отв. ред. М.П. Лебедев; Ин-т физ.-техн. проблем Севера СО РАН, Сев.-Вост. федер. ун-т. – Новосибирск: Издательство СО РАН, 2017. – 97 с.

11. Зуев Л. Б., Шляхова Г. В. О возможностях атомно-силовой микроскопии в металлографии углеродистых сталей // Материаловедение. 2014. N 7. С. 7–12.

12. Сыромятникова А.С., Гуляева Е.М., Попов В.И. Применение атомно-силовой микроскопии для исследования микроструктуры ферритоперлитных сталей// Вопросы материаловедения. 2014. N 1(77). C. 29–34.

13. Syromyatnikova, A.S., Gulyaeva, E.M. & Alekseeva, K.I. Computational-Experimental Estimation of Strength Properties of the Metal of LongOperating Gas Pipeline// Metal Science and Heat Treatment. 2016. Vol. 58. No 7-8. pp. 61–65.

14. Syromyatnikova, A.S., Gulyaeva, E.M. & Alekseeva, K.I. Estimation of the Degree of Plastic Deformation and the Remaining Life of Gas Main Pipes Having Operated for a Long Time// Russian Metallurgy (Metally). Vol. 2016. No. 10. pp. 1006– 1008.