автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Долговечность разнородных сварных соединений трубопроводных систем

На правах рукописи

ООЗ171574

ПОЯРКОВА ЕКАТЕРИНА ВАСИЛЬЕВНА

ДОЛГОВЕЧНОСТЬ РАЗНОРОДНЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ

Специальности 05 02 01 - «Материаловедение»

(машиностроение в нефтегазовой отрасли)

05 26 03 - «Пожарная и промышленная безопасность»

(нефтегазовая отрасль)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

о 5 КЮЧ 2003

Уфа-2008

003171574

Работа выполнена на кафедре «Машины и аппараты химических производств» Уфимского государственного нефтяного технического университета

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Кузеев Искандер Рустемович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Кушнаренко Владимир Михайлович,

кандидат технических наук, доцент Худяков Михаил Александрович

Ведущая организация «МЛТИ» - Российский государственный

технологический университет им К Э Циолковского

Защита диссертации состоится 27 июня 2008 года в 12-00 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212 289 05 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу 450062, Республика Башкортостан, г Уфа, ул Космонавтов, 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета

Автореферат разослан 23 мая 2008 года

Ученый секретарь совета

А В Лягов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Трубопроводные системы и оборудование нефтегазовой отрасли представляют собой сложные, чрезвычайно дорогостоящие и матсриалоемкие сооружения и, как правило, эксплуатируются в крайне тяжелых условиях Они подвергаются воздействию высоких и низких температур, статических, динамических и циклических нагрузок, коррозионно-активных сред, а зачастую и сочетанию указанных факторов Это существенно повышает технологическую и экологическую опасность конструкций и, как следствие, приводит к возрастанию требований по их долговечности. Широкое использование сварочных процессов при изготовлении таких конструкций значительно усложняет задачу обеспечения их. конструктивной прочности

Анализ причин аварийных разрушений трубопроводов показал, что основные повреждения, являющиеся зародышами усталостных трещин, накапливаются в кольцевых сварных соединениях, особенно после ручной дуговой сварки Такая сварка широко применяется для сооружения и ремонта трубопроводных систем, в процессе которых приходится сваривать стали, принадлежащие хотя и одной структурной группе, но все же различающиеся содержанием углерода и легирующих элементов

Планируемый и внеплановый ремонт трубопроводных систем нередко обусловлен неоднородностью металла конструктивных элементов, которой обладают разнородные сварные соединения из углеродистых и низколегированных сталей, выполненных сваркой плавлением Особую роль в работоспособности оборудования и трубопроводов, имеющих разнородные сварные соединения, играют мягкие и твердые прослойки сварных соединений. Под «мягкими прослойками» понимаются участки сварного соединения, имеющие пониженные прочностные характеристики по сравнению с таковыми для основного металла «Твердые прослойки» обладают повышенной прочностной характеристикой, но в большинстве случаев они менее пластичны и более склонны к хрупкому разрушению Таким сварным соединениям присуща и электрохимическая неоднородность, порождаемая теми же факторами, что и структурно-механическая неоднородность Поэтому обеспечение безопасности линейной части трубопроводов нефтегазовой отрасли, продление срока их службы во многом связано с проблемой повышения коррозионно-механической прочности сварных соединений

Существующие методы и подходы к оценке долговечности трубопроводов и нефтегазового оборудования, как правило, базируются на предположении однородности механических характеристик как в микро-, так и макрообъемах, что в ряде случаев может значительно завышать характеристику безопасности их эксплуатации в лучшем случае, а в худшем - привести к непредвиденным последствиям катастрофических раз-

рушений В связи с этим при оценке долговечности трубопроводных систем необходимо тщательно подходить к вопросам структурно-механической неоднородности конструктивных элементов, в особенности при их работе в агрессивной среде и циклическом нагружении

Цель работы - обеспечение безопасной эксплуатации трубопроводных систем на основании оценки долговечности сварных элементов с учетом структурных, механических, физических и электрохимических неоднородностей различных зон разнородных сварных соединений

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи.

1 Оценить неоднородность структурно-фазовых изменений одно- и разнородных сварных соединений, выполненных из углеродистых и низколегированных сталей

2 Установить закономерности изменения механических свойств и магнитных характеристик однородных и разнородных сварных соединений для оценки напряженно-деформированного состояния трубопроводных систем

3 Определить коррозионную сгойкость зон сварных соединений и влияние коррозии на механические характеристики сварных соединений из сталей повышенной прочности

4 Установить влияние уровня накопленных повреждений на параметры твердость, механические и магнитные характеристики разнородных сварных соединений сталей марок 09Г2ФБ и 1711 СУ

5 Уточнить механизм усталостного разрушения разнородных сварных соединений и оценить смену уровня деградации их структуры в условиях накопления повреждений по результатам фрактографического и мультифрактального анализов

6 Для обеспечения безопасной эксплуатации оценить долговечность разнородных сварных соединений трубопроводных систем при циклическом воздействии

Научная новизна

1 Установлено, что при сопряжегши труб из различных конструкционных материалов образующиеся сварные соединения, для которых характерно превышение разности углеродного эквивалента свариваемых сталей на 1%, следует относить к разнородным и учитывать при оценке долговечности трубопроводных систем для обеспечения безопасной эксплуатации

2 Определено, что циклическая долговечность разнородных сварных соединений в условиях повышения температуры в интервале от 100 до 200 °С снижается в 1,5-4 раза При этом существенное влияние на характер изменения технологической прочности конструктивных элементов, имеющих мягкие прослойки, оказывает коэффициент температурного разупрочнения металла

3 Для разнородных сварных соединений экспериментально доказана информативность мультифрактальной параметризации при оценке процессов структурных изменений, происходивших при накоплении повреждений в условиях усталостных на-гружений

4 Установлено, что при сварке материалов с различными физико-механическими свойствами большая степень локализации пластических деформаций проявляется в зоне термического влияния металлов, обладающих более высокими прочностными свойствами Сосредоточение накопленной энергии в зоне термического влияния менее прочного материала свариваемой пары приводит к охрупчиванию металла соединения

Практическая ценность Результаты исследований, представленные в работе, используются при чтении курсов лекций по дисциплинам «Физико-механические процессы сварки» и «Прочность сварных конструкций» студентам Орского гуманитарно-технологического института специальности 15 05 01 «Материаловедение в машиностроении» (специализация 22 - «Теория и технология сварочных процессов новых металлических материалов») и в дипломном проектировании

Реализация результатов Разработанные соискателем рекомендации по сварке разнородных материалов конструктивных элементов трубопроводных систем с целью повышения сроков безопасной эксплуатации и обеспечения долговечности данного оборудования используются на предприятиях ОАО «Орскнефтеоргсинтез» и ОАО «Ор-ский машиностроительный завод» (Трубная металлургическая компания) для ремонта нефтегазового оборудования

Апробация работы Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях республиканской научно-технической конференции «Проблемы машиноведения и критических технологий в машиностроительном комплексе Республики Башкортостан» (г Уфа, 2006 г ), итоговой научно-практической конференции преподавателей и студентов ОГТИ (г Орск, 2007, 2008 г ), V Международной научной конференции «Прочность и разрушение материалов и конструкций» (г Оренбург, 2008 г ), V Всероссийской конференции «Механика микронеоднородных материалов и разрушение» (г Екатеринбург, 2008 г)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 2 статьи в ведущих рецензируемых журналах

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, 2 приложений, списка использованной литературы из 127 наименований Работа изложена на 173 страницах машинописного текста, включая 55 рисунков, 19 таблиц

Автор благодарит за поддержку данной работы Кузеева И Р и Грызунова В И, за помощь в подготовке, моделировании и проведении экспериментов Волошина А В, Барбаева В И, Агапова ДВ, Наумкина ЕА, а также Демьяненко С Г, Трякину НЮ, Приймак ЕЮ, Закирничную ММ за советы, ценные указания и полезные дискуссии, которые позволили существенно улучшить содержание работы

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована ее актуальность, сформулированы цель и основные задачи исследования.

В первой главе проведены анализ и изучение особенностей сваривания разнородных сталей Установлено, что решающее влияние на свариваемость разнородных металлов оказывает металлургическая совместимость, которая определяется взаимной растворимостью соединяемых металлов и в жидком, и в твердом состоянии, а также образованием хрупких химических соединении - интерметаллидов Взаимная растворимость элементов зависит от подобия кристаллических решеток растворителя и растворяемого компонента, от разницы в атомных радиусах компонентов, от величины электроотрицателыюсти, характеризующей энергию связи между двумя элементами

Характерной особенностью сварных соединений разнородных сталей являются структурная, физико-механическая и электрохимическая неоднородности Изменение структуры сплавляемых металлов бывает настолько сильным, что существенно снижаются их статическая и циклическая прочность, а также пластичность В результате совместного действия термических и рабочих напряжений от давления, а также остаточных сварочных напряжений и при наличии хрупких прослоек в соединении может произойти преждевременное (аварийное) разрушение сварного соединения, которое в свою очередь повлечет за собой пагубные последствия Указанные факторы оказывают заметное влияние на выбор материалов конструкции, технологию ее изготовления и эксплуатационную долговечность Наиболее обстоятельно эти проблемы рассмотрены в работах Калинина Б П, Шамгуна В К, Перегуды В Л, Земзина В Н, Бакши О А, Петрова Г Л, Гонсеровского Ф Г, Рябова В Р, Рабкина Д М, Слиозберга С К Также за последнее время опубликовано много новых работ, посвященных различным вопросам этой проблемы, наиболее интересны труды Ячинского А А , Вотинова А В , Иванай-ского А А, Антипова 10 Н, Мусиенко А М

При оценках прочности и долговечности трубопроводных систем рассматривались наиболее вероятные схемы разрушения, и в этой связи проведен анализ статистических данных аварий, результаты которого представлены на рисунке 1. Было выявлено, что наиболее весомый вклад в совокупность причин разрушений вносит качество

исполнения строительно-монтажных работ, к которым можно отнести неоднородности и дефекты сварных соединений.

Рисунок 1- Долевой вклад различных факторов в интенсивность аварий на трубопроводах

В связи с этим, для обеспечения безопасной эксплуатации трубопроводных сис-j тем и предотвращения аварийных ситуаций, необходимо проводить расчеты на долго-_ вечность сварных элементов, учитывая при этом влияние образующихся структурных, механических, физических и электрохимических неоднородностей различных зон раз, нородных сварных соединений.

Во второй главе описаны предмет и методики исследования. Для выявления | микроструктурных неоднородностей и проведения фрактографического анализа ис-| пользованы оптический микроскоп МИМ-7 и электронный низковакуумный энерго-| дисперсионный сканирующий анализатор JEOL JSM - 6460 LV (фирмы OXFORD In-| struments) при ускоряющем напряжении 25 кВ (Лаборатория электронной микроскопии ЮУрГУ, г. Челябинск). Для определения механической неоднородности в сварных соединениях приведены методики измерения и определения твердости, микротвердости,

■ механических характеристик прочности и пластичности. Для исследования распреде-

■ ления физических свойств по сварному соединению в одно- и разнородных соединениях использованы методики определения обобщенных магнитных свойств (коэрцитив-

: пой силы), а также напряженности магнитного поля и его составляющих. В качестве I методики для выявления электрохимической неоднородности в различных зонах сварного соединения использован гравиметрический метод определения коррозионной стойкости. Испытания на ударную вязкость и малоцикловую усталость - выполнены по стандартным методикам. Исследования деградации структуры поверхности изломов I сварного соединения в процессе накопления усталостных повреждений проведены ме-i тодом мультифрактальной параметризации, в основании которой лежит количественное описание конфигурации исследуемых структур в целом в рамках системного под-

п Внешние и антропогенные механические воздействия 12% а Подземная коррозии. 12%

□ Стресс-коррозия. 10%

□ Атмосферная коррозия, 2% ,2% ■ Внутренняя коррозия, 3%

п Производственные факторы, 10% ■ качество строительно-монтажных работ. 18%

□ Испытания трубопровода. 3%

,0% ■ Конструктивно-технологические факторы, 7% Н Природные факторы и воздействия, 7%

□ Уровень технической эксплуатации. 7%

о Отказы, аварии, имевшие место в прошлом, 9%

хода, основанное на теории фракталов Б Б Мандельброта Расчет мультифрактальных характеристик осуществлен с помощью программы МП1Бгогп, разработанной профессором Г В Встовским в ИМЕТ им А А Байкова РАН и любезно предоставленной для исследования Оценка циклической долговечности разнородных сварных конструктивных элементов, имеющих мягкие прослойки, производилась по коэффициенту несущей способности фс с использованием степенного закона Бэсквина (1907 г), модифицированного Когаевым В П, Гусенковым А П и Махутовым Н А (ИМАШ РАН им Благо-нравова А А) При этом использовался метод, который практикуется в нормативных документах по расчетам на прочность по изменению допускаемых напряжений от действия повышенных температур

Третья глава посвящена исследованию структурных неоднородностей сварных соединений и их структурно-фазового состава

Анализ микроструктуры металла различных зон разнородных сварных соединений трубопроводов методами оптической микроскопии показал, что все они имеют практически идентичную феррито-перлитную структуру, с содержанием ферритной фазы в основном металле порядка 70-85 % Она соответствует структурам, свойственным металлу новых труб из сталей в состоянии нормализации или контролируемой прокатки Методом оптической металлографии заметных изменений в микроструктуре исследованных сталей не выявлено Методом электронной микроскопии показано, что характерной особенностью строения микроструктуры в центре шва является наличие в нем повышенного содержания аустенита с аномально высокой концентрацией углерода, почти в несколько раз превышающей его содержание в сталях Механизмом формирования такой структуры является флуктуационное перераспределение углерода, в результате чего отдельные локальные участки оказываются обедненными углеродом и становятся центрами диффузионного превращения

Микроструктура в околошовной зоне приобретает видманштеттовую ориентацию феррита, а структура шва имеет дендритное строение Во всех исследуемых сварных соединениях процентное содержание перлитной составляющей заметно возрастает в околошовной зоне и центре шва, причем у сталей обыкновенного качества и качественных идет по принципу удвоения в центре шва и значительного увеличения (практически втрое) в зоне термического влияния, тогда как у микролегированных сталей повышенной прочности изменение содержания перлита в структуре идет более равномерно от основного металла к центру сварного соединения Микроструктуры различных зон разнородных сварных соединений представлены на рисунке 2

Также в результате проведенных исследований методом электронной микроскопии обнаружены представляющие особый интерес дефекты сварных швов в виде неметаллических включений (глобулей, концентрических линий в виде прослоек по грани-

цам сфер и мелких включений неправильной формы). Неметаллические включения значительно снижают долговечность как стали, так и сварных соединений, выполненных из этого материала. Циклическая прочность снижается с увеличением содержания серы, ростом плотности включений и увеличением их размеров. Влияние неметалличе-

I

I ских включений на прочность стали определяется их формой, размерами, свойствами, а также расположением в матрице.

Полученные данные спектрального анализа неметаллических включений оксидного типа позволили выявить закономерность - присутствие окислов в основном металле сварных соединений наблюдалось только у конструкционных углеродистых обыкновенного качества и качественных сталей, тогда как у легированных сталей класса прочности К52 и К56 подобного рода включения присутствовали лишь в центре шва,

Разнородные сварные соединения сталей марок

Ст. 3 - сталь 20

Ст. 3 - 09Г2С

09Г2ФБ -17Г1СУ

Рисунок 2- Микроструктуры различных зон разнородных сварных соединений из сталей в сочетаниях Ст. 3 сталь 20, Ст. 3 - 09Г2С. 09Г2ФБ-17Г1СУ

что свидетельствовало о том, что они относятся к неметаллическим включениям, вносимым в сварочную ванну извне. Включения силикатного типа, представляющие собой соединения сложного химического состава, расположение которых имело беспорядочный и хаотичный характер. Причем у сварных соединений из легированных сталей включения силикатного типа располагались по линии сплавления, тогда как у сталей обыкновенного качества - в центре шва. Чем выше класс прочности стали, тем меньший размер имеет такие включения, заметные лишь при большом увеличении. Включения сульфидного типа, в основном представляющие собой твердый раствор Ре5 в Мпв, встречались лишь в сварных соединениях из сталей, относящихся к группе «черных» металлов. У сварных элементов из низколегированных сталей и сталей класса прочности К52 и К56 они практически отсутствовали, а их весовой химический показатель отличался, ввиду присутствия в составе сульфидного включения небольшого количества меди.

Для изучения объемной формы неметаллического включения, представленного на рисунке 3, была построена топографическая карта, показывающая сложную структуру композиции химических веществ, входящих в состав этого включения. Сульфид, находящийся в замкнутом контуре округлой (почти шаровидной) формы оксида типа РеО - МпО, имеющий значительную оболочку линзообразной формы, состоящую из силиката, окаймлен оксидной пленкой.

Рисунок 3 - Неметаллическое включение сложного типа

Результаты проведенных исследований говорят о необычайно сложной картине металлургических процессов, протекающих в сварочной ванне сталей, изучаемых в настоящей работе. Металлографическими исследованиями установлено, что неметаллические вещества, выделяющиеся из сварочной ванны в последний момент затвердевания, располагаются по границам зерен и ослабляют связь между ними.

Таким образом, структурно-фазовый состав статей является одним из определяющих факторов, влияющих на формирование общего комплекса ее механических свойств. Структурный состав, форма и дисперсность выделяющихся фаз во многом предопределяют эксплуатационные свойства сталей и их сварных соединений, а также значительно влияют на сроки безаварийной работы трубопроводных систем.

В четвертой главе проведены исследования изменений механических, физических и электрохимических свойств по сварному соединению

Практически все методы механических испытаний сварных соединений являются разрушающими, что исключает возможность стопроцентного контроля механических свойств по всем сечениям сварного шва и обусловливает весьма высокие требования к точности испытаний образцов Однако твердость отражает многие эксплуатационные свойства сварных соединений из сталей и используется для оценки изменения механических характеристик под воздействием эксплуатационных факторов После многочисленных замеров твердости на 240 образцах сварных соединений в исходном состоянии и статистической обработки полученных данных при уровне доверительной вероятности 0,95 были построены графики изменения этой величины по 16 сечениям сварного

Исследования твердости сварных соединений из изучаемых сталей показали, что графики изменения этой характеристики по шву в однородных соединениях носят симметричный характер, а в разнородных - несколько асимметричный, т е смещенный за счет различия их теплофизических характеристик (величин) Во всех сварных соединениях наблюдалось увеличение твердости как в центре шва, так и в зоне термического влияния за счет неоднородности структуры по всем сечениям сварного шва Данный рост описывался нелинейной, степенной зависимостью При изучении разнородных сварных соединений установлено, что наибольшее изменение твердости соответствует направлению от основного, менее прочного, металла к центру шва То есть при сварке разнопрочных сталей между собой фазовые и структурные превращения в ЗТВ менее прочной стали протекают при более высоких температурных интервалах с увеличением объема, деформируя при этом ЗТВ во второй стали, входящей в состав соединения Полученные величины твердости использовались в работе для оценки изменения механических характеристик под воздействием эксплуатационных факторов

Характеристики прочности, такие как предел прочности св, условный предел текучести ао 2, и характеристики пластичности - относительное остаточное удлинение 5 и относительное остаточное сужение ук - явтяклея функциями пластической твердости, которая определена при помощи твердомера ТШ-2М методом Роквелла по шкале В с последующим переводом полученных значений в числа твердости Бринетя (НВ)

Расчет механических характеристик прочности и пластичности сварных соединений углеродистых сталей выполнен с помощью ЭВМ при использовании программы

шва, что соответствует рассматриваемому размеру в 30 мм (рисунок 4) Сечениям основного металла соответствуют точки измерения 1-4 и 13-16, околошовпой зоне -замеры в точках 5-7 и 10-12, а центру шва - точки 8 и 9

Рис>нок 4 -Схема измерения твердости сварного соединения

Microsoft Excel 2003. Графическое построение произведено с помощью прикладных программ (пакетный файл MS-DOS) КОМПАС.

Полученные результаты, представленные в научных работах В.И. Данилова, М.С. Дрозда, И.Ю. Славского о применимости и степени надежности безобразцового метода контроля сварных соединений, свидетельствуют о достаточно высокой степени достоверности косвенного определения механических свойств. Значения прочности аа , Оо.2 вычисляли по формулам

л ...

1Î" g ä J: 's

: !"

|g ! V, 5 s':

: : г L. : 2 я V -V

7 || i 5 s I?

§ p

Ï h 1

1 1

<тп - 95,5(VI 22 + НВ -12,2),МПа\ сг0 2 = К ц * НВ, МП а,

где К5 - безразмерный коэффициент, являющийся функцией модуля упругости Е и коэффициента Пуассона ц.

Для углеродистых сталей К5 - 2.

Относительное сужение и удлинение соответственно вычисляли по твердости, пользуясь выражениями

6100

V к

НВ

S = 1725 * НВ'

-36,6,

а) сварное соединение ст.З - сталь20;

б) сварное соединение ст.З- 09Г2С;

в) сварное соединение 09Г2ФБ-17Г1СУ Рисунок 5 - Графики изменения механических

свойств ло сечениям сварного шва

Проведенные расчеты механических характеристик прочности ов, а0д и пластичности 6 и ук и представленный графический материал (рисунок 5) позволяют выявить критические сечения сварного шва (в которых происходят разрушения), а также оценить

потенциально опасные участки трубопроводных систем, на которые во время диагностики следует обратить особое внимание, с тем чтобы, в дальнейшем принять меры по повышению устойчивости конструкции к воздействиям возможных нагрузок, не учитываемых при стандартных методах расчета.

Таким образом, определено неравномерное (в некоторых случаях - скачкообразное) изменение механической прочности разнородных сварных соединений трубопроводов, вследствие чего возможно образование различных дефектов под воздействием

эксплуатационных факторов, приводящих к снижению долговечности и уменьшающих сроки безопасной эксплуатации

Об однородности структуры распределения свойств легирующих элементов в форме карбидов и интерметаллидов, а также о величине зерна, судили по величине коэрцитивной силы, которая замерялась при помощи магнитного структуроскопа «Вега-1» Определено, что магнитные свойсгва основного металла сварных образцов имеют гораздо меньшую величину, чем в шве Рост коэрцитивной силы в центре сварного соединения обусловлен увеличением внутрешшх напряжений металла пша в процессе получения неразъемного соединения Центр шва подвергался диффузионному насыщению углеродом со стороны расплавляемого металла при сварке, т е наблюдался магнитный фазовый переход Другое объяснение этому процессу связано с тем, что в этом месте (центр шва) толщина сварного шва имеет локальное утолщение Дефект сплошности в сварном шве является концентратором механических напряжений, что приводит к увеличению коэрцитивной силы сварного шва У разнородных сварных соединений, одним из основных металлов которого является сталь, дополнительно легированная элементами, наблюдается изменение магнитных свойств всех участков сварного соединения в сторону увеличения, тогда как у полученных неразъемных соединений из сталей обыкновенного качества и качественных, величина коэрцитивной силы снижается во всех зонах исследованного соединения Причем замечено, что у однородного сварного соединения из стали марки 09Г2ФБ увеличение коэрцитивной силы в шве происходило более интенсивно, чем у сталей, легированных кремнием (17Г1СУ и 09Г2С), так как этот химический элемент вызывает уменьшение данной магнитной характеристики

Электрохимическую неоднородность сварных соединений изучали на основании определения коррозионного поведения в различных зонах сварного шва в условиях агрессивной среды Для проведения коррозионных испытаний использовали агрессивную среду - раствор серной кислоты H2SO4 с концентрацией 0,05 N и 0,1 N Испытания проводили при атмосферном давлении и температуре 20 °С на образцах, являющихся отдельными зонами сварных соединений размерами 10x6x4 Сечете образцов сварного шва и основного металла полностью состояло из металла испытываемого участка В сечении образцов ЗТВ допускалось некоторое наличие металла других участков. Коррозионная стойкость образцов против общей коррозии оценивалась гравиметрическим методом Определялись потери массы образцов на единицу площади за время их пребывания в коррозионной среде с последующей оценкой коррозионной стойкости по изменению скорости коррозии Значения скорости коррозии определяли согласно ГОСТ 9 506-87 через 100 часов выдержки образцов в агрессивной среде Графически результаты эксперимента представлены на рисунке 6 В процессе данного исследования выявлено следующее

- во всех сварных соединениях (и однородных, и гетерогенных) скорость коррозии в центре шва значительно ниже, чем в зоне термического влияния и основном металле. Это обусловлено механизмом диффузии углерода и других элементов, происхо-

- скорость коррозии в однородных сварных соединениях симметрична относительно центра шва, а в разнородных несколько смещена за счет различия их теплофизических характеристик и разной термодинамической нестабильности структурно-фазового состава металлов;

- наибольшие значения скорости коррозии наблюдаются у низколегированных сталей класса прочности К52 и К56. Это обусловлено мелкозернистостью и большей плотностью металла по сравнению с другими исследуемыми нами сталями. Таким образом, установлено, что у малоуглеродистых низколегированных сталей с увеличением прочности их сопротивление коррозионному растрескиванию понижается.

Количественная оценка коррозионного воздействия на различные зоны сварного соединения позволила расчетным методом установить долговечность трубопроводов с учетом указанного фактора и, тем самым, назначить безопасные сроки эксплуатации оборудования, а также выдать техническое решение по их повышению.

С помощью металлографического микроскопа МИМ-7 были произведены измерения глубины проникновения коррозионного разрушения вдоль всего сварного соединения по различным зонам. Глубина проникновения коррозии в отдельные участки сварных соединений у различных сталей заметно отличается. Установлено, что значительная глубина проникновения коррозионного разрушения в основном металле и око- ' лошовной зоне у стати обыкновенного качества связана со значительным уровнем загрязненности неметаллическими включениями. Вытянутость сульфидов и неравномерное распределение их по объему исследованных образцов оказало негативное влияние на данную коррозионную характеристику. Также определено, что наибольшее поражение наблюдается у стати 17ПСУ. Ввиду особенностей коррозионного поведения свар- ' ных соединений, выполненных из сталей повышенной прочности, проведены дополни- ! тельные исследования, целью которых было изучение влияния агрессивной среды и

дящей при сварке;

Основной 0«мгы.о»>-ая 11 ¡св Очолошоцмв Основной

Оеновися Оиопоию8»ая Шов О»опои,овиая Осмоачм" ' зоне' мота-." /

Рисунок 6 Скорость коррозии различных участков сварных соединений из сталей

продолжительности выдержки в ней на изменение механических характеристик этих соединений

Таблица 1 - Изменение механических характеристик сварных соединений под воздействием коррозионной среды____

О § = ® Время Механические характеристики сварных соединений

115 ра ^ и « а ^ о я о пребывания в коррозионной среде, ч Твердость НВ, МПа Условный преде т текучести ао 2, МПа Временное сопротивтение ов, МПа Ударная вязкость, МДж/м Коэффициент упрочняемости металла

без коррозии 2047,166 511,310 642,820 3,375 0,8

[Л е 24 1355,411 257,436 456.995 1,375 0,56

и о^ о 72 1298,791 236,656 438,110 1,250 0,54

288 1245,518 217,105 420,334 1,125 0,52

без коррозии 1788,202 416,270 522 050 3,500 0,8

>. О 24 1298,791 236,656 438,110 1,250 0,54

72 1245,518 217,105 420,334 1,125 0,52

288 1190,481 196 907 401,960 1,000 0,49

Пятая глава посвящена особенностям определения долговечности разнородных сварных соединений трубопроводных систем нефтегазовой отрасли

Для определения механических характеристик при различных уровнях накопленных усталостных повреждений в качестве испытательной машины применялась установка ИР 5113-100, предназначенная для испытаний образцов металла на статическое растяжение Необходимо отметить, что все разрушения произошли в основном металле менее прочной стали, входящей в состав сварного соединения

Из графического материала, представленного на рисунке 7, определено, что механические характеристики прочности изменяются по мере накопления усталостных повреждений на протяжении всего периода существования сварного соединения Причем характерной особенностью этих изменений является увеличение прочностных свойств обоих металлов, входящих в состав разнородного соединения, до уровня накопленных повреждений 0,4Ы,/Мр далее материал претерпевает разупрочнение Замечено, что уровень упрочняемости основного металла, определяемый как о02/ов также имеет тенденцию к изменению При исходном уровне упрочняемости обоих металлов, равном 0,8, у наименее прочного материала сварного соединения (сталь марки 17Г1СУ) эта характеристика постоянно деградирует и к моменту разрушения становится равной 0,73, тогда как второй металл изменяет эту ветчину в обратном направлении и к числу циклов порядка 2000 становится равным 0,87

По мере накопления повреждений, приобретенных во время циклических испытаний, механические характеристики прочности гетерогенного состояния металла шва значительно возрастают по сравнению с исходными параметрами этих вели-

I

чин, т.е. исходная «мягкая прослойка» сварного шва получает упрочняющий эффект от внешнего воздействия, но только до уровня накопленных по- ^ вреждений, равного 0,2М/ЫР. Затем наблюдается I тенденция к уменьшению прочностных свойств в критической области 0,4Н/Нр , далее вновь происходит изменение механических характеристик металла шва, что скорее всего связано с эффектом

Рисунок 7 - Изменение механических харак- Памяти Металлов, теристик оЕ иа() 7 в зависимости от уровня накопленных повреждений

Для оценки фактического состояния металла трубопроводных систем нефтегазовой отрасли положительно зарекомендовали себя магнитные методы неразрушающего контроля, которые позволяют осуществлять его раннюю диагностику.

С целью установления характера изменения магнитных свойств в зависимости от уровня накопленных повреждений у разнородных сварных соединений были проведены исследования на сварных образцах с помощью прибора магнитоизмерительного феррозондового комбинированного Ф-205.03 МКИЯ 427633.001-ЗОА.

Замечено, что магнитные свойства металла шва более чувствительны к циклическим нагружениям в отличие от основных металлов, входящих в состав сварного соединения, особенно в критической области 0,41^/^. Параллельно с этим заключением установлено, что магнитные свойства в менее прочном металле и его околошовной зоне (сталь марки 17ГСУ) имеют значительный градиент изменений напряженности магнитного поля. По-видимому, это связано с деформацией образца, которая сосредотачивается в основном металле, где и может произойти разрушение, так как шов данного сварного соединения более прочен, чем основной металл. В результате суммирования рассмотренных физических характеристик разнородного сварного соединения была определена полная величина вектора напряженности магнитного поля и установлена объемная (трехкритериальная) его взаимосвязь с уровнем накопленных повреждений. Учтено, что максимальный вклад в эту величину дала нормальная составляющая, так как ее значения и интенсивность их изменений в процессе испытаний превалировали над тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля.

I 2

а) условный предел текучести О0.2

б) временное сопротивление ст„

Величина вектора напряженности магнитною по [Я

Уровень накопленных повреждений

Номер точки чамера

Рисунок 8 - Изменение величины вектора напряженности магнитного поля по длине рабочей части разнородного сварного образца в зависимости от уровня накоплен-

ных усталостных повреждений

Напряженно-деформированное состояние в менее прочной прослойке, которой является околошовная зона стали марки 17Г1СУ, с ростом нагружения все более отклонялось от равномерного и приобретало сложный объемный характер. Результаты таких физических преобразований по мере циклических нагружений представлены на рисунке 8.

Для оценки влияния уровня накопленных повреждений на твердость разнородных сварных соединений были проведены соответствующие исследования. Полученные результаты (рисунок 9) показали, что при циклическом деформировании материала сварной конструкции наблюдается увеличение величины градиента изменения твердости НВ, особенно в околошовных зонах и менее прочном металле данного соединения.

Твердость НВ

Уровень накопленных повреждений

Номер точки замера

Рисунок 9 - Влияние уровня накопленных повреждений на изменение распределения твердости НВ по длине рабочей части разнородного сварного соединения

При сопоставлении результатов изменения магнитных характеристик и твердости отчетливо выделяется область их хаотичного изменения. Границы этой области выявляют начало и завершение интенсивного накопления повреждений.

Полученные данные позволили предположить, что существуют три области накопления усталостных повреждений:

1) область начального изменения механических и физических характеристик;

2) область хаотического их изменения (критическая область малоцикловой на-груженности 0,3-0,4М|/ЫР);

3) область возврата в исходную позицию (бифуркационный переход в состояние «однозначного соответствия»).

Исследования деградации структуры поверхности изломов сварного соединения в процессе накопления усталостных повреждений проводились методом мультифрак-тальной параметризации. Поверхность излома была предварительно разделена на до-

полнительные зоны, которым соответственно присвоена своя нумерация (рисунок 10) Причем точка *5 соответствовала центральной части излома, точка »2 - приповерхностной зоне плоскости сварного образца, а точка *4 - приповерхностной зоне, направление которой соответствует поперечному направлению проката металла или долевому направлению сварного шва

Получение изображений изломов выполнялось с помощью электронного микроанализатора JEOL JSM -6460 LV в каждой точке поверхности при увеличениях xlOOO, х2500, х5000 Все снимки выполнялись в режиме поглощенных электронов Далее проводилась оцифровка исходного изображения и перевод его в черно-белый графический файл формата ВМР Расчет мультифрактальных характеристик осуществлялся с помощью программы MFRDrom, разработанной профессором Г В Встовским в ИМЕТ им А А Байкова РАН по методу МФП Анализ проводился по «черной» составляющей изображения при 100%-ном охвате Параметры фрактальных размерностей (хаусдорфовой, корреляционной, информационной, а также обобщенной размерности Реньи) на протяжении всего эксперимента не имели стойких статистически достоверных различий между образцами, не подверженными циклическим испытаниям, и образцами, имеющими определенный уровень накопленных повреждений При анализе полученных данных замечено, что в отсутствие циклических нагружений по всей длине сварного соединения отсутствуют расчетные МФ-параметры в каноническом спектре Однако при уровне накопленных повреждений 0,2N,/NP их величины начинают проявлять себя только в областях, принадлежащих основным металлам, входящим в состав сварного соединения Дальнейшее циклирование до уровня, соответствующего критическому состоянию (0,3-0,4N,/Np), приводит к появлению значений мультифрактальных характеристик в спектре canon уже во всех зонах сварного соединения Причем максимальную размерность Хаусдорфа- Безиковича (самоподобия) Do имеют точки поверхностей изломов, принадлежащих области околошовной зоны со стороны стали 17Г1СУ При уровне накопленных повреждений 0,6N,/NP вновь наблюдалось изменение в поведении, относящееся к природе вычисления спектров Теперь они проявлялись лишь в областях основного (более прочного) металла и металла шва Состояние сварного соединения, близкого к разрушению, привело к полному отсутствию канонических спектров, т е появилась их инверсия в псевдоспектры мультифрактальных характеристик

Замечено, что все МФ-параметры вели себя при циклических нагружениях идентично (рисунок 11), т е в областях основных металлов и металла центра шва мультиф-рактальные характеристики изменялись по схожему закону, тогда как металл в зоне

ti < 2 • 3

• 4 • < • 6

• 8 • 9

Рисунок 10 - Нумерация зон исследования поверхностей изпомов

Основной мвт#лл (1 7Г1СУ) | Сколошоа ная >Она (17Г1СУ) Металл ива еовдиивиия I Основной металл (йвГ2»Б) I

термовлияния 17Г1СУ кардинальным образом не подчинялся общей конструкции, ввиду структурных изменений и диффузионных процессов, происходивших в период сварки

Параметром, количественно характеризующим структуру, являлся мульти-фрактальный параметр скрытой периодичности структуры (упорядоченности) множества Ач = Бе Бд Как известно, этот показатель отражает степень упорядоченности и нарушения симметрии для общей конфигурации исследуемой структуры в целом Возрастание означает, что система накачивается информацией и в ней возрастает степень нарушенной симметрии Максимумы у обоих основных металлов и металла шва наблюдались при уровне накопленных повреждений, равном О^/Ыр

Происходила спонтанная смена направления в сторону снижения Это означало, что вблизи этих максимумов побеждала структура, отвечающая за хрупкое разрушение материала сварного соединения и снижающая долговечность сварных элементов трубопроводов Материал сам выбирал наиболее энергоемкий механизм разрушения на разных этапах своей деградации

Во многих случаях излом являлся отражением реакции структуры материала на различные виды внешнего воздействия. Поэтому закономерно, что параллельно структурным изменениям в металле наблюдались изменения механизма разрушения Мак-рофрактографический характер разрушения в результате малоцикловой усталости при растяжении представлен на рисунке 12. Все фрактограммы соответствуют разрушению в центральной части пша разнородного сварного соединения из сталей марок 09Г2ФБ и 17Г1СУ, полученного электродуговой сваркой

а) степень однородности ,

б) размерность самоподобия П0,

в) параметр скрытой периодичности (упорядоченности) А, Рисунок 11 - Влияние уровня накопленных повреждений

на МФП структуры поверхности разрушения

" »4

Приповерхностная зона вдоль направления сварного шва

Уровень накопленных повреждений

ад-

Центральная зона поверхности излома

Приповерхностная зона плоскости сварного образца

Рисунок 12- Макрофрактография металла шва разнородного сварного соединения, х2500

Особого внимания заслуживают исследования, касающиеся влияния повышенных температур на долговечность конструктивных элементов с мягкими прослойками при длительном статическом нагружеиии и коррозии. При оценке долговечности сварных соединений использовался упрощенный метод, практикуемый в нормативных документах по расчетам на прочность по изменению допускаемых напряжений от действия повышенных температур. Оценка циклической долговечности разнородных сварных конструктивных элементов с мягкими прослойками производилась по коэффициенту несущей способности <рс с использованием степенного закона Бэсквина (1907 г.), модифицированного Когаевым В.П., Гусенковым А.П. и Махутовым H.A. (ИМАШ

РАН им А А Благонравова) Для определения количества циклов нагружения до разрушения (цикл/год) была использована следующая зависимость

хр = л (<рР 9с *„)"',

где А= 10,

фс(Т) - коэффициент температурного разупрочнения стали,

фс - коэффициент несущей способности конструктивного элемента с мягкой прослой-

кон,

пв - коэффициент запаса прочности по временному сопротивлению, тц - показатель степени (ти= 12,5)

Табтица 2- Оценка циклической долговечности разнородных сварных соединений

(имеющих мягкие прослойки)

Температура Коэффициент температурно- Количество циклов до разрушения

эксплуатации,°С го разупрочнения металла (цикл/год)

20 0,99954 682830,36

40 0,99775 667712,15

60 0,99428 639252,15

80 0,98892 597470,79

100 0,98149 543722,17

120 0,97185 480604,98

140 0,95986 411537,46

160 0,94544 340590,45

180 0,92846 271546,86

200 0,90884 207925,06

220 0 88650 152329,01

240 0,86140 106380,54

Установлено, что изменение температуры в интервале от комнатной до 80 °С приводит к более плавному изменению долговечности сварных конструктивных элементов, тогда как дальнейшее повышение температур влечет за собой значительное снижение срока службы Нагрев выше температуры 100 °С уменьшает долговечность трубопроводов, имеющих сварные швы, в 1,5-4 раза

Для обеспечения безопасной эксплуатации трубопроводных систем, учитывая выявленные в работе физико-механические и электрохимические неоднородности в различных зонах разнородных сварных соединений, определено влияние температурного разупрочнения, а также неравномерного механохимического воздействия металла сварных элементов на снижение их долговечности

В заключении подводятся итоги работы, формулируются основные научные результаты и выводы диссертационной работы

В приложении приведены разделы, касающиеся прогнозирования формирования сварного соединения и механических свойств сварных соединений по их структурно-фазовому-составу

Основные выводы по работе

1 Определена морфология строения разнородных сварных соединений Выявлено, что для сталей обыкновенного качества и качественных, входящих в состав разнородного соединения, характерно максимальное содержание перлитной составляющей в зоне термического влияния наиболее прочного из металлов, тогда как для легированных сталей повышенной прочности - в центре шва

2 Обоснован критерий выявления потенциально опасных зон разнородных сварных элементов трубопроводных систем по неравномерному (скачкообразному) изменению механической прочности металла соединений

3 В исследованных сварных соединениях установлен рост коэрцитивной силы в центре сварного соединения, однако у сталей, легированных кремнием (17Г1СУ и 09Г2С), изменение коэрцитивной силы происходило менее интенсивно, чем у других сталей, ввиду особенностей влияния этого химического элемента на данную магнитную характеристику

4 При исследовании коррозионного поведения отдельных зон сварных соединений выявлено, что во всех сварных соединениях (и однородных, и разнородных) скорость коррозии металла центра шва значительно ниже, чем зон термического влияния и основного металла Скорость коррозии в однородных сварных соединениях симметрична относительно центра шва, а в разнородных смещена за счет различия термодинамической устойчивости (нестабильности) металлов

Количественная оценка коррозионного воздействия на различные зоны сварного соединения позволила расчетным методом установить долговечность трубопроводов с учетом указанного фактора и, тем самым, назначить безопасные сроки эксплуатации оборудования

5 Анализ результатов изменения магнитных характеристик и твердости металла различных зон разнородных сварных соединений позволил определить три области накопления усталостных повреждений

- начального изменения механических и физических характеристик,

- хаотического их изменения (критическая область малоцикловой нагруженности 0,3-0,4ГЩР),

- возврата в исходную позицию (бифуркационный переход в состояние «однозначного соответствия»)

6 Уточнен механизм усталостного разрушения разнородных сварных соединений сталей и дана оценка смены уровня деградации их структуры в условиях накопления повреждений по результатам фрактографического и мультифрактального анализов

7 Для обеспечения безопасной эксплуатации оценена долговечность разнород-

ных сварных соединений при повышении температуры эксплуатации и совместном воздействии коррозии и механических напряжений

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах

1 Щипачев А М Влияние усталостной повреждаемости на твердость и внутреннюю накопленную энергию металла / А М Щипачев, Е В Пояркова // Вестник УГАТУ - 2007 - Т 9, № 6 (24) - С 152-157

2 Пояркова ЕВ К вопросу о решении проблемы повышения надежности оборудования нефтегазовой отрасли на основании контроля качества сварных соединений / Е В Пояркова // Нефтегазовое дело - 2008 - Т 6, № 1 - С 278-283

3 Щипачев А М Связь твердости и внутренней накопленной энергии с усталостной повреждаемостью металлов / А М Щипачев, Е В Пояркова // Мировое сообщество проблемы и пути решения сб науч ст - Уфа Изд-во УГНТУ, 2006 - № 19 - С 27-33

4 Щипачев А М Проявление механизма самоорганизованной критичности в стали 09Г2С при малоцикловой усталости /А М Щипачев, Е А Наумкин, Е В Пояркова // Проблемы машиноведения и критических технологий в машиностроительном комплексе Республики Башкортостан сб науч тр - Уфа Гилем, 2006 - С 50-55

5 Щипачев А М Исследование явления трансформации законов распределения скорости ультразвуковых волн при циклическом нагруженин стали 09Г2С / А М Щипачев, Е А Наумкин, Л М Бакусов, Е В Пояркова // Мировое сообщество проблемы и пути решения сб науч ст - Уфа Изд-во УГНТУ, 2007-№ 21 - С 56-58

6 Пояркова Е В Изучение механического поведения однородных и разнородных сварных соединений для оценки напряженно-деформированного состояния нефтегазового оборудования /Е В Пояркова, И Р Кузеев // Прочность и разрушение материалов и конструкций материалы V Междунар науч конф , 12-14 марта 2008 г - Оренбург ИПК ГОУ ОГУ, 2008 - Т 2 - С 229-237

7 Пояркова Е В Влияние локальной термомеханической обработки на прочность, вязкость и хладостойкость сварного соединения газонефтепроводных труб /ЕВ Пояркова, Е Ю Приймак, А В Волошин // Прочность и разрушение материалов и конструкций материалы V Междунар науч конф, 12-14 марта 2008 г - Оренбург ИПК ГОУ ОГУ, 2008 -Т2-С 237-241

8 Пояркова Е В Анализ напряженно-деформированного состояния нефтегазового оборудования на основании контроля механических свойств разнородных сварных соединений / Е В Пояркова, И Р Кузеев // Механика микронеоднородных материалов и разрушение материалы V Всерос конф - Екатеринбург ИМАШ УрО РАН, 2008 -С 226

9 Пояркова Е В Особенности механического поведения сварных соединений из сталей повышенной прочности в условиях коррозионной среды /ЕВ Пояркова, И Р Кузеев // Мировое сообщество проблемы и пути решения сб науч ст - Уфа Изд-во УГНТУ, 2008 - № 23 - С 45-52

10 Пояркова Е В Влияние уровня накопленных повреждений на механическое поведение и вязкие характеристики разнородных конструктивных элементов трубопроводных систем /ЕВ Пояркова, И Р Кузеев, Е А Наумкин // Мировое сообщество проблемы и пути решения сб науч ст. - Уфа Изд-во УГНТУ, 2008 - № 23 - С 68-75

11 Кузеев И Р Влияние усталостной повреждаемости на магнитные характеристики разнородных сварных соединений нефтегазовых трубопроводов /ИР Кузеев, Е А Наумкин, Е В Пояркова // Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов - Курск, 2008 - № 5, С 200-203

12 Кузеев ИР Анализ поверхностей разрушения различных зон разнородных сварных соединений в процессе циклической повреждаемости методом мультифрак-тальной параметризации / И Р Кузеев, Е В Пояркова // Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов - Курск, 2008 - № 5 - С 204-208

13 Пояркова Е В Оценка напряженно-деформированного состояния нефтегазового оборудования на основании исследования механического поведения однородных и разнородных сварных соединений / Е В Пояркова, И Р Кузеев // Мировое сообщество проблемы и пути решения сб науч ст - Уфа Изд-во УГНТУ, 2008 -№23-С 8-16

14 Пояркова Е В. Изучение влияния локальной термомеханическои обработки на комплекс свойств сварных соединений газонефтепроводных труб / ЕВ Пояркова, А В Волошин, И Р Кузеев // Мировое сообщество проблемы и пути решения сб науч ст - Уфа Изд-во УГНТУ, 2008 - №23 -С 37-41

Подписано в печать 22 05 08 Бумага офсетная Формат 60x84 1/16 Гарнитура «Тайме» Печать трафаретная Уст - печ л I Тираж 100 Заказ 99 Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета Адрес типографии 450062, Республика Башкортостан, г Уфа, ул Космонавтов 1

Введение

1 Аналитический обзор. Влияние распределения структурных изменений и ме- 10 ханических свойств в сварных соединениях из разнородных сталей на долговечность трубопроводных систем

1.1 Анализ сталей, предназначенных для изготовления трубопроводных систем

1.1.1 Выбор материала для сварных трубопроводов

1.1.2 Эволюция методов упрочнения и составов трубных сталей

1.1.3 Особенности применения низколегированных сталей

1.2 Выбор состава стали повышенной прочности

1.3 Особенности формирования разнородных сварных соединений

1.4 Граница контакта и типы связей между разнородными металлами

1.5 Методы определения механических свойств разнородных сварных 24 соединений и склонности их к хрупкому разрушению

1.6 Влияние неоднородностей сварных соединений на их долговечность 25 и эксплуатационную надежность

2 Материалы и методики исследования

2.1 Исследуемые материалы

2.2 Изготовление образцов

2.2.1 Сварочные материалы

2.2.2 Получение сварных соединений из сталей марок Ст. 3 и стали

2.2.3 Получение сварных соединений из сталей марок 09Г2ФБ и 29 17Г1СУ

2.3 Методы исследований

2.3.1 Методика металлографического анализа

2.3.2 Количественный фазовый анализ сварных соединений

2.3.3 Методика мультифрактальной параметризации структур

2.3.4 Методика фрактографического анализа

2.3.5 Измерение твердости металла различных участков сварного со- 34 единения и наплавленного металла

2.3.6 Методика определения микротвёрдости

2.3.7 Методика определения обобщенных магнитных свойств

2.3.8 Методика определения напряженности магнитного поля и его со- 37 ставляющих

2.3.9 Методика испытания образцов на электрохимическую коррозию

2.3.10 Ударные испытания образцов на изгиб

2.3.11 Методика испытаний сварных соединений на усталость 39 2.4 Статистическая обработка результатов механических и циклических испытаний

3 Анализ образования структурных неоднородностей сварных соеди- 45 нений на основании исследования их структурно-фазового состава

3.1 Результаты изучения структуры сварных образцов с помощью 45 электронной микроскопии

3.1.1 Изучение микроструктуры однородных сварных соединений

3.1.2 Изучение микроструктуры разнородных сварных соединений

3.2 Количественный фазовый анализ сталей в различных зонах сварных 52 соединений

3.3 Изучение микротвердости структурно-фазовых составов различных 54 участков сварных соединений и наплавленного металла

3.4 Анализ неметаллических включений в сварных соединениях 60 4 Анализ напряженно-деформированного состояния сварных соединений трубопроводов нефтяной и газовой промышленности

4.1 Определение механических характеристик по сечениям шва в однородных и разнородных сварных соединениях, как функций пластической твердости

4.1.1 Исследование изменений твердости по сечениям сварного шва в 71 однородных и гетерогенных соединениях из сталей

4.1.2 Диагностическое исследование напряженно-деформированного 74 состояния сварных соединений нефтегазового оборудования

4.2 Контроль напряженно-деформированного состояния сварных соеди- 80 нений с помощью электромагнитных приборов неразрушающего контроля

4.2.1 Изменение обобщенных магнитных свойств по участкам сварных 80 соединений

4.3 Изучение коррозионного поведения в различных зонах сварных со- 83 единений в условиях агрессивной среды

4.3.1 Определение коррозионной стойкости сварных соединений

4.3.2 Определение глубины проникновения коррозионного разрушения 87 в различные зоны сварных соединений

4.4 Влияние коррозионной среды на изменения ударной вязкости сварных соединении, выполненных из сталей повышенной прочности

4.4.1 Изучение влияния агрессивной среды на микроструктурные изме- 90 нения и глубину проникновения коррозионного разрушения в металл сварных соединений

4.4.2 Влияние продолжительности коррозии на изменение механиче- 93 ских свойств сварных соединений

4.4.3 Макрофрактографический анализ изломов ударных образцов (по- 97 еле воздействия на них коррозионной среды)

5 Особенности определения долговечности разнородных сварных со- 101 единений нефтегазового оборудования и трубопроводных систем

5.1 Влияние уровня накопления усталостных повреждений на механи- 101 ческое поведение разнородных конструктивных элементов

5.2 Изменение ударной вязкости разнородных сварных соединений при 107 малоцикловом нагружении

5.3 Определение предела выносливости разнородных конструктивных 109 элементов

5.4 Влияние уровня накопленных повреждений на магнитные характе- 111 ристики разнородного сварного соединения

5.5 Влияние уровня накопленных повреждений на твердость металла 114 сварных соединений

5.5.1 Связь твердости и внутренней накопленной энергии с усталостной 114 повреждаемостью металлов

5.5.2 Изменения твердости разнородных конструктивных элементов при 121 малоцикловом нагружении

5.6 Мультифрактальный анализ поверхностей разрушения в различных 122 зонах разнородного сварного соединения из сталей марок 17Г1СУ и 09Г2ФБ с учетом уровня накопленных повреждений

5.7 Расчетное определение долговечности конструктивных элементов 132 трубопроводных систем нефтегазовой отрасли с мягкими прослойками

Актуальность работы. Трубопроводные системы и оборудование нефтегазовой отрасли представляют собой сложные, чрезвычайно дорогостоящие и материалоемкие сооружения и, как правило, эксплуатируются в крайне тяжелых условиях. Они подвергаются воздействию высоких и низких температур, статических, динамических и циклических нагрузок, коррозионно-активных сред, а зачастую и сочетанию указанных факторов. Это существенно повышает технологическую и экологическую опасность конструкций и, как следствие, приводит к возрастанию требований по их долговечности. Широкое использование сварочных процессов при изготовлении таких конструкций значительно усложняет задачу обеспечения их конструктивной прочности.

Анализ причин аварийных разрушений трубопроводов показал, что основные повреждения, являющиеся зародышами усталостных трещин, накапливаются в кольцевых сварных соединениях, особенно после ручной дуговой сварки. Такая сварка широко применяется для сооружения и ремонта трубопроводных систем, в процессе которых приходится сваривать стали, принадлежащие хотя и одной структурной группе, но все же различающиеся содержанием углерода и легирующих элементов.

Для решения задач технической диагностики нефтегазового оборудования в настоящее время широко используются методы неразрушающего контроля, которые направлены на выявление и измерение достаточно развитых дефектов. Однако для физически изношенного оборудования наиболее опасным является состояние металла, когда на уровне структуры могут произойти необратимые изменения, которые определяют не только степень накопления повреждений в материале, но и дальнейший механизм разрушения конструкции.

Планируемый и внеплановый ремонт нефтегазового оборудования нередко обусловлен неоднородностью металла конструктивных элементов, которой обладают разнородные сварные соединения из углеродистых и низколегированных сталей, выполненных сваркой плавлением. Особую роль в работоспособности оборудования и трубопроводов, имеющих разнородные сварные соединения, играют мягкие и твердые прослойки сварных соединений. Под «мягкими прослойками» понимаются участки сварного соединения, имеющие пониженные прочностные характеристики по сравнению с таковыми для основного металла. «Твердые прослойки» обладают повышенной прочностной характеристикой, но в большинстве случаев они менее пластичны и более склонны к хрупкому разрушению. Таким сварным соединениям присуща и электрохимическая неоднородность, порождаемая теми же факторами, что и структурно-механическая неоднородность. Поэтому обеспечение безопасности линейной части трубопроводов нефтегазовой отрасли, продление срока их службы во многом связано с проблемой повышения коррозионно-механической прочности сварных соединений.

Существующие методы и подходы к оценке долговечности трубопроводов и нефтегазового оборудования, как правило, базируются на предположении однородности механических характеристик как в микро-, так и макрообъемах, что в ряде случаев может значительно завышать характеристику безопасности их эксплуатации в лучшем случае, а в худшем - привести к непредвиденным последствиям катастрофических разрушений. В связи с этим при оценке долговечности трубопроводных систем необходимо тщательно подходить к вопросам структурно-механической неоднородности конструктивных элементов, в особенности при их работе в агрессивной среде и циклическом нагружении.

Решению этой сложной, актуальной и практически важной проблеме и посвящена настоящая работа.

В связи с вышеизложенным были определены:

Объект исследования - трубопроводные системы нефтяной и газовой отрасли, работающие с взрывоопасными и токсичными средами при избыточном давлении и высоких температурах.

Предмет исследования - сварные соединения из разнородных металлов технологических установок и линейной части газонефтепроводных труб.

Методологической основой исследования является системный поход к изучению, выявлению и описанию влияния степени усталостной повреждаемости материала разнородных сварных соединений на комплекс механических и физических свойств на основании статистических распределений структурных параметров.

Цель работы — обеспечение безопасной эксплуатации трубопроводных систем на основании оценки долговечности сварных элементов с учетом структурных, механических, физических и электрохимических неоднородностей различных зон разнородных сварных соединений.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие основные задачи исследования:

1 Оценить неоднородность структурно-фазовых изменений одно- и разнородных сварных соединений, выполненных из углеродистых и низколегированных сталей.

2 Установить закономерности изменения механических свойств и магнитных характеристик однородных и разнородных сварных соединений для оценки напряженно-деформированного состояния трубопроводных систем.

3 Определить коррозионную стойкость зон сварных соединений и влияние коррозии на механические характеристики сварных соединений из сталей повышенной прочности.

4 Установить влияние уровня накопленных повреждений на параметры: твердость, механические и магнитные характеристики разнородных сварных соединений сталей марок 09Г2ФБ и 17Г1СУ.

5 Уточнить механизм усталостного разрушения разнородных сварных соединений и оценить смену уровня деградации их структуры в условиях накопления повреждений по результатам фрактографического и мультифрактального анализов.

6 Для обеспечения безопасной эксплуатации оценить долговечность разнородных сварных соединений трубопроводных систем при циклическом воздействии.

Научная новизна.

1 Установлено, что при сопряжении труб из различных конструкционных материалов образующиеся сварные соединения, для которых характерно превышение разности углеродного эквивалента свариваемых сталей на 1%, следует относить к разнородным и учитывать при оценке долговечности трубопроводных систем для обеспечения безопасной эксплуатации.

2 Определено, что циклическая долговечность разнородных сварных соединений в условиях повышения температуры в интервале от 100 до 200 °С снижается в 1,5 - 4 раза. При этом существенное влияние на характер изменения технологической прочности конструктивных элементов, имеющих мягкие прослойки, оказывает коэффициент температурного разупрочнения металла.

3 Для разнородных сварных соединений экспериментально доказана информативность мультифрактальной параметризации при оценке процессов структурных изменений, происходивших при накоплении повреждений в условиях усталостных нагружений.

4 Установлено, что при сварке материалов с различными физико-механическими свойствами большая степень локализации пластических деформаций проявляется в зоне термического влияния металлов, обладающих более высокими прочностными свойствами. Сосредоточение накопленной энергии в зоне термического влияния менее прочного материала свариваемой пары приводит к охрупчиванию металла соединения.

Заключение

На основании вышеизложенных результатов исследования и их обсуждений были сделаны следующие выводы:

1 Определена морфология строения разнородных сварных соединений. Выявлено, что для сталей обыкновенного качества и качественных, входящих в состав разнородного соединения, характерно максимальное содержание перлитной составляющей в зоне термического влияния наиболее прочного из металлов, тогда как для легированных сталей повышенной прочности - в центре шва.

2 Обоснован критерий выявления потенциально опасных зон разнородных сварных элементов трубопроводных систем по неравномерному (скачкообразному) изменению механической прочности металла соединений.

3 В исследованных сварных соединениях установлен рост коэрцитивной силы в центре сварного соединения; однако у сталей, легированных кремнием (17Г1СУ и 09Г2С), изменение коэрцитивной силы происходило менее интенсивно, чем у других сталей, ввиду особенностей влияния этого химического элемента на данную магнитную характеристику.

4 При исследовании коррозионного поведения отдельных зон сварных соединений выявлено, что во всех сварных соединениях (и однородных, и разнородных) скорость коррозии металла центра шва значительно ниже, чем зон термического влияния и основного металла. Скорость коррозии в однородных сварных соединениях симметрична относительно центра шва, а в разнородных смещена за счет различия термодинамической устойчивости (нестабильности) металлов.

Количественная оценка коррозионного воздействия на различные зоны сварного соединения позволила расчетным методом установить долговечность трубопроводов с учетом указанного фактора и, тем самым, назначить безопасные сроки эксплуатации оборудования.

5 Анализ результатов изменения магнитных характеристик и твердости металла различных зон разнородных сварных соединений позволил определить три области накопления усталостных повреждений:

- начального изменения механических и физических характеристик;

- хаотического их изменения (критическая область малоцикловой нагруженности 0,3-0,4^/^);

- возврата в исходную позицию (бифуркационный переход в состояние «однозначного соответствия»).

6 Уточнен механизм усталостного разрушения разнородных сварных соединений сталей и дана оценка смены уровня деградации их структуры в условиях накопления повреждений по результатам фрактографического и мультифрактального анализов.

7 Для обеспечения безопасной эксплуатации оценена долговечность разнородных сварных соединений при повышении температуры эксплуатации и совместном воздействии коррозии и механических напряжений.

1. Ю.И. Матросов, Д.А. Литвиненко, С.А. Голованенко . Сталь для магистральных газонефтепроводов М., Металлургия, 1989, с. 190-205.2 . Бернпггейн М. Л., Займовский В. А. Механические свойства металлов. — М.: Металлургия, 1979. 494 с.

2. Геллер Ю. А., Рахштад А. Г. Материаловедение. — М.: Металлургия, 1989 456 с.

3. ГОСТ 20072. Сталь теплоустойчивая.

4. ГОСТ 20295-85. Трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов.

5. Гудремон Э. Специальные стали. — М.: Металлургия. 1960, 1200 с.

6. Гуляев А. П. Металловедение. М.: Металлургия, 1986 - 544 с.

7. Материалы в машиностроении. Выбор и применение./под ред. И. В. Кудрявцева.- М.: Машиностроение, 1967 496 с.

8. Методы упрочнения трубных сталей. Д.А. Пумпянский, И.Ю. Пышминцев, В.М. Фарбер // Сталь -№7, 2005, 67-74 с.

9. Зимовец В.Г., Кузнецов В.Ю. Совершенствование производства стальных труб.- М.: МИСИС, 1996. 479с.1.. Лагнеборг Р., Сивецки Т., Заяц С., Хатчинсон Б. Роль ванадия в микролегированных сталях. Екатеринбург: изд. центр «Мария», 2001. — 107с.

10. Ниобийсодержащие низколегированные стали / Ф.Хайстеркамп, К. Хулка, Ю.И. Матросов и др. — М.гинтерметИнжиниринг, 1999. -94с.

11. Исследование и разработка термоупрочненной стали категории прочности К60 для производства труб диаметром 530-820 мм северного исполнения АО «ВМЗ» / отчет ЦНИИЧМ и ОХМК, 1995.

12. Освоение технологии выплавки и прокатки штрипсовых хладостойких сталей категории прочности К52-56 для газопроводных труб в условиях массового производства с годовым объемом 30-35 тыс. т./ отчет ЦНИИЧМ и ОХМК, 1996.

13. Эфрон Л.И., Ильинский В.И., Голованов А.В., Морозов Ю.Д. Металловедческие основы получения хладостойких трубных сталей высокотемпературной контролируемой прокатки // Сталь. 2003. №6. с.69-72.

14. Давыдова JI. Н. Свойства конструкционных сталей, рафинированных синтетическими шлаками. М.: Металлургия. - 1969, 136 с.

15. Кудрин В. П., Парма В. М. Технология получения качественной стали. М.: Металлургия. - 1984, 320 с.

16. Смирнов Л.А., Беленький Б.З., Носов С.К. и др. Качество толстого листа категории прочности Х60 из стали, микролегированной ванадием // Сталь.- 2004, №1, с. 47-50.

17. Ильинский Б. Д. Техника безопасности и противопожарной техники в черной металлургии. — М.: Металлургия, 1967 372 с.

18. СНиП 111-42-80: Защита магистральных трубопроводов от коррозии изоляционными покрытиями.

19. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств.- М.: Металлургия, 1988.

20. Коршак A.A., Шаммазов A.M. Основы нефтегазового дела. Учебник для ВУЗов: Уфа.: ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2001 - 544 е.: ил.

21. ГОСТ 25.502 — 79 Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость. (Расчеты и испытания на прочность в машиностроении).

22. ГОСТ 1497-84 (ИСО 6892-84) Металлы. Методы испытаний на растяжение.

23. Автоматическая сварка под флюсом разнородных сталей / Б.П. Калинин, В.К. Шамгун, В.Л. Перегуда и др.// Сварочное производство. 1980, №7, с. 32-33.

24. Бакши O.A. О влиянии неоднородности механических свойств сварных соединений на их работоспособность при кручении. // Сварочное производство. -1964, №8, с.3-7.

25. Гатальский Ю. Н. Новый фактор, вызывающий образование структурной неоднородности в зоне сплавления разнородных сталей. // Автоматическая сварка. 1977, с. 13-16.

26. Земзин В.Н. Сварные соединения разнородных сталей. Л.: Машиностроение. Ленинград, отд., 1966, 232 с.

27. Казаков Н.Ф. Диффузионная сварка металлов. М.: Машиностроение, 1976, 312 с.

28. Иванова B.C. Синергетика: прочность и разрушение металлических материалов. -М.: Наука, 1992, 160 с.

29. Лахтин Ю. М. Металловедение и термическая обработка. М.: Металлургия, 1964- 471 с.

30. Лахтин Ю. М., Леонтьева В. П. Материаловедение. М.: Машиностроение, 1990-528 с.

31. Лаборатория металлографии, /под ред. Лившица Б. Т. М.: Металлургиздат. -1957, 431 с.

32. Голованенко С.А., Фонштейн H.H., Жукова E.H., Пантелеева Л.А. Влияние структуры и морфологии сульфидов на свойства трубной стали, полученной контролируемой прокаткой. // Сталь, 1979, № 12, с. 31-39.

33. Штремель М.А. Проблемы металлургического качества стали (неметаллические включения). // Металловедение и термическая обработка металлов, 1980, № 8, с. 2-6.

34. Металлография железа. Том 1 . «Основы металлографии» (с атласом микрофотографий). Пер. с англ. Изд-во «Металлургия», 1972, с. 240.

35. Металлография железа. Том 2. «Структура сталей» (с атласом микрофотографий). Пер. с англ. Изд-во «Металлургия», 1972, с. 284.

36. Шишкин A.B. Электротехническое металловедение: Учебное пособие. — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1997. 45с.

37. B.C. Золотаревский Механические свойства металлов.- М.: Металлургия, 1983. -352 с.

38. Качанов Л.М. Основы теории пластичности. М.: Наука, 1969. — 420 с.

39. Балабан-Ирменин Ю.В., Рубашов A.M., Бессолицын С.Е./ Особенности коррозионных поражений магистральных трубопроводов теплосети.// Защита металлов. 1994. Т.30. №1. с. 85-90.

40. Cohen M./ The oxide films on iron. // J. Electrochem. Soc. 1974. V.121. № 6. P. 191197.

41. Revie R.W., Backer V.G., Bockris J.O.M./ The passiv film on iron: an application of auger electron spectrjscopy. // J. Electron. Soc. 1975. V. 122. № 11. P. 1460-1466.

42. Криштал М.А. Механизм диффузии в железных сплавах. — М.: Металлургия, 1972.-400 с.

43. Синергетика и фракталы в материаловедении / B.C. Иванова, A.C. Баланкин, И.Ж. Бунин и др. М.: Наука, 1994. - 382 с.

44. Тушинский Л.И. Структурная теория конструктивной прочности материалов. -Новосибирск: НГТУ, 2004.

45. Горицкий В.М. Диагностика металлов. М.: Металлургиздат, 2004.- 408 с.

46. Твердость стали как функция ее прочностного и структурного состояния / Ю.Н. Плавский, Ю.Г. Артемьев // Заводская лаборатория. — 1989.- №5. -с.88-91.

47. Ефименко JI.A., Прыгаев А.К., Елагина О.Ю. Металловедение и термическая обработка сварных соединений: Учебн. пособие. М.: Логос, 2007. - 456 с.: ил.

48. Превращения в железе и стали / Г.В. Курдюмов, Л.М. Утевский, Р.И. Энтин -М.: Наука, 1977.-236 с.

49. Бокштейн С.З. Строение и свойства металлических сплавов — М.: Металлургия, 1971.-495 с.

50. Гольдшмидт Х.Дж. Сплавы внедрения. -М.: Мир, 1971.-461 с.

51. Оценка влияния этапа нагрева термического цикла при лазерной обработке на работоспособность упрочненной поверхности / О.Ю. Елагина, В.Н. Авдеева// Надежность и сертификация оборудования для нефти и газа. — 2003. №1. - с. 1217.

52. Сварка разнородных металлов и сплавов / В.Р. Рябов, Д.М. Рабкин М.: Машиностроение, 1984. -236с.

53. Коррозия и защита материалов/ Неверов A.C., Родченко Д.А, Цырлин М.И. -Минск: Высш. шк., 2007. 222с.: ил.

54. Е.Ю. Приймак, В.И. Грызунов Поведение сталей 30ХГСА и 40ХМФА в условиях электрохимической коррозии // Мировое сообщество: проблемы и пути решения. Сб. науч. ст. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2007. - № 22.- с.55-60.

55. Влияние коррозионных сред на прочность стали. Под ред. A.B. Рябченкова.-М.: Машгиз, 1955. 183 с.

56. М.А. Шлугер, Ф.Ф. Ажогин, Е.А. Ефимов. Коррозия и защита металлов. М.: Металлургия, 1981. - 216 с.

57. Эванс Ю.Р. Коррозия и окисление металлов: Пер. с англ. М.: Машгиз, 1962. -855 е., ил.

58. Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. М.: Металлургия, 1976. 472 е., ил.

59. Жук Н.П. Коррозия и защита металлов. Расчеты. М.: Металлургия, 1957. -332с.

60. Иванова B.C., Встовский Г.В., Колмаков А.Г., Пименов В.Н. Фрактальная параметризация структур в радиационном материаловедении. М.: «Интерконтакт Наука», 1999.-49 с.

61. Г.В. Встовский, А.Г. Колмаков, И.Ж. Бунин. Введение в мультифрактальную параметризацию структур материалов. Ижевск: Научно-издательский центр «Регулярная и хаотическая динамика», 2001, 116 с.

62. Лившиц JI.C. Металловедение сварки и термическая обработка сварных соединений / JI.C. Лившиц, А.Н. Хакимов М.: Машиностроение, 1989. - 334 с.

63. Интерполяционные модели для оценки фазового состава зоны термического влияния при дуговой сварке низколегированных сталей / О.Г. Касаткин, O.A. Зайффарт // Автоматическая сварка. 1984. - №1. - с.7-11.

64. Касаткин О.Г. Выбор системы легирования шва при сварке высокопрочных сталей/ О.Г. Касаткин, Л.И. Миходуй // Автоматическая сварка. 1992.- №5. - с. 19-25.

65. Ф.И. Масленников. Лабораторный практикум по металловедению. М.: Машгиз, 1961.-с 268.

66. В.Р. Рябов, Д.М. Рабкин и др. Сварка разнородных металлов и сплавов. М.: Машиностроение , 1984. с. 108-109.

67. Думов С.И. Технология электрической сварки плавлением. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние,1987. - 461с.

68. Диффузионные характеристики металлов и сплавов. З.К. Шафигин, В.И. Грызунов, В.А. Москаленко М.:Черметинформиция, 2000. — 224с.

69. В.И. Данилов, М.С. Дрозд, Ю. И. Славский. Применение безобразцового метода контроля механических свойств сталей в условиях металлургического производства. Заводская лаборатория, № 2, 1972, с.217-221.

70. Материаловедение. Технология конструкционных материалов/ под ред. В.С.Чередниченко. 4-е изд., стер. - М.: Изд. «Омега-JI», 2008. — 752 е., ил.

71. Куликов Д.В., Мекалова Н.В., Закирничная М.М. Физическая природа разрушения: Учебное пособие / под ред. И.Р.Кузеева. 2-е изд., перераб., испр. и доп. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 1999. - 395 с.

72. Панин В.А., Лихачев В.А., Гриняев Ю.В. Структурные уровни деформации твердых тел. Новосибирск: Наука, 1990. - 240 с.

73. Управление риском: Риск. Устойчивое развитие. Синергетика. — М: Наука, 2000. — 431 с. (Серия «Кибернетика: неограниченные возможности и возможные ограничения»).

74. Малинецкий Г.Г., Подлазов A.B., Кузнецов В.И. Синергетика и прогноз бедствий и катастроф / Прикладная синергетика-Ii: Сб. науч. трудов. — Уфа: Изд-во УГНТУ, 2004. т.1, с. 73-104

75. Золотарев В.М. Одномерные устойчивые распределения / Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Наука, 1983. - 304 с.

76. Кузеев М.И., Наумкин Е.А., Панкратьев С.А. Особенности локальной области 0,3-0,4 Nj/Np усталостной поврежденности металла // Мировое сообщество: проблемы и пути решения. Сб. науч. ст. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2007, № 21, с. 8588.

77. Шанявский A.A. Моделирование усталостных разрушений металлов. Синергетика в авиации. Уфа: ООО «Монография», 2007. - 500 е., ил.

78. Белл Дж.Ф. Экспериментальные основы механики деформируемых сред. 4.1. Малые деформации. М.: Наука, 1984. - 596 с.

79. Романив О.Н., Ярема С.Я., Никифорчин Г.Н., Махутов H.A., Стадник М.М. (Усталость и циклическая трещиностойкость конструкционных материалов. Т.4), Механика разрушения и прочность материалов в 4 т. Киев: Наукова думка, 1990. -680 с.

80. Никитенко А.Ф. Ползучесть и длительная прочность металлических материалов. Новосибирск. Изд-во ин-та гидродинамики СО РАН и НГАСУ, 1997.-278 с.

81. Coffin L.F. and Schenectady N.Y. A Study of the effects of cyclic thermal stress on a ductile metal // Transations of the ASME. 1954.V.76 № 6. P. 931-950.

82. Иванова B.C., Кудряшов В.Г. Метод определения вязкости разрушения (KiC) по данным образцов на усталость. // Проблемы прочности, 1970, №3, с. 17-19.

83. Зеленова В.Д. Механизм вязкого и хрупкого разрушения и методы оценки сопротивления разрушению металлов и сплавов. М.: Машиностроение, 1975, 41с.

84. Контроль качества термической обработки стальных полуфабрикатов и деталей: Справочник / под общ. ред. В.Д. Кальнера. — М.: «Машиностроение», 1984.-384 е., ил.

85. Ф. Тодт Коррозия и защита от коррозии. (Коррозия металлов в промышленности). Пер. с нем. / по ред. H.H. Милютина.- Изд-во «Химия» Ленинградское отделение, 1967, 712 с.

86. Ф. Тодт Коррозия и защита от коррозии (Коррозия металлов и сплавов. Методы защиты от коррозии). Изд-во «Химия» Ленинградское отделение, 1966, 53 с.

87. Жевтунов П.П./ Литейные сплавы. М.: Машгиз, 1957. - 432 с.

88. Гареев А.Г., Абдуллин И.Г., Худяков М.А. Коррозионно-механические разрушения нефтегазового оборудования. // Мировое сообщество: проблемы и пути решения. Сб. науч. ст. — Уфа: Изд-во УГНТУ, 2006.- № 19, с. 93-99.

89. Вишневский Л.Д. Под знаком углерода. Элементы IV группы периодической системы Д.И. Менделеева. Пособие для учащихся. М.: «Просвещение», 1974. 192 с.

90. Л.Д.Ландау, Е.М. Лившиц Теория упругости. Теоретическая физика. М.: Наука, 1965.-204 с.

91. Напряжения и деформации в деталях и узлах машин / под. ред. Н.И. Пригоровского. М.: Машгиз, 1961 565 с.

92. Закирничная М.М., Авдеева Л.Г. Учебно-методические материалы к выполнению лабораторных работ по теме «Введение в мультифрактальную параметризацию структур». Уфа: Изд-во УГНТУ, 2003, 31 с.

93. Шанявский A.A. Синергетические аспекты фрактографического анализа эксплуатационных разрушений / Металлы. №6, 1996.- с. 83-92.

94. Фрактография и атлас фрактограмм / Справ, изд. пер. с англ./ под ред. Дж. Феллоуза.- М.: Металлургия, 1982. 489 с.

95. Коньков Ю.Д., Игумнов В.П., Шилов В.П. Изменение диффузионной зоны биметалла при циклическом нагружении и нагреве.- Вкн.: Практика тепловой микроскопии. М.: Наука, 1976, с.83-86.

96. Красулин Ю.Л. Взаимодействие металла с полупроводником в твердой фазе. М.: Наука, 1972,119 с.

97. Мазур А.И., Алехин В.П., Шоршоров М.Х. Процессы сварки и пайки в производстве полупроводниковых приборов. М.: Радио и связь, 1981, 224 с.

98. Медовар Б.И., Бойко Г.А., Пузрин Л.Г. Об электропереносе углерода в месте соединения разнородных сталей. ДАН СССР, 1974, Т. 218, №3, с. 565-566.

99. Мерин Б.В., Слиозберг С.К., Об оценке качества соединения разнородных металлов, полученных при сварке давлением.// Сварочное производство.- 1969, №3, с. 22-25.

100. Петров Г.Л. Неоднородность металлопластиковых сварных соединений. Д.: Судпромгиз, Ленинград, отд., 1963, 206 с.

101. Петров Г.Л., Земзин В.Н., Гонсеровский Ф.Г. Сварка жаропрочных нержавеющих сталей. Л.: Машгиз. Ленинград, отд., 1963, 248 с.

102. Сахацкий Г.П. Технолгия сварки металлов в холодном состоянии. Киев: Наукова Думка, 1979, 296 с.

103. Харченко Г.П., Игнатенко А.И. Прочность соединений с тонкой мягкой прослойкой. // Автоматическая сварка. 1968, №5, с. 31-33.

104. Shin Shigeo, Some Fundamental problems in welding of dissimilar metals.- Jurnal Jopan weldigs society, 1976, 45; №6 , p. 437-448.

105. Люшинский A.B. Диффузионная сварка разнородных материалов: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. М.: Издательский центр «Академия», 2006.- 208 с.

106. В.В. Варнелло Измерение твердости металлов. М.: Издательство государственного комитета стандартов, мер и измерительных приборов СССР, 1965.- 196 с.

107. Справочник сварщика-судостроителя / Абрамович В.Р., Бочкарев В.П., Глушаков Л.Б. и др. Л.: Судостроение, 1981. - 272 с.

108. Справочник судоремонтника-корпусника / А.Д. Юнитер, Ю.Е. Зобачев, Е.Г. Коперник и др./ под ред. А.Д. Юнитера. 3-е изд., перераб., доп. - М.: Транспорт, 1991.- 328 с.

109. Федоров В.В. Термодинамические аспекты прочности и разрушения твердых тел. Ташкент: Фан, 1979. - 168 с.

110. Щипачев A.M. Термодинамическая теория прочности: прогнозирование многоцикловой усталости металлов. Уфа: УТИС, 1998. — 107 с.

111. Безъязычный В.Ф., Драпкин Б.М., Прокофьев М.А., Тимофеев М.В. Исследование запасенной металлом энергии деформации при вдавливании шарового индентора // Заводская лаборатория, 2005, № 4, т. 71. с. 32-35.

112. Коваленко В.В. Повышение и оценка остаточной работоспособности сварных элементов нефтехимического оборудования со смещением кромок. Уфа.: Полиграфкомбинат, 2000. - 112 с.

113. Антипов Ю.Н. Особенности определения остаточного ресурса разнородных конструктивных элементов нефтегазового оборудования и трубопроводов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Уфа, 2007. - 24 с.