автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Влияние посточнного магнитного поля на безопасность эксплуатации магистральных нефтепроводов после проведения магнитной дефектоскопии

На правах рукописи

АЛТЫНОВА РЕГИНА РИНАТОВНА

ВЛИЯНИЕ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА БЕЗОПАСНОСТЬ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ ПОСЛЕ ПРОВЕДЕНИЯ МАГНИТНОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ

Специальность 05 26 03 - «Промышленная и пожарная безопасность»

(нефтегазовая отрасль)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

оози си

Уфа-2007

003070135

Работа выполнена на кафедре «Материаловедение и защита от коррозии» Уфимского государственного нефтяного технического университета

Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент Худяков Михаил Александрович

Официальные оппоненты

доктор технических наук, доцент Каравайченко Михаил Георгиевич,

кандидат технических наук Файзуллин Саяфетдин Минигулович

Ведущая организация

ГУП «Институт проблем транспорта энергоресурсов»

Защита состоится 25 мая 2007 года в 11-30 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 25 апреля 2007 года.

Ученый секретарь совета

Закирничная М М

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы

В соответствии с Федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 07 1997 г № 116-ФЗ нефтепроводы относятся к категории опасных производственных объектов Отказы магистральных нефтепроводов приводят к полному или частичному прекращению перекачки, нарушению нормальной работы промыслов, нефтеперерабатывающих заводов и нефтебаз Они сопровождаются разливами нефти, наносят значительный ущерб окружающей среде, способны привести к взрывам и пожарам с катастрофическими последствиями

Анализ условий эксплуатации магистральных нефтепроводов показал, что наряду со статическими труба испытывает и циклические нагрузки, вызванные изменением температуры и режимов перекачки При одновременном воздействии таких нагрузок и коррозионной среды металл труб может работать в условиях малоцикловой коррозионной усталости В результате этого повышается склонность металла труб к хрупкому и замедленному разрушению вследствие накопления дефектов, внутренних микронапряжений, структурных изменений металла, возникновению и развитию усталостных трещин

Вопросы безопасной эксплуатации магистральных нефтепроводов в значительной мере решаются за счет применения современных технических средств неразрушающего контроля, в том числе методов внутритрубной диагностики, которые ориентированы на обнаружение несплошностей материала Для выявления таких дефектов в ферромагнитных материалах широко применяют магнитные методы контроля, в основе которых лежит намагничивание их постоянным магнитным полем

После проведения магнитной дефектоскопии металл труб длительное время работает в намагниченном состоянии в присутствии коррозионной среды Так как магистральные нефтепроводы не имеют внутренней заводской изоляции, то возможно изменение условий взаимодействия металла, имеющего остаточную намагниченность, с коррозионно-активными компонентами транс-

изоляции - с высокоминерали-

портируемого продукта, а нарушение внешней зованными грунтовыми средами

При сочетании вышеприведенных условий эксплуатации и остаточной намагниченности после проведения внутритрубной магнитной дефектоскопии открытым остается вопрос о возможном изменении механических характеристик металла (прочности и пластичности) по отношению к их сертифицированным значениям, трещиностойкости и коррозионной стойкости В связи с этим проблема влияния постоянного магнитного поля на безопасность эксплуатации магистральных нефтепроводов является актуальной

Цель работы: установить влияние постоянного магнитного поля на безопасность эксплуатации магистральных нефтепроводов после проведения внутритрубной магнитной дефектоскопии

Основные задачи исследований:

1 Исследовать влияние постоянного магнитного поля на прочность и пластичность стали 17Г 1С

2 Изучить влияние постоянного магнитного поля и термомагнитной обработки на скорость коррозии стали 17Г1С

3 Определить параметры циклической трещиностойкости стали 17Г1С при одновременном воздействии постоянного магнитного поля и 3 % ЫаС1

4 Определить ресурс безопасной эксплуатации магистрального нефтепровода из стали 17Г1С после проведения магнитной дефектоскопии

Научная новизна:

1 Установлено повышение ресурса безопасной эксплуатации магистральных нефтепроводов, работающих в условиях действия циклических нагрузок и коррозионных сред, из стали 17Г1С после воздействия на нее постоянным магнитным полем при проведении внутри грубной магнитной дефектоскопии

2 Выявлено повышение усталостной долговечности стали 17Г1С на воздухе и в 3 % ЫаС1 при воздействии постоянным магнитным полем

3 Установлено снижение скорости коррозии стали 17Г1С в 0,9 н Н2804

I

при воздействии внешним магнитным полем и после проведения ее термомаг-

нитной обработки

Практическая значимость и реализация результатов работы

Полученные номограммы для расчета ресурса безопасной эксплуатации магистральных нефтепроводов используются в работе ЗАО ШЦ «ТЕХНОЛОГИЯ, ЭКСПЕРТИЗА и НАДЕЖНОСТЬ», а также в учебном процессе студентами специальности 240В01 «Машины и аппараты химических производств» УГНТУ в курсе «Механика разрушения конструкционных материалов» и при дипломном проектировании

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции «Прикладная синергетика - II» (г Уфа, октябрь 2004 г ), научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» в рамках VI Конгресса нефтегазопромышленников России (г Уфа, май 2005 г ), 54, 56, 57-й научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (г Уфа, апрель, 2003, 2005, 2006 гг), Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2005» (г Уфа, 2005 г), VI научно-технической конференции молодежи ОАО «Северные магистральные нефтепроводы» акционерной компании по транспорту нефти «Транснефть» (г Ухта, декабрь 2005 г), VII специализированной выставке-конференции «ПРОМЭКСПО - 2006» (г Уфа, февраль 2006 г)

Публикации

По результатам выполненных исследований опубликовано 7 научных работ

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и трех приложений, изложена на 115 страницах машинописного текста, содержит 22 таблиц, 40 рисунков, библиографический список из 104 наименований

6 I СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертации Сформулированы цель и основные задачи исследования

В первой главе приведены условия эксплуатации и причины разрушения

[

магисгральных нефтепроводов Установлено, что основными причинами, по

1 1

которым происходят их непредсказуемые разрушения, являются наличие локальных участков концентрации напряжений и ¡циклически изменяющиеся нагрузки, приводящие к малоцикловой коррозионной усталости металла труб

Основные факторы, определяющие безопасность эксплуатации магистральных нефтепроводов, приведены на рисунке 1, наименее изученные из которых (анизотропия свойств металла труб, термообработка, поверхностные дефекты, коррозионная усталость) исследовались1 в данной диссертационной работе

Анализ сравнительных достоинств и недостатков методов неразрушаю-щего контроля магистральных нефтепроводов показал, что наиболее широко применяемые из них - магнитный и ультразвуковой

В результате магнитной дефектоскопии металл трубы намагничивается и длительное время работает в таком состоянии при воздействии циклических нагрузок и коррозионной среды

Приведены экспериментальные данные о влиянии термомагнитной обработки на формирование комплекса свойств доэвтектоидных конструкционных сталей Отмечено повышение пластичности с одновременным снижением прочности этих сталей, а также снижение скорости развития трещины после термомагнитной обработки по сравнению с термической обработкой без магнитного поля при одинаковом уровне размаха коэффициента интенсивности напряжений

Показано снижение скорости коррозии низколегированной стали в водном растворе хлорида натрия при его обработке магнитным полем

Во второй главе описан объект исследования, приведены методика проведения и результаты испытания на растяжение образцов из стали 17Г1С

Рисунок 1 - Основные факторы, определяющие безопасность эксплуатации магистральных нефтепроводов

к

Для исследования использовались образцы, вырезанные вдоль ггрокатки, и:) горячекатаной трубы ИЗ стали марки 17ПС. не находившейся и эксплуатации, диаметром 820 мм и толщиной стенки 10 мм, изготовленной Челябинским трубопрокатным заводом.

Испытание на растяжение проводились в соответствии с ГОСТ 1497 84 на разрывнйй машине Р5 при скорости ^агружения 0,1 мм мин.

Исследования проводились на двух партиях плоских образцов с головками типа 1 № 23. одна из которых находилась н исходном состоянии (20 штук), другая подвергалась термической обработке (20 штук) - отжигу !! рода для снятия остаточных напряжений и получения более равновесной структуры.

Для оценки влияния магнитного поля нй характеристики механических свойств стали половина образцов из обеих партий (по 10 штук) иепытывалась при одновременном намагничивании устройством УП-5, представляющим собой два постоянных магнитных блока, соединенных гибким магнитопроводом. Напряженность поля (ее тангенциальная составляющая Н,) составляла 85 Л/ем. Место установки намагничивающего устройства к растягивающему образцу приведено на рисунке 2. Постоянные магниты устанавливались на расстоянии 155 мм друг от друга.

1 образец для испытания на растяжение; 2 - захваты разрывной машины; J - намагничивающее устройство УН ■ 5

Рисунок 2 Расположение намагничивающего уст ройства УН—5 при испытании на растяжение

В процессе испытаний записывалась кривая растяжения (нафузка-деформация) и определялись основные механические параметры образцов: предел текучести стали (стг), временное сопротивление (<тв), относительное удлинение (6), относительное сужение (у), средние значения которых приведены на рисунках 3 и 4.

обраисы без тс рмоой работки

образны с термообработкой

образцы бе* термообработки

обращу с термообработкой

- без магнитного поля Ц - с постоянным магнитным полем Рисунок 3 - Пластические свойства стали \7Г1С

600 -

564,1 Я

536.74

511,14

тм

образны бе* термообработки

образны с тсрмбобр$б01 га)Н

образцы бе? термообработки

образцы с

термообработкой

| [ - без магнитного поля - с постоянным магнитным полем

Рисунок 4 - Прочностные свойства стали 17Г1С

Результаты испытаний на растяжение стали 17Г1С при воздействии постоянным магнитным полем показали, что значения показателей пластических свойств увеличились в среднем на 5,5 а значения показателей прочностных

свойств уменьшились в среднем на 4,9 %, Значение относительной погрешности при этих испытаниях составило не более 4,2 %.

При статическом нагружен ли образцов из стали 17Г1С происходит частичное дробление магнитных доменов в феррите с образованием новых стенок, на которых закрепляются дислокации. Наложение постоянного магнитного поля приводит к повороту доменов на некоторый угол, в результате чего дислокационные скопления в области стенок доменов перестраиваются, а некоторое количество дислокаций противоположного знака аннигилирует. Следствием этого является проявление мягкого пластифицирующего эффекта воздействия на сталь магаитным полем.

и третьей главе приведены методика проведения и результаты исследования малоцикловой коррозионной усталости и расчет ресурса безопасной эксплуатации магистральных нефтепроводов из стали 17Г1С на стадии стабильного роста трещины.

Исследования стали 17ПС проводились па воздухе и в коррозионных средах по 10 образцов для каждого вида испытаний:

1 Образцы с У-образним надрезом, вырезанные вдоль оси трубы {первая группа), испытывались без воздействия постоянным магнитным полем и при одновременном намагничивании устройством УН-5. Место установки намагничивающего устройства к образцу показано на рисунке 5.

1 - образец; 2 - намагничивающее устройство УН - 5

Рисунок 5 - Машина для испытания на малоцикловую усталость

с намагничивающим устройством У[ [ - 5

Расстояние между постоянными магнитами составляло 155 мм. Напряженность

магнитного поля Нт = 85 А/см Испытания проводились на воздухе и в среде 3 % ИаС1, которая широко применяется в качестве модельной среды пластовых вод

2 Образцы с II- и У-образными надрезами глубиной 0,5 мм (вторая группа) испытывались на воздухе и в 3 % ЫаС1

3 Образцы, вырезанные вдоль и поперек прокатки (третья группа), испытывались на воздухе, в 3 % КаС] и в 3 % №С], подкисленном НС1 до рН 3 4

Испытания на малоцикловую коррозионную усталость проводились на плоских образцах размером 480x38x11 мм на усталостной машине по схеме чистого изгиба В основу принципа действия испытательной машины для изучения малоцикловой усталости положен жесткий вид нагружения, контролируемым параметром которого является амплитуда деформаций

При испытаниях первой группы образцов применялся отнулевой цикл нагружения с частотой 50 циклов в минуту Величина деформации составляла 0,28 % и определялась рычажным деформометром Гугенбергера Наблюдение за изменением глубины усталостной трещины проводилось с использованием микроскопа МБС-9

Относительная погрешность измерений составила порядка 6,8 %

На рисунке 6 приведены зависимости глубины образовавшейся трещины от числа циклов нагружения в различных коррозионных средах

Для определения математической зависимости глубины трещины как функции от числа циклов нагружения проводился регрессионный анализ на ЭВМ

Результаты испытаний на малоцикловую усталость показали, что при воздействии постоянным магнитным полем коррозионно-усталостная долговечность стали 17Г1С увеличилась на 39 % на воздухе и на 20 % в 3 % ЫаС!

В случае малоцикловой усталости, характеризующейся жесткими условиями нагружения, эффект пластифицирующего воздействия магнитным полем на воздухе как на воздухе, так и в 3 % №С1, выше, чем при статическом на-гружении Это можно объяснить значительно более интенсивным дроблением

магнитных доменов в феррите при высоких скоростях циклической деформации и, соответственно, более активным перестроением дислокационных скоплений в магнитном поле в области вновь образующихся стенок доменов В результате количество аннигилирующих дислокаций намного больше, чем при статическом нагружении 0,008

Я J

к к ю

£

0 006 -

0 004 -

0 002 -

0 000

5000

10000 15000 20000 25000

Число циклов нагружения, N

на воздухе, в 3 % NaCl,

на воздухе с магнитным полем, в 3 % NaCl с магнитным полем

Рисунок 6 - Зависимость глубины трещины от числа циклов нагружения

При проведении циклических испытаний одновременно с измерением глубины трещины фиксировалась ее топография Вид развивающихся трещин на воздухе и в 3 % №С1 приведен на рисунке 7

При испытании в коррозионной среде усталостная трещина более широкая и ветвящаяся по сравнению с трещиной, образующейся на воздухе

В связи со структурной неоднородностью в виде равноосных зерен и текстуры (рисунок 8) усталостные и коррозионно-усталостные трещины могут развиваться вдоль направления прокатки

I

Обработка экспериментальных данных, приведенных на рисунке 6, проводилась с использованием ЭВМ и позволила получить значения прироста глубины трещины от числа циклов нагружения (ДЬ/ДЫ) Коэффициент интенсивности напряжений рассчитывался на образцах прямоугольного сечения по схе-

ме, представленном на рисунке 9.

а ,

а на воздухе; б - в 3 % НаС1

Рисунок 7 Примеры видов усталостных трещин (х2 )

Рисунок 8 Микроструктура стали 17Г1С в исходном состоянии, 200х

Рисунок 9 ■ Полоса с краевой поперечной т рещиной при одноосном растяжении

Коэффициент интенсивности напряжений (МПа'м1 ) определялся по формуле

К=а^-У(а), (I)

где с - действующее напряжение. МПа; Ь - глубина трещины, м; >"{«■)-безразмерный коэффициент интенсивности напряжений в вершине трещины:

1,99 - 0,4] а + 18,70а2 - 38.48а3 + 53,85(2)

где

I

а П — , §)

где 1 - толщина образца, м.

С помощью статистического пакета «Й1а1£гарЫс$ РКи» установили математи-

ческую зависимость между скоростью роста трещин и коэффициентом интенсивности напряжений на участке стабильного роста трещины В таблице 1 представлены результаты математической статистики для различных условий испытаний

Таблица 1 - Результаты регрессионного анализа

Условия эксперимента Коэффициент корреляции, И.

П? -= с + т ыК <ЙУ йЬ \ —— = ехр(с+т/К) <Ш -= с + т 1п К

На воздухе 0,994375 0,992078 0,991952

В 3% №С1 0,99562 0,988264 0,974735

В 3% N301 с магнитным полем 0,99727 0,994322 1 0,988939

На воздухе с магнитным полем 0,997112 0,994053 0,988552

Как видно из таблицы 1, математическая зависимость скорости роста трещины от коэффициента интенсивности напряжений носит параболический характер

—- = с + т 4К . (4)

<Ш ,

В таблице 2 представлены значения коэффициентов с и т уравнения (4) при различных условиях испытаний

Таблица 2 — Значения коэффициентов с и ш

Условия эксперимента ; Коэффициенты

с ш

На воздухе -6,0934*10"7 1,93856* 10"7

В 3 % №С1 -9,83547 *10"7 3,12607* 10"7

На воздухе с магнитным полем -5,2023 7*10'7 1,598*10"7

В 3 % №С1 с магнитным полем -7,20501*10 ' 2,22163*10"'

На основании проведенного анализа были построены зависимости скорости роста трещин от коэффициента интенсивности напряжений при различных

условиях испытаний (рисунок 10)

-. 3,ООЕ-О6

к Э

г;

-1 -а

3 к в В

р,

о «

и

0,00Е+0(>

■ на воздухе - в 3 % №С1

50 100 150 200 250

Коэффициент интенсивности напряжений, К, МИа*м ""

- на воздухе с магнитным полем

- в 3 % КаС1 с магнитным полем

Рисунок 10 - Зависимость скорости роста трещины от коэффициента интенсивности напряжений

Таким образом, установлено значительное повышение циклической тре-щиностойкости стали 17Г1С на воздухе и в 3 % №С1 при воздействии постоянным магнитным полем

Расчет ресурса безопасной эксплуатации магистральных нефтепроводов в зависимости от действующего напряжения и глубины трещины проводился по схеме, приведенной на рисунке 11

т

)

Рисунок 11 - Схема нагружения трубы с поверхностной трещиной Для данной схемы нагружения коэффициент интенсивности напряжения определялся по формуле

■ * /

К= l,122*o*^/лГí7 *(зес(——))

(5)

- *

В Г

а - на воздухе; 6 -- в 3 % ЫаС1; в - на воздухе с магнитным нолем;

г- в 3 % ЫаС! с магнитным полем

Рисунок 12 - Номотраммы для определения остаточного ресурса

Магистрального нефтепровода

Данные номограммы позволяют определять ресурс безопасной эксплуатации магистральных нефтепроводов после проведения их магнитной дефектоскопии по значениям действующих в стснке труб напряжений и глубины трещины.

Результаты расчетов приведены в виде номограмм на рисунке !2.

3 15000

10000

Разрушение при малоцикловой усталости весьма чувствительно к концентраторам напряжений, создаваемых различными дефектами в металле труб К таким прежде всего относятся царапины, надрезы, подрезы, риски, которые возникают при строительстве и ремонте нефтепроводов в результате воздействия на них посторонним твердым предметом Такие поверхностные дефекты являются очагами зарождения трещин и приводят тем самым к снижению ресурса безопасной эксплуатации

С целью изучения влияния формы концентраторов напряжений на усталостную долговечность стали 17Г1С были исследованы образцы второй группы при величине деформации 0,4 % и симметричном цикле нагружения

На рисунке 13 приведены зависимости глубины трещины от числа циклов нагружения

Число циклов нагружения N. тыс циклов

~~°— с и-образным надрезом на воздухе, о с и-образным надрезом в 3 % №01, -о— с У-образным надрезом на воздухе, —в— с У-образным надрезом в 3 % КаС1

Рисунок 13 - Зависимость глубины трещины от числа циклов нагружения стали 17Г1С с и- и V- образными надрезами

Результаты испытаний показали, что усталостная долговечность образцов на воздухе с и-образной формой концентраторов напряжений примерно на 20 % превышает долговечность образцов с У-образной формой В 3 % №С1

18 |

форма концентраторов напряжений не оказывает на нее значительного влияния По сравнению с образцами без концентраторов напряжений число циклов до разрушения снизилось примерно в 3 раза

Разрушение труб часто происходит под внутренним давлением перекачиваемого продукта вдоль образующей трубы (вдоль прокатки листового материала), т к в результате прокатки листа возникает анизотропия микроструктуры и механических свойств металла Для установления влияния направления прокатки на усталостную долговечность стали, 17Г1С проводились сравнительные испытания третьей группы образцов при величине деформации 0,4 % и симметричном цикле нагружения

Результаты этих испытаний приведены на рисунке 14

2 2

►4

к

3

<и о н в

£

1000 2000 3 000 4000 5000 6000

Число циклов нагружения N. тыс циклов а

2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

Число циклов нагружения N, тыс циклов б

и на воздухе, —о— в 3 % ЫаС1, —А— в 3 % №С1, подкисленном НС1

а - образцы, вырезанные поперек прокатки, б - образцы, вырезанные вдоль прокатки

Рисунок 14 - Зависимость длины трещины от числа циклов нагружения Результаты испытаний показали, что при одинаковых условиях проведения эксперимента усталостная долговечность образцов, вырезанных вдоль прокатки, превышает долговечность образцов, вырезанных поперек прокатки, на воздухе на 42 %, в 3 % ЫаС1 - на 25 %, в 3 % №С1, подкисленном НС1 - на 20 % На долговечность образцов также оказывает влияние активность коррозионной среды в кислой среде долговечность снижается в 1,5 раза по сравнению с нейтральной

На рисунке 15 приведены виды изломов образцов, вырезанных поперек и вдоль прокатки.

Видно, что при симметричном цикле нагружен ия поверхность излома образца. вырезанного вдоль прокатки, более гладкая, чем у образна, вырезанного поперек прокатки, имеющего грубые уступы (рисунок 15 а). Более гладкие участки излома (рисунок 15 6) соответствуют зоне рота грешим, а центральная часть образовалась в результате дол ом а. Вид излома, показанного на рисунке 15 а. сот ветствует виду излома в очаге разрушения Труб вдоль их образующей

б

а - поперек прокатки; б - вдоль прокатки Рисунок 15-! {оьерхпости ичпома образцов (х.3)

Гаким образом, анизотропия свойств, возникающая н результате прокатки листа, влияет на долговечность стали при малоцикловой коррозионной усталости.

четвертой главе приведены результату определения скоростей коррозии стали 17 Г1С, полученные при воздействии на нее постоянным магнитным нолем и После предложенной в работе терм о магнитной обработки.

Для зтого проводились сравнительные гравиметрические коррозионные испытания образцов в высокоагрессиВ!той коррозионной среде У.9 н. Образцы подвергались нормализации (нагрев до 920 Т. выдержка п течение 10...2(1 минут, охлаждение на воздухе): термома! питной обработке (нагрев до 920 ''С. выдержка в течение 10...20 минул. охлаждение В матичном поде). Часть образцов находилась и исходном состоянии.

Скорость коррозии определялась гравиметрическим методом на образцах размером 50x10x10 мм с точност ью измерения веса до 10"' г. Время выдержки в коррозионной среде составляло 160 часов.

Установка для проведения гравиметрических испытаний без воздействия на образцы внешним магнитным полем приведена на рисунке 16 а. Часть образцов, находившихся в исходном состоянии, помещалась в емкость, которая устанавливалась между одноименными полюсами магнитов напряженностью 90 Л/см (рисуиок 16 6).

1 - стакан; 2 - коррозионная среда; 3 - образцы; 4 - держатель; 5 - магнит

а - без внешнего магнитного поля; б - с внешним магнитным полем Рисунок 16 - Установка для коррозионных гравиметрических испытаний Расчет скорости коррозии по потере массы образцов проводился по фор-

муле

8-т

(6)

где К - скорост ь коррозии, г/(м2*ч); 5 — площадь образца, м2; т - время испытания, ч; гп| - масса образца до испытания, г; т2 - масса образца после испытания. г,

Глубинный показатель коррозии определялся по формуле

(7)

где П - глубина проникновения коррозии, мм/год; р - плотность мет алла, г/см3.

П = -

Значения скорости коррозии с абсолютной погрешностью измерения при гравиметрических испытаниях представлены на рисунке 17.

5

М О О,

Он

О

t С

а.

и

и

6 5

4 -

4,37±0,43

2,6 5-1=0,27

■Л

■г*: <

пШ"

Шж -tj i j *

>i

flea

¡¿if I

исходное состояние исходное состояние (внешнее магнитное поле)

нормализация

2,55±0.26 Т^г

ш

i яш

термомапттная обработка

Вид обработки

Рисунок \ 7 - Зависимость скорости коррозии от вида обработки образцов и условий испытаний

Результаты испытаний показали, что коррозионная стойкость Стали 17Г1С в 0,9 н. Н250,( после термической и термомагнитной обработки увеличилась по сравнению с исходным состоянием в 1,3 и 2,2 раза соответственно, Наложение внешнего магнитного ноля повысило коррозионную стойкость в 2,1 раза.

Для изучения влияния термической и термомагнитной обработок на изменение тонкой структуры стали 17Г1С проводился рентгевоструктурный анализ на рентгеновском дифрактометре ДРОН — 2.0 в излучении СоКп - от репер-ной линии (211). Расшифровка результатов проводилась по методу Вильсона. Определялся уровень микродеформаций кристаллической решетки а - железа Ас! /с/ при интегрировании поверхностного слоя металла срсдпсй глубины от 40 до 60 мкм.

Результаты рентгеноструктурного анализа стали 17Г1С для образцов после различных видов обработки представлены в таблице 3

I

Таблица 3 - Изменение микродеформаций кристаллической решетки стали 17Г1С в зависимости от вида обработки

Образец Микродеформации кристаллической решетки стали 17Г1С, АсГ/,й

Исходное состояние 2,3 х 10""1

После нормализации 1,2 х 10"3

После термомагнитной обработки 1,1 х10"3

Рентгеноструктурный анализ показал, что в результате термомапштной обработки уменьшилось искажение кристаллической решетки, что способствует повышению коррозионной стойкости стали и свидетельствует о влиянии магнитного поля на тонкую структуру металла:

Внешнее магнитное поле повышает коррозионную стойкость стали 17Г1С и поэтому увеличивает срок безопасной эксплуатации магистральных нефтепроводов после их намагничивания в результате соответствующей дефектоскопии

Основные выводы

1 Установлено влияние постоянного магнитного поля, наведенного в металле труб магистральных нефтепроводов из стали 17Г1С после проведения внутритрубной магнитной дефектоскопии, на ресурс безопасной эксплуатации трубопроводных систем в условиях воздействия циклических нагрузок и коррозионных сред

2 Получены аналитические зависимости скорости роста усталостных трещин в стали 17Г1С от коэффициента интенсивности напряжений на воздухе и в коррозионной среде при воздействии постоянным магнитным полем и без него Показано, что усталостная долговечность стали в магнитном поле увеличивается на 37 % при испытаниях на воздухе и на 20 % при испытаниях в 3 % ЫаС1

3 Установлено двукратное повышение коррозионной стойкости стали 17Г1С в 0,9 н Н2804при воздействии на нее постоянным магнитным полем и предложенной в работе термомагнитной обработки

4 Выявлено пластифицирующее действие постоянного магнитного поля после проведения внутритрубной магнитной дефектоскопии магистральных нефтепроводов на трубную сталь 17Г1С в условиях одноосного напряженного состояния

5 С учетом выявленного в работе влияния постоянного магнитного поля на трещшюстойкость стали 17Г1С построены номограммы, позволяющие определять ресурс безопасной эксплуатации магистральных нефтепроводов по значениям действующих в стенке труб напряжений и глубины трещины, обнаруженной при проведении внутритрубной магнитной дефектоскопии

Содержание работы опубликовано в 7 научных трудах, из которых № 1 включен в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации, в соответствии с требованиями ВАК Минобразования и науки РФ

1 Худяков М А, Алтынова Р Р Влияние постоянного магнитного поля на циклическую трещиностойкость и коррозионную стойкость // Нефтегазовое дело -2006 -Т4,№2 -С 99-107

2 Худяков М А, Алтынова Р Р Влияние направление прокатки на циклическую долговечность стали 17Г1С // Прикладная синергетика — И материалы Международной научно-технической конференции - Уфа, 2004 - Т 2 - С 164167

3 Султанов М X, Худяков М А , Алтынова Р Р Применение магнитного метода для оценки напряженно-деформированного состояния трубопроводов // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа тезисы докладов научно-практической конференции -Уфа ТРАНСТЭК, 2005 -С 52-53

4 Алтынова Р Р , Худяков М А Влияние концентраторов напряжений на циклическую трещиностойкость стали 17Г1С // Материалы 56-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых - Уфа Изд-воУГНТУ, 2005 -Кн 1 -С 161

5 Худяков М А , Алтынова Р Р , Загидуллин Р В , Султанов М X Магнитная дефектоскопия трубопроводов и ее влияние на механические свойства сталей // Трубопроводный транспорт - 2005- тезисы докладов Международной учебно-научно-практической конференции - Уфа ДизайнПолиграфСервис, 2005 - С 240-241

6 Алтынова Р Р Влияние постоянного магнитного поля на механические свойства стали 17Г1С // Материалы VI научно-технической конференции молодежи ОАО «Северные магистральные нефтепроводы» - Ухта УГТУ, 2005 - С 44-45

7 Худяков М А, Алтынова Р.Р, Загидуллин Р В Коррозионно-усталостная долговечность стали 17Г1С в постоянном магнитном поле // Инновационно-промышленный форум тезисы докладов конференции «Коррозия металлов, предупреждение и защита» -Уфа Промэкспо, 2006 - С 106-107

Подписано в печать 23 04 2007 Бумага офсетная Формат 60x84 1/16 Печа I ь трафаретная Усп-печ л 1 0 Уч-изд л 0,9 Тираж 90 экз Заказ 02 Типография 015ЕТАЫ г Уфа, Проспеет Октября, 133