Оцінювання пошкодженості та деформаційних параметрів циклічної тріщиностійкості експлуатованої сталі магістрального газопроводу

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.02.04 – Механіка деформівного твердого тіла. –Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, м. Тернопіль, 2015. Дисертацію присвячено дослідженню основних закономірностей пошкоджуваності, деформування і руйнування сталі 17Г1С у вихідному та деградованому станах та оцінюванні тримкості магістральних газопроводів із тріщиноподібними дефектами за деформаційними підходами. Встановлено основні закономірності впливу тривалого експлуатаційного напрацювання на пошкоджуваність, руйнування сталі 17Г1С та запропоновано схеми деформування матеріалу на різних структурних рівнях. Виявлено та систематизовано макро- та мікромеханізми статичного деформування та руйнування сталі 17Г1С після тривалої експлуатації. Виявлено, що тривале напрацювання збільшує умовну межу текучості сталі 17Г1С на 9 %, умовну межу міцності на 22 % та відношення границі плинності до границі міцності з 1,35 до 1,56, проте значно знижуться ударна в’язкість та відносне звуження зразків, що свідчить про окрихчення металу труби. Запропоновано підход до оцінювання циклічної тріщиностійкості тривало експлуатованої сталі, що дозволили ввести стадійність поширення тріщини та запропонувати рекомендації щодо використання деформаційного критері механіки руйнування (CTOA). Розвинуто інженерні методи оцінювання тріщиностійкості експлуатованої труби магістрального газопроводу із урахуваннм експлуатаційних пошкоджень матеріалу.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.02.04 – Механика деформируемого твердого тела.-Тернопольский национальный технический университет имени Ивана Пулюя, г. Тернополь, 2015. Диссертация посвящена исследованию основных закономерностей повреждаемости, деформирования и разрушения стали 17Г1С в исходном и деградированном состояниях и оценке несущей способности магистральных газопроводов с трещиноподобными дефектами с использовнием деформационного подхода. Установлены и систематизированы основные закономерности образования коррозионных питтингов и развиты подходы их автоматизированного анализа на оптических изображениях и снимках, полученных методом сканирующей электронной микроскопии. Рассмотрены особенности их статистического анализа, проведен анализ их форм. Установлены основные закономерности влияния длительной эксплуатационной наработки на повреждаемость, разрушение стали 17Г1С и предложены схемы деформирования материала на различных структурных уровнях. Выявлены и систематизированы макро- и микромеханизм статического и циклического деформирования и разрушения стали 17Г1С после длительной эксплуатации. Установлено, что длительная наработка увеличивает условный предел текучести стали 17Г1С на 9%, условный предел прочности на 22% и отношение предела прочности к пределу текучести с 1,35 до 1,56, одновременно снижается ударная вязкость и относительное сужение образцов, что свидетельствует об охрупчивании металла трубы. Предложенные подходы к оценке циклической трещиностойкости стали после длительной эксплуатации, позволили ввести стадийность распространения трещины и предложить рекомендации по использованию деформационного критерия механики разрушения (CTOA). Развиты инженерные методы оценки трещиностойкости эксплуатируемой трубы магистрального газопроводов с учетом эксплуатационных повреждений материала.

Thesis for the degree of Candidate of technical sciences in specialty 01.02.04 – Mechanics of deformable solids. – Ternopil Ivan Pul’uj National Technical University, Ternopil, 2015. Dissertation is is dedicated to the investigation of damageability, deformation and fracture of steel 17G1S in the initial and degraded condition and the evaluation of load-bearing capacity of gas mains with crack-like defects using deformation approach. The main regularities are found in the influence of a long-term operation on damageability and destruction of steel 17G1S, and schemes of material deformation at different structural levels are proposed. Macro- and micromechanisms of static and cyclic deformation and fracture of steel 17G1S after a long-term operation are found and systematized. It is established that the long-term operation increases the conventional yield strength of steel 17G1S by 9%, the ultimate strength by 22%, and the ratio of the ultimate strength to the yield strength from 1.35 to 1.56. In addition, it decreases fracture toughness and relative narrowing of specimens, indicating the embrittlement of the pipe metal. The proposed approach to the evaluation of cyclic fracture toughness of steel after a long-term operation allowed suggesting a stage-like nature of the crack propagation, and proposing recommendations on using deformation criterion of fracture mechanics. Engineering methods for evaluating fracture toughness of gas mains in operation are developed, taking into account the in-service damage of materials.