The deformation behaviour of the long-term exploited pipelines in simulated soil electrolytes imitates

Abstract

Досліджено деформаційну поведінку сталей магістральних трубопроводів 17ГС та 19Г, які перебували в експлуатації понад 40 років, у середовищах, що імітують ґрунтові електроліти. У процесі тривалої експлуатації сталі труб накопичують мікродефекти, що спричиняють деградацію фізико- механічних властивостей. Особливу небезпеку становлять ділянки трубопроводів, розташовані в нестабільних ґрунтах або місцях із пошкодженим антикорозійним покриттям. Для оцінювання стійкості матеріалу до деформацій проведено серію корозійно-механічних випробувань на спеціальних зразках за різних рівнів навантаження (330, 420, 510 МПа). Результати свідчать, що після 41 року експлуатації сталь демонструє зростання деформації до 30% в агресивних середовищах. Абсолютне збільшення деформації становить 3–7%, що є допустимим, однак це свідчить про потенційне зниження несучої здатності. Найнебезпечнішими середовищами виявилися SEI2 (0.05 М NaCl), SEI5 і SEI6 (змішані хлоридно-сульфатні електроліти), які спричинили прискорену деформацію й посилену нестабільність процесу. Сталь 17ГС менш чутлива до деградації, ніж 19Г, що пояснюється відмінностями в хімічному складі та структурі. Зокрема, у сталі 19Г на початковому етапі деформація відбувається на 20–30% швидше. Встановлено, що воднева деградація й накопичення локальних пошкоджень можуть значно знизити термін експлуатації. Водень, проникаючи в мікропорожнини та дефекти, сприяє окрихченню металу, що особливо критично в умовах несподіваних перевантажень – природних катаклізмів, воєнних дій чи аварій. Дослідження вказують на необхідність урахування мультифакторного впливу – механічних навантажень, довготривалої експлуатації, середовища з високою корозійною агресивністю та дії водню. Усі ці фактори в сукупності визначають рівень експлуатаційного ризику. Запропоновано використовувати нахил фінального відрізка кривої деформації як індикатор для прогнозування вичерпання ресурсу трубопроводу

Pipeline transportation of hydrocarbon energy is one of the cheapest and most environmentally friendly transport methods. In the context of the green energy transition and implementing ambitious plans to reduce carbon emissions. The issue of optimal future use of the released pipeline capacities arises. One promising option is to use existing pipeline networks to transport green hydrogen and methane-hydrogen mixtures. The pipeline steel is subject to defect accumulation during long-term operation, which causes degradation of physical and mechanical properties. The influence of operational degradation on the resistance to deformation of 19G and 17GS pipe steels in soil electrolytes of different chemical compositions was studied. It is shown that the strain growth in corrosive environments can be up to 30%, which will increase operational risks, especially in areas that run in structurally unstable soils. At the same time, the absolute values of the strain increase are in the range of 3...7% and are not very dangerous since they are within the range of tolerable damage. In the future, it will be advisable to study in more detail the behaviour of pipe steels after long-term operation in the environment of hydrogen gas and methane-hydrogen mixtures to assess the prospects for using existing pipelines for their transportation