Предложен критерий разрушения трубопровода с поверхностными и сквозными продольными плоскостными дефектами, основанный на разрушающих испытаниях образцов с искусственными трещинами по ширине и толщине образцов. Образцы изготавливались из стенки трубопровода. По глубине трещины, разрушающей нагрузке и диаграмме деформирования металла образца строилась зависимость разрушающего номинального напряжения от глубины трещины и определялась вязкость разрушения при распространении трещины в направлении толщины стенки и сквозной трещины. Выявлено соответствие предложенного критерия критерию разрушения по пределу трещиностойкости. Если предположить, что напряженно-деформированное состояние в образце с трещиной при разрушении близко к напряженно-деформированному состоянию в зоне продольной поверхностной трещины в трубопроводе при разрушении, то можно применить предложенный подход к оценке прочности трубопровода с трещиной при таких же толщине стенки и диаграмме деформирования, как у образца. Рассмотрены условия образования в трубопроводе так называемой «утечки до разрушения» в зависимости от коэффициента анизотропии вязкости разрушения. Предложен и обоснован подход к ранжированию плоскостных дефектов в трубопроводе по степени опасности с использованием образования утечки до разрушения. Показано, что последствия течи существенно меньше последствий разрушения. Это обстоятельство необходимо принимать во внимание при ранжировании плоскостных дефектов по степени опасности. Таким образом, определив по результатам внутритрубной диагностики длину поверхностного дефекта, еще до наступления инцидента можно оценить вид возможной потери герметичности: разрыв или утечка. Те дефекты, которые могут привести к разрыву, должны ремонтироваться в первую очередь.
Список литературы
1. Failure stress levels of flaws in pressurized cylinders / J.F. Kiefner [et al.] // American society of testing and materials report No. ASTM STP 536. – 1973. – P. 461–481. - http://dx.doi.org/10.1520/stp49657s
2. Cosham A., Hopkins Ph., Leis B. Сrack-like defects in pipelines: the relevance of pipeline-specific methods and standards // Proceedings of the 9th International Pipeline Conference, September 24–28, 2012. – Calgary, Alberta. - https://doi.org/10.1115/IPC2012-90459
3. Validate crack assessment models with in-service and hydrotest failures / Y. Jason, Zh. Shenwei, K. Shahani [et al.] // Proceedings of the 12th International Pipeline Conference September 24–28, 2018. – Calgary, Alberta. - https://doi.org/10.1115/IPC2018-78251
4. Model error assessment of burst capacity models for energy pipelines containing surface cracks / Z. Yan [et al.] // International Journal of Pressure Vessels and Piping. – 2014. – August–September. - Р. 120–121. - https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2014.05.007
5. Scott C. Further development of the gamma exponent model for assessment of flaws in oil and gas pipelines // Journal of Pipeline Science and Engineering. – 2021. – V. 1. – Р. 321–328. - DOI: https://doi.org/10.1016/j.jpse.2021.06.002
6. Механика катастроф. Определение характеристик трещиностойкости конструкционных материалов. Методические рекомендации. Т. 2. – М.: ФЦНТП ПП «Безопасность», Ассоциация КОДАС, 2001. – 254 с.
7. Пестриков В.М., Морозов Е.М. Механика разрушения. – СПб.: ЦОП «Профессия», 2012. – 552 с.
8. Варшицкий В.М., Валиев М.И., Козырев О.А. Методология определения интервала повторных испытаний участка нефтепровода с трещиноподобными дефектами // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2013. – № 3 (11). – С. 42–46.
9. Броек Д. Основы механики разрушения. – М.: Высшая школа, 1980. – 368 с.
10. Kiefner J.F., Kolovich K.M. Models for predicting failure stress levels for defects affecting ERW and flash-weld seams: Final report as the deliverable of sub-task 2.4 on U.S. Department of Transportation Other Transaction Agreement No. DTPH56-11-T-000003. - 2013.
11. Практические примеры расчета на сопротивление хрупкому разрушению трубопроводов под давлением / А.Р. Даффи, Дж.М. Мак Клур, Р.Дж. Айбер, У.А. Мэкси // Разрушение: в 7 т. Т. 5 / пер. с англ. - М.: Машиностроение, 1977. – С. 146–209.
