Отдел по работе с клиентами:

+7 (495) 789-76-55

Адреса в других городах: 
Томск 
Самара
Нижний Новгород

Особое внимание обращают на себя трещины, образующиеся в результате коррозионного растрескивания под напряжением (стресс-коррозия). Количество разрушений трубопроводов по этой при-чине в настоящее время доходит до 50% от общего числа аварий [1]. Коррозион-ное растрескивание под напряжением (КРН) связано со сложным комплексом физико-химических процессов, вызывающих образование и развитие трещин. Необходимым условием коррозионного растрескивания под напряжением явля-ется контакт металла трубы с грунтовым электролитом при наличии защитного поляризационного потенциала, создаваемого средствами электрохимической за-щиты [2].
Замечено и требует объяснения то, что количество аварий по причине кор-розионного растрескивания под напряжением и общее количество стресс-коррозионных дефектов, выявленных при проведении капитального ремонта ма-гистральных газопроводов (МГ), снижается с уменьшением диаметра газопрово-да. С этой целью нами были проанализированы кольцевые напряжения в стенке трубы в зависимости от нормативных давлений для труб диаметром 530, 720, 1020, 1220 и 1420 мм для толщин, наиболее часто встречающимися при диагно-стическом обследовании газопроводов.
По результатам расчетов кольцевых напряжений σкц в трубах диаметром от 530 мм до 1420 мм были вычислены фактические значения коэффициента запаса прочности по пределу текучести металла трубы nТ по формуле: nT = σТ/ σкц, где σТ – предел текучести трубной стали.
При уменьшении диаметра труб этот коэффициент возрастает (рис. 1), что по-видимому и определяет уменьшения количества стресс-коррозионных дефек-тов.
Необходимо отметить, что до настоящего времени нет общепринятой тео-рии образования и развития стресс-коррозии: границы зерен металла, диффузия углерода, близость сварного шва, дислокации, химическая агрессивность грун-тов, – эти и другие многочисленные факторы влияют на ее интенсивность. Так например, имеются данные по снижению стойкости материала к растрескиванию при статических и циклических нагрузках в зависимости от количества дислока-ций в металле, содержания мелкодисперсных фаз в его структуре и концентра-ции примесей по границам зерен, отмечается роль включенных атомов различ-ных химических элементов в твердом растворе железа [3]. В то же время наблю-даемая ярко выраженная зависимость интенсивности стресс-коррозии от диамет-ра действующих газопроводов наталкивает на предположение о существовании каких-то наиболее значимых факторов, провоцирующих этот процесс даже при незначительном увеличении удельных механических напряжений.

В свете результатов последних работ [1, 2, 4] на эту роль претендует водо-родное охрупчивание. В качестве источника водорода рассматривается грунто-вый электролит с pH< 5. Кислотность грунтового электролита определяется на-личием углекислоты [2]. В диссертационной работе И.Л.Нагорных [4] показано, что повышение атомной концентрации растворенного водорода в стали до 33-50% снижает механические свойства сталей примерно на 40%.
Авторы работы [2] пишут, что у вершины микротрещины имеется объем металла с повышенным уровнем напряжений и это создает условия для направ-ленной диффузии туда водорода. При достижении в этой зоне опасных концен-траций водорода снижается коэффициент запаса прочности металла по пределу текучести и происходит скачкообразный рост трещины.
Эти данные позволяют предположить, что участки трубопроводов большо-го диаметра, имеющие коэффициент запаса прочности по пределу текучести ни-же 1,4 ÷ 1,5 склонны к коррозионному растрескиванию под напряжением именно из-за наводороживания стали. На гистограммах рисунка 2 отражены диапазоны толщин стенок, при которых трубы МГ различного диаметра склонны к растрес-киванию, для проектного давления 7,4 МПа и рабочих давлений 6,4 и 5,4 МПа. При этом во внимание было принято лишь преимущественно диффузное пере-мещение атомов водорода в зоны концентрации напряжений и не учитывалось влияние примесей и несовершенств структуры металла по границам зерен.
Выводы
1. Добиться снижения интенсивности коррозионного растрескивания под напряжением на газопроводах большого диаметра можно увеличением толщины стенок труб, применением новых стойких изоляционных покрытий с высокой адгезионной прочностью и долговечностью.

2. Принимая во внимание тенденцию к повышению рабочего давления во вновь создаваемых трубопроводах снизить влияние стресс-коррозии на безопасность газопроводов позволит разработка новых более совершенных методов и средств внутритрубной диагностики на основе бесконтактного электромагнитно-акустического метода, позволяющих надежно выявлять дефекты металла труб, в том числе отслоения изоляционного покрытия, в которых скапливается грунтовый электролит и развивается стресс-коррозия.
3. Наиболее подходящим приборным методом выявления стресс-коррозии в процессе переизоляции газопроводов является вихретоковый метод. Однако для того, чтобы выявлять стресс-коррозионные трещины на самых ранних стадиях (глубиной менее 0,3 мм), необходимо обеспечить подготовку всей поверхности трубы до уровня шероховатости не ниже Rz40.
4. Для обеспечения промышленной безопасности длительно эксплуатируемых газопроводов требуется разработать и внедрить автоматизированные средства и технологии их неразрушающего контроля сварных соединений и технического диагностирования систем газоснабжения.

Литература
1. Стресс-коррозия магистральных газопроводов/ М.Ф. Сунагатов // Безо-пасность труда в промышленности – 2011 - №9 – С52.
2. Механо-коррозионные процессы в грунтах и стресс-коррозия в магист-ральных нефтегазопроводах /К.Д. Басиев, А.А. Бигулаев, М.Ю. Кодзаев // Вест-ник Владикавказкого научного центра. – 2005 - Т.V, №1 – С47.
3. Проблемы старения сталей магистральных трубопроводов: Сборник трудов научно-практического семинара/ Под общей ред. Б.В.Будзуляка и А.Д.Седых: научн. ред. В.Н.Чувильдеев. – Н.Новгород: Университетская книга, 2006. -200 с.
4. И.Л. Нагорных Молекулярно-динамическое моделирование поведения системы железо – водород при деформировании – Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, − Ижевск.: Институт прикладной механики Уральского отделения РАН –2011. 20 с.