Page 14 - Aref_Shtoyko

12

найбільше тріщиностійкість за тривалої дії статичних і циклічних навантажень,
корозивного середовища і наводнювання металу, в тому числі із транспортованих
вуглеводнів (нафта, природний газ). Кількісно описано зміну в процесі експлуатації
тріщиностійкості найпоширеніших в Україні трубних сталей Х52, Х60, Х70. Деякі із
цих даних використані при розрахунку впливу на залишковий ресурс труб
нафтогазопроводів деградації їх матеріалів в процесі тривалої експлуатації за дії
статичних і циклічних змін тиску транспортованого продукту, корозивного середовища
і наводнювання металу труби. Результати таких розрахунків представлені для низки
випадків.
1. Розглянемо трубу товщиною стінки мм зі сталі Х52, піддану
тривалому статичному тиску МПа природним газом, яка послаблена
зовнішньою поверхневою півеліптичною тріщиною з півосями (рис. 12).

Вважаємо, що в тріщину проникає ґрунтове середовище, що спричиняє її корозійно-
механічне поширення.
Приймаємо до уваги, що
матеріал труби деградує впродовж
експлуатації як до, так і під час

поширення корозійно-механічної
тріщини. Задача полягає у
визначенні часу , за який

тріщина пошириться наскрізь
Рис. 12. Схема навантаження труби з стінки труби, тобто , і
зовнішньою тріщиною за дії ґрунтового настане її розгерметизація.
середовища Виходячи з експеримен-

тальних досліджень, тріщина в такій сталі поширюється за тривалого статичного
навантаження і ґрунтової корозії, в основному з постійною швидкістю . При

цьому для неексплуатованої труби ця швидкість буде ( ) м/рік, а

для експлуатованої 30 років ( ) 8,03 м/рік. На основі цих даних для

довільного часу експлуатації труби зі сталі Х52 можемо записати таку формулу для
наближеного визначення швидкості ( ).

( ) , ( )- (м/рік), (13)

де – час експлуатації труби до моменту прогнозування залишкового ресурсу

газопроводу.
Задачу розв’язуємо на основі енергетичного підходу і вона зведеться до такої
математичної задачі

( )√ ;

( ) ( ) ( ) (14)

Тут – координати полярної системи O , які визначають кінетичну систему
контурів корозійно-механічної тріщини. Рівняння (14) з початковими і кінцевими
умовами є нелінійним диференціальним рівнянням у часткових похідних і його
розв’язок пов'язаний з деякими математичними труднощами. Тому для його
наближеного розв’язання поступаємо наступним чином. Так як початкова тріщина
півеліптичної форми і швидкість її поширення постійна, то можна припустити, що вона