Page 49 - Microsoft Word - Soviak_PhD_Thesis_Version_fin

49

РОЗДІЛ 2

ВИЗНАЧЕННЯ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ

ТРУБОПРОВОДУ З ТРІЩИНОПОДІБНИМИ ДЕФЕКТАМИ

Розвиток водневої енергетики, використання водню як енергоносія та

перспективи залучення наявної трубопровідної інфраструктури для

транспортування водневовмісних газових сумішей істотно підвищують вимоги

до оцінювання міцності, надійності та залишкової довговічності трубних сталей.

За даними сучасних оглядів, експлуатація сталевих трубопроводів у

водневовмісних середовищах супроводжується локальним накопиченням водню

в зонах концентрації напружень, що підвищує ризик зародження та розвитку

тріщиноподібних дефектів, особливо за наявності технологічних концентраторів

напружень і дефектів матеріалу [61, 135]. У працях [24, 25, 111, 119] показано,

що саме поєднання геометрії дефекту, рівня внутрішнього тиску та локальної

концентрації водню визначає характер подальшого зниження довговічності
трубопровідної сталі.

Найбільш уразливими зонами трубопровідних систем є ділянки локальної
концентрації напружень: внутрішні поверхневі дефекти, зварні з’єднання,

ділянки неоднорідної структури або властивостей, місця зміни геометрії та вузли
з ускладненим навантаженням. У таких ділянках формується підвищений рівень

гідростатичних напружень, який сприяє локалізації дифузійно-рухомого водню

та водночас інтенсифікує пластичне деформування матеріалу поблизу вершини

тріщини [4, 5, 35, 125]. Саме тому аналіз НДС не є допоміжним етапом, а є

необхідною складовою математичної моделі, що дає змогу врахувати вплив

напруженого стану на локальний розподіл водню в металі.

У реальних умовах експлуатації початкові пошкодження можуть виникати

внаслідок корозії, циклічного або статичного навантаження, технологічних

залишкових напружень, дії водневовмісних середовищ або їхнього сумісного