Створення розширеної інженерної методики та встановлення закономірностей деформації і руйнування матеріалу морських трубопроводів при статичному та низькочастотному навантаженні з урахуванням впливів структури, масштабного фактору, концентрації напружень, частоти навантаження, асиметрії циклу напружень, агресивності середовища, а також комбінації цих впливів з метою підвищення їх конструкційної міцності, надійності в експлуатації та довговічності. Досягнення мети вимагає розв'язання таких задач: 1. Розробка конструкцій та типової технології виготовлення експериментальних зразків-моделей і створення автоматизованої випробовувальної системи з ЕОМ для комплексних досліджень в кінетиці деформації, руйнування, електродного потенціалу матеріалу трубопроводу в робочих середовищах, а також сканованих поверхонь зламів, забезпечуючи імітацію умов навантаження елемента трубопроводу. 2. Встановлення закономірностей деформування матеріалу різних ділянок трубопроводу в статиці з урахуванням фактору часу та визначення стандартних і нестандартних фізико-механічних характеристик з метою прогнозування деформівної та несучої здатності елемента або конструкції трубопроводу в цілому. 3. Розкриття кінетичних особливостей деформації та руйнування матеріалу трубопроводу при низькочастотному малоцикловому та багатоцикловому навантаженні у повітрі в залежності від структури та концентрації напружень. 4. Виявлення загальних закономірностей впливу морської води та одночасного впливу корозійного середовища і концентрації напружень або частоти навантаження на циклічну міцність і довговічність матеріалу трубопроводу, а також паралельне дослідження кінетики деформації та електродного потенціалу основного металу та зварного з'єднання труб. 5. Розробка способів прискореної оцінки границі витривалості та корозійної витривалості матеріалу трубопроводу при низькочастотному навантаженні, виходячи з отриманих експериментальних результатів та їх графічної і аналітичної інтерпретації. 6. Прогнозування втомної та корозійно-втомної міцності елемента трубопроводу при асиметричних циклах за діаграмами граничних напружень. ЗМІСТ ВСТУП 5 1. СУЧАСНИЙ СТАН ПРОБЛЕМИ ТА ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ ДОСЛІДЖЕННЯ 14 1.1. Перспективи та тенденції розвитку морського трубопровідного транспорту 14 1.2. Навантаження та впливи на несучі елементи морських трубопроводів 16 1.3. Особливості розрахунку морських трубопроводів з урахуванням пружно-пластичної деформації 19 1.4. Зниження міцності конструкцій морських трубопроводів при низькочастотному навантаженні 22 1.5. Механіка корозійного руйнування морських трубопроводів ЗО 1.6. Постановка задачі дослідження 37 2. МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ 40 2.1. Вибір матеріалу труб та технологія виготовлення зразків-моделей 40 2.2. Автоматизована випробовувальна система з ЕОМ для дослідження деформації та руйнування матеріалу трубопроводу 41 2.3. Методологія дослідження взаємозв'язку процесів деформації та руйнування трубопроводів 55 3. ЗАКОНОМІРНОСТІ ДЕФОРМУВАННЯ МАТЕРІАЛУ ТРУБОПРОВОДУ В СТАТИЦІ З УРАХУВАННЯМ ФАКТОРУ ЧАСУ 69 3.1. Прогнозування деформаційної поведінки елемента трубопроводу за даними повторно-статичних випробовувань зразків-моделей 69 3.2. Особливості деформування текстурованої сталі трубопроводу при навантаженні чистим згином 76 3.3. Ефекти пластичного деформування зварного з'єднання труб 85 3.4. Оцінка несучої здатності елемента трубопроводу з концентраторами напружень 89 4. ДЕФОРМАЦІЯ ТА РУЙНУВАННЯ МАТЕРІАЛУ МОРСЬКИХ ТРУБОПРОВОДІВ ПРИ НИЗЬКОЧАСТОТ НОМУ НАВАНТАЖЕННІ 96 4.1. Кінетика деформації сталі трубопроводу при низькочастотній втомі 96 4.2. Вплив структури на розвиток пластичного деформування сталі трубопроводу при низькочастотному навантаженні 105 4.3. Деформаційна поведінка зварного з'єднання в умовах низькочастотної втоми 114 4.4. Деформація і руйнування трубної сталі в зоні концентратора напружень при низьких частотах навантаження 121 5. НИЗЬКОЧАСТОТНА КОРОЗІЙНА ВТОМА МАТЕРІАЛУ МОРСЬКИХ ТРУБОПРОВОДІВ 131 5.1. Вплив частоти навантаження на корозійно-втомну міцність та довговічність сталі трубопроводу 131 5.2. Кінетика деформації та електродного потенціалу сталі трубопроводу при низькочастотному навантаженні у морській воді 134 5.3. Робота зварного з'єднання у морській воді при низькочастотному навантаженні 148 5.4. Низькочастотна корозійна втома трубної сталі в зоні концентратора напружень 152 5.5. Використання діаграм граничних напружень для прогнозування втомної та корозійно-втомної міцності при асиметричних циклах 165 ВИСНОВКИ 173 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 177 ДОДАТКИ 196