Метою дисертаційної роботи є розроблення та обґрунтування критеріїв оцінювання безпечної роботи та довговічності тривало експлуатованих нафтогазопроводів за параметрами їх дефектності на підставі підходів механіки руйнування і міцності матеріалів та з урахуванням потенційного розвитку наявних корозійних та тріщиноподібних дефектів. Досягнення поставленої мети вимагало розв'язання таких завдань: o розробити методологію і технічні засоби для оцінювання поверхневого тріщиноутворення та визначення характеристик опору поширення тріщин у сталях для нафтогазопроводів, враховуючи чинник експлуатаційного середовища; o встановити закономірності та стадійність корозійно-втомного руйнування трубопровідних сталей з гладкої циклічно-деформованої поверхні та закономірності росту макротріщини в глибину матеріалу; o визначити базові характеристики циклічної тріщиностійкості сталей для нафтогазопроводів із урахуванням впливу параметрів навантаження та фізико-хімічних чинників експлуатаційного середовища; o провести аналітично-чисельні дослідження кінетики поширення тріщиноподібних дефектів у стінках реальних нафтогазопроводів залежно від терміну та умов їх експлуатації; o розробити критерії безпечної експлуатації та оцінювання довговічності тривало експлуатованих нафтогазопроводів на підставі концепції порогового дефекту та умов потенційного катастрофічного руйнування дефектної труби; o здійснити оцінку залишкового ресурсу та потенційного ризику руйнування лінійних ділянок реальних дефектних нафтогазопроводів; o застосувати та впровадити результати досліджень в інженерну практику експлуатації і технічної діагностики дефектних нафтогазопроводів. ЗМІСТ ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ 6 ВСТУП 8 РОЗДІЛ 1. ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМИ ТА АНАЛІЗ її СУЧАСНОГО СТАНУ. МЕТА ТА ЗАВДАННЯ РОБОТИ 15 1.1. Проблема забезпечення безаварійної роботи та продовження ресурсу тривало експлуатованих нафтогазопроводів 15 1.2. Типові дефекти та руйнування тривало експлуатованих нафтогазопроводів 18 1.3. Деякі положення та підходи механіки руйнування конструкційних матеріалів 37 1.4. Використання підходів механіки руйнування матеріалів і конструкцій в умовах дії втомних навантажень та корозійних середовищах 40 1.5. Аналіз існуючих підходів до оцінки міцності та залишкового ресурсу трубопровідних систем з тріщиноподібними дефектами 52 Висновки до розділу 1. Мета та завдання роботи 68 РОЗДІЛ 2. МЕТОДОЛОГІЯ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА її ОБҐРУНТУВАННЯ 70 2.1. Об'єкти та матеріали для досліджень 70 2.2. Методика та базові параметри оцінювання поверхневого тріщиноутворення при корозійно-втомній пошкоджуваності сталей для трубопроводів 74 2.3. Методика та дослідне устаткування для визначення характеристик опору поширення тріщин у трубопровідних сталях в експлуатаційних умовах 78 2.4. Методика обробки та представлення результатів випробувань 84 Висновки до розділу 2 88 РОЗДІЛ 3. ОЦІНЮВАННЯ ПОЧАТКОВОЇ КОРОЗІЙНО-МЕХАНІЧНОЇ ПОШКОДЖУВАНОСТІ ТА ТРІЩИНОУТВОРЕННЯ НА ГЛАДКИХ ДЕФОРМОВАНИХ ПОВЕРХНЯХ ТРУБОПРОВІДНИХ СТАЛЕЙ 90 3.1. Вступні зауваження та об'єкт досліджень 90 3.2. Закономірності зміни корозійного стану циклічно деформованої поверхні трубопровідної сталі 20 97 3.3. Закономірності розвитку корозійно-втомного тріщиноутворення на циклічно-деформованій поверхні трубопровідної сталі 20 108 3.4. Критерій утворення корозійно-втомної макротріщини на циклічно-деформованій поверхні трубопровідних сталей 114 3.5. Прогнозування розвитку поверхневих корозійно-втомних тріщини у трубопровідних сталях 117 Висновки до розділу 3 120 РОЗДІЛ 4. ВИЗНАЧЕННЯ ВПЛИВУ ПАРАМЕТРІВ НАВАНТАЖЕННЯ ТА ФІЗИКО-ХІМІЧНИХ ЧИННИКІВ НА ОПІР РОЗВИТКУ ТРІЩИНОПОДШНИХ ДЕФЕКТІВ У СТАЛЯХ НАФТОГАЗОПРОВОДІВ.... 122 4.1. Вступні зауваження. Чинник корозійного середовища 122 4.2. Механічні характеристики сталей нафтогазопроводів. Вплив тривалості експлуатації на міцність металу 124 4.3. Характеристики циклічної тріщиностійкості металу магістральних нафтопроводів. Вплив тривалості експлуатації та корозійних середовищ 127 4.3.1. Характеристики циклічної тріщиностійкості металу магістрального нафтопроводу "Дружба" 127 4.3.2. Характеристики циклічної тріщиностійкості металу магістрального нафтопроводу "Долина - Дрогобич" 134 4.4. Характеристики циклічної тріщиностійкості сталей для для магістрального газопроводу "Союз". Вплив тривалості експлуатації та корозійних середовищ 141 Висновки до розділу 4 148 РОЗДІЛ 5. АНАШТИЧНО-ЧИСЕЛЬШДОСШДЖЕННЯКІШТИКИ ПОШИРЕННЯ ТРІЩИНОПОДІБНИХ ДЕФЕКТІВ У СТІНКАХ РЕАЛЬНИХ НАФТОГАЗОПРОВОДІВ 150 5.1. Вступні зауваження. Моделювання тріщиноподібних дефектів 150 5.2. Методика аналітично-чисельної оцінки кінетики та зміни форми корозійно-втомних тріщиноподібних дефектів у процесі їх розвитку в стінці трубопроводу 154 5.3. Визначення особливостей розвитку тріщиноподібних дефектів у стінках нафтопроводів залежно від терміну та умов їх експлуатації 158 5.3.1. Визначення особливостей розвитку корозійно-втомних тріщиноподібних дефектів у стінках нафтопроводу "Дружба" 158 5.3.2. Визначення особливостей розвитку корозійно-втомних тріщиноподібних дефектів у стінках нафтопроводу "Долина - Дрогобич"175 5.4. Специфіка розвитку корозійно-втомних тріщиноподібних дефектів в стінках газопроводів залежно від стану металу та оточуючого корозійного середовища 188 Висновки до розділу 5 206 РОЗДІЛ 6. РОЗРОБЛЕННЯ КРИТЕРІЇВ БЕЗПЕЧНОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ТА ОЦІНЮВАННЯ ДОВГОВІЧНОСТІ ТРИВАЛО ЕКСПЛУАТОВАНИХ НАФТОГАЗОПРОВОДІВ 211 6.1. Вступні зауваження. Аналіз основних нормативних вимог до оцінки міцності нафтогазопроводів 211 6.2. Концепція порогового (безпечного) поверхневого дефекту та оцінка періоду його утворення в трубопроводах 216 6.3. Методика оцінки потенційного катастрофічного руйнування трубопроводу 228 6.4. Методика оцінки граничного (потенційно руйнівного) тиску у трубопроводах з тріщиноподібними дефектами, що розвиваються 235 6.5. Визначення граничного тиску у нафтогазопроводах з тріщиноподібними дефектами, що розвиваються 242 Висновки до розділу 6 248 РОЗДІЛ 7. ОЦІНЮВАННЯ ЗАЛИШКОВОГО РЕСУРСУ ЛІНІЙНИХ ДІЛЯНОК ДЕЯКИХ ДЕФЕКТНИХ НАФТОГАЗОПРОВОДІВ ІЗ УРАХУВАННЯМ ДЕГРАДАЦІЇ ВЛАСТИВОСТЕЙ МЕТАЛУ ПІД ДОВГОТРИВАЛОЮ ДІЄЮ ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ ЧИННИКІВ 250 7.1. Вступні зауваження. Аналіз дефектності деяких нафтогазопроводів західного регіону України 250 7.2. Визначення діаграм "руйнівний тиск - час експлуатації" дефектного магістрального нафтопроводу "Дружба" на ділянці НПС "Жулин" - НПС "Карпати" та встановлення залишкового ресурсу його безпечної експлуатації 253 7.3. Визначення діаграм "руйнівний тиск - час експлуатації*" дефектного магістрального нафтопроводу "Долина - Дрогобич" та встановлення залишкового ресурсу його безпечної експлуатації 268 7.4. Оцінки потенційного ризику руйнування та залишкового ресурсу магістрального газопроводу "Союз" 274 7.5. Узагальнення одержаних результатів та рекомендації для технічної діагностики тривало експлуатованих нафтогазопроводів 284 Висновки до розділу 7 288 ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ ТА ВИСНОВКИ 291 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 294 ДОДАТОК А 333