Перспективные подходы к повышению работоспособности сварных соединений

В настоящей статье представлены результаты исследований, направленных на повышение работоспособности сварных соединений. Была установлена взаимосвязь между различными уровнями данных о сварном соединении (режим сварки, формируемая структура, базовые и специальные механические характеристики). Результаты позволили связать указанные данные разных уровней, что дает возможность при отсутствии необходимых сведений уточнить их на основании доступной информации другого уровня, а также расширить область применения и увеличить значимость фактических данных о сварном соединении, которые могут быть получены на этапе его эксплуатации. Кроме того, была изучена механическая неоднородность металла шва. Комплексные экспериментальные исследования включали проведение механических испытаний различных зон металла шва с использованием миниатюрных образцов. Результаты коррелировали с результатами испытаний, проведенных по стандартным методикам, таким образом появляется возможность изучения работоспособности металла дефектных зон, конструкций со сложной геометрией, различных зон сварных соединений и т. д. Установлено, что металл исследованных продольных швов труб магистральных нефтепроводов не имеет выраженной механической неоднородности.

1. Идрисов Р. Х., Идрисов К. Р., Кормаков Д. С. Анализ аварийности магистральных трубопроводов России // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. – 2019. – № 2. – С. 44–46.

2. Аладинский В. В., Мельникова А. В. Формирование требований к геометрии и свойствам сварных соединений труб, обеспечивающих надежность трубопроводов // Наука и техника в газовой промышленности. – 2009. – № 4 (40). – С. 43–48.

3. Голиков Н. И., Аммосов А. П. Прочность сварных соединений резервуаров и трубопроводов, эксплуатирующихся в условиях Севера. – Якутск: Издательский дом Северо-Восточного федерального университета, 2012. – 232 с.

4. Зорин А. Е., Временко А. В., Колесников О. И., Гончаров Н. Г., Юшин А. А., Ско р няков А. А. Разработка эмпирической модели прогнозирования механических характеристик металла сварных соединений для оценки их работоспособности в процессе эксплуатации нефтепроводови резервуаров // Нефтяное хозяйство. – 2021. – № 7. – С. 138–144.

5. Макаров Э. Л., Якушин Б. Ф. Теория свариваемости сталей и сплавов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014. – 487 с.

6. ГОСТ 1497-84: Металлы. Методы испытаний на растяжение.

7. ГОСТ 9454-78: Металлы. Метод испытаний на ударный изгиб при пониженной, комнатной и повышенных температурах.

8. Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений: В 2-х т. Пер. с англ. / Под ред. Ю. Мураками. – М.: Мир, 1990. – 448 с.

9. Савкин А. Н., Андроник А. В., Корадди Р. Методика определения коэффициентов уравнения скорости роста трещины при циклическом нагружении // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2016. – Т. 82. – № 1. – С. 57–63.

10. Мамонтов В. А., Кужахметов Т. А., Икс анов Р. У., Ван Тинь Д. Построение диаграммы усталостного разрушения моделей судовых валов // Вестник АГТУ. – 2008. – № 5 (46). – С. 44–49.

11. ГОСТ 5639-82: Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна.

12. ГОСТ 5640-2020: Сталь. Металлографический метод оценки микроструктуры проката стального плоского.

13. ГОСТ 8233-56: Сталь. Эталоны микроструктуры.

14. Окерблом Н. О., Демянцевич В. П., Байкова И. П. Проектирование технологии изготовления сварных конструкций. – Л.: Судпром ГИЗ, 1963. – 602 с.

15. Колганов Л. А. Сварочное производство. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2002. – 512 с.

16. Лупачев В. Г. Ручная дуговая сварка. – М.: Высшая школа, 2010. – 416 c.

17. Виноградов В.С. Оборудование и технология дуговой автоматической и механизированной сварки. – М.: Академия, 2001. – 319 c.

18. Зорин А. Е. Анализ структурных и термических процессов при сварке (для оптимизации технологии вырезки кольцевых сварных соединений трубопроводов) // Нефть, газ и бизнес. – 2011. – № 6. – С. 67–70.

19. Зорин А. Е., Деркач Д. В., Шерматов Д. Н., Кадыров Р. О., Зорин Е. Е. Исследование механической неоднородности металла шва с использованием миниатюрных образцов // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2025. – Т. 15. – № 3. – С. 242–251.

20. Хасанов Р. Н., Гафарова В. А., Пивоваров В. Ю., Кузеев И. Р. Особенности разрушения тонких стальных образцов при растяжении // Нефтегазовое дело. – 2019. – № 2. – С. 94–111.

21. Волков И. А., Игумнов Л. А., Шишулин Д. Н., Тарасов И. С., Гусева М. А. Оценка усталостной долговечности компактного образца с концентраторами при термоциклическом нагружении в условиях неоднородного напряженного состояния // Проблемы прочности и пластичности. – 2016. – Т. 78. – № 3. – С. 333–349.

22. Самигуллина Л. Г. Разработка метода оценки остаточного ресурса нефтегазопроводов на основе испытаний микрообразцов: дис. … канд. техн. наук: 25.00.19. – СПб., 2020. – 122 с.

23. Рахимкулов Р. Р. Сопоставление значений величины вязкости разрушения КIс, полученной на образцах с шевронной прорезкой и по стандартной методике для стали Ст3сп // Нефтегазовое дело. – 2010. – № 2. – С. 59–64.

24. BS CWA 15627-2007 Small Punch Test Method for Metallic Materials.

25. ГОСТ 25.506-85: Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении.

26. ASTM E 1304-97 (2020): Standard Test Method for Plane-Stain (Chevron-Notch) Fracture Toughness of Metallic Material.