96
П р и м е ч а н и я
- По оси X — kImat, МПа ■ м1/2 или мм.
- По оси Y — проектное давление разрушения, МПа.
- Труба: наружный диаметр — 177,80 мм, толщина стенки — 18,54 мм, группа прочности — C90, уровень приемки — 5 %, коэффициент kwaц, учитывающий установленное предельное отклонение толщины стенки трубы — 0,875.
Рисунок D.1 — Влияние kimat на давление распространения трещины
- 3 Разрушение, вызванное зарождением трещины под воздействием окружающей среды
D.3.1 Общие положения
Под воздействием определенной среды в металле могут возникать трещины, которые могут привести к разрушению металла, даже если в нем ранее не было трещин. Такое разрушение вызывается сочетанием зарождения трещины и стабильного роста трещины под воздействием окружающей среды, приводящего к разрушению. По этой причине для предотвращения разрушения вследствие распространения трещин должны быть соблюдены условия, определяемые по формуле (D.2), и критерий зарождения трещины под воздействием окружающей среды, определяемый по формуле (D.3). Считается, что трещина зарождается под воздействием окружающей среды тогда, когда эквивалентное напряжение фон Мизеса превышает так называемое пороговое напряжение oth металла. Давление разрушения, приводящее к зарождению трещины под воздействием окружающей среды и создающее эквивалентное напряжение фон Мизеса, должно быть равно пороговому напряжению, т. е.
Ое Oth,
где ое — эквивалентное напряжение, МПа; oth — пороговое напряжение, МПа.
Пороговое напряжение может быть различным для разных металлов и сред. Определение понятия «пороговое напряжение» приведено в стандарте [29]. Обычно пороговое напряжение определяется путем проведения серии испытаний на растяжение в конкретной среде по методу A NACE. В ходе испытания на растяжение образец разрушается при достижении напряжения, превышающего пороговый уровень, при напряжении ниже порогового уровня образец должен выдержать испытание. В сероводородсодержащей среде пороговое напряжение обычно ниже предела текучести металла.
Зарождение трещины под воздействием окружающей среды чаще всего может начинаться на дне раковины, образованной коррозией, и зависит от сочетания параметров среды (CO2, pH, H2S), температуры, микроструктуры металла и механических напряжений. Ниже порогового уровня сочетания этих факторов зарождение трещины не происходит, выше порогового уровня — зарождение трещины происходит. В большинстве случаев механические нагрузки на трубу постоянны и трещина после возникновения продолжает расти приводя к разрушению. Таким образом, ситуация ухудшается до тех пор, пока трещина не достигнет определенного размера и нестабильное распространение трещины приведет к окончательному разрушению. Период от зарождения трещины до нестабильного распространения трещины — величина неопределенная, поэтому следует не допускать зарождения трещины и в то же время поддерживать эквивалентное напряжение фон Мизеса на достаточно низком уровне по сравнению с пороговым напряжением.