RU2194967C2 - Procedure determining residual service life of pipe-line - Google Patents
Procedure determining residual service life of pipe-line Download PDFInfo
- Publication number
- RU2194967C2 RU2194967C2 RU2000105209/28A RU2000105209A RU2194967C2 RU 2194967 C2 RU2194967 C2 RU 2194967C2 RU 2000105209/28 A RU2000105209/28 A RU 2000105209/28A RU 2000105209 A RU2000105209 A RU 2000105209A RU 2194967 C2 RU2194967 C2 RU 2194967C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipeline
- pipe
- zone
- service life
- stresses
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к диагностике трубопроводов и может быть использовано при оценке остаточного ресурса трубопроводов в процессе эксплуатации. The invention relates to the diagnosis of pipelines and can be used to assess the residual resource of pipelines during operation.
Известен способ определения остаточного ресурса стального трубопровода, при котором в металле трубопровода определяют параметр, характеризующий его пластичность, и по нему судят об остаточном ресурсе конструкции (патент RU 2108560 С1, опубликованный 10.04.1998, G 01 N 3/00, 3/30). There is a method of determining the residual resource of a steel pipeline, in which a parameter characterizing its ductility is determined in the metal of the pipeline, and the residual resource of the structure is judged by it (patent RU 2108560 C1, published April 10, 1998, G 01 N 3/00, 3/30) .
По известному патенту остаточный ресурс трубопровода определяют через тарировочную зависимость между параметром пластичности материала образцов, подвергнутых деформационному старению, и их магнитошумовым сигналом. Затем через магнитошумовой сигнал конструкции определяют значение параметра пластичности, по которому судят об остаточном ресурсе трубопровода. According to the well-known patent, the residual resource of the pipeline is determined through the calibration dependence between the plasticity parameter of the material of samples subjected to strain aging and their magneto-noise signal. Then, through the magneto-noise signal of the structure, the value of the ductility parameter is determined by which the residual resource of the pipeline is judged.
Недостатком известного способа является низкая точность определения остаточного ресурса трубопровода. The disadvantage of this method is the low accuracy of determining the residual resource of the pipeline.
Задачей настоящего изобретения является повышение достоверности определения остаточного ресурса конструкции. The objective of the present invention is to increase the reliability of determining the residual life of the structure.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в известном способе определения остаточного ресурса трубопровода, при котором определяют параметр материала трубопровода, характеризующий его пластичность, и по нему судят об остаточном ресурсе трубопровода, согласно изобретению, в трубопроводе выявляют зону с потенциально пониженным ресурсом, в этой зоне определяют место с такими пластическими свойствами, которым соответствует максимальная коэрцитивная сила, в выявленном месте проводят локальное деформирование материала, по результатам которого определяют его относительное удлинение, и по соотношению этого показателя к контрольной величине данного показателя пластичности судят об остаточном ресурсе трубопровода. The solution of this problem is ensured by the fact that in the known method for determining the residual resource of the pipeline, in which the parameter of the material of the pipeline, which characterizes its ductility, is determined, and it is used to judge the residual resource of the pipeline, according to the invention, a zone with a potentially reduced resource is identified in the pipeline in this zone determine the place with such plastic properties that correspond to the maximum coercive force, in the identified place conduct local deformation of the material, by cut whose flax is determined by its relative elongation, and the residual resource of the pipeline is judged by the ratio of this indicator to the control value of this plasticity indicator.
Эффективно, если в качестве зоны с потенциально пониженным ресурсом выбирают зону с максимальными действующими механическими напряжениями. It is effective if, as a zone with a potentially reduced resource, a zone with maximum acting mechanical stresses is selected.
Надежно, если приблизительную границу места, пластическим свойствам которого соответствует максимальная коэрцитивная сила, определяют по величине упругих механических напряжений, выявленных методами неразрушающего контроля, при этом абсолютные значения осевых (σ1) и окружных (σ2) упругих напряжений, действующих в трубопроводе, определяют с использованием соотношений:
где σ1i и σ2i - осевые и окружные напряжения соответственно в i - й точке на трубопроводе;
Е1i и Е2i - значения ЭДС магнитных шумов в контролируемой зоне при намагничивании трубопровода в осевом и окружном направлениях соответственно;
E0 = E10+ν(E20-E10)/(1+ν),
Е10 и Е20 - значения ЭДС магнитных шумов при намагничивании трубопровода в осевом и окружном направлениях соответственно в зоне прямолинейного участка трубопровода длиной более 20 наружных диаметров;
ν - коэффициент Пуассона материала трубы;
Р - давление в трубе в зоне контроля;
h - толщина стенки трубы;
d - наружный диаметр трубы.Reliably, if the approximate boundary of the place, the plastic properties of which corresponds to the maximum coercive force, is determined by the value of the elastic mechanical stresses detected by non-destructive testing, while the absolute values of the axial (σ 1 ) and circumferential (σ 2 ) elastic stresses acting in the pipeline are determined using the ratios:
where σ 1i and σ 2i are axial and circumferential stresses, respectively, at the i-th point on the pipeline;
E 1i and E 2i - EMF values of magnetic noise in the controlled area during magnetization of the pipeline in the axial and circumferential directions, respectively;
E 0 = E 10 + ν (E 20 -E 10 ) / (1 + ν),
E 10 and E 20 - EMF values of magnetic noise during magnetization of the pipeline in axial and circumferential directions, respectively, in the area of a straight section of the pipeline with a length of more than 20 outer diameters;
ν is the Poisson's ratio of the pipe material;
P is the pressure in the pipe in the control zone;
h is the pipe wall thickness;
d is the outer diameter of the pipe.
Предлагаемый способ определения остаточного ресурса поясняется следующими диаграммами. На фиг.1 приведена зависимость ЭДС магнитных шумов (Е) и тока размагничивания (Ip) от величины приложенных напряжений в стали 35Х3НМ. На фиг.2 приведена зависимость скорости упругих поверхностных волн в стали 30 ХГСА от приложенных напряжений для различной твердости стали (кривая 1 и 2). На фиг.3 приведена диаграмма вдавливания индентора в железо, полученная с помощью прибора МЭИ-Т12.The proposed method for determining the residual life is illustrated by the following diagrams. Figure 1 shows the dependence of the EMF of magnetic noise (E) and the demagnetization current (I p ) on the magnitude of the applied stresses in steel 35Kh3NM. Figure 2 shows the dependence of the speed of elastic surface waves in HGSA steel 30 on the applied stresses for different hardnesses of steel (
В общем виде предлагаемый способ реализуется следующим образом. In general terms, the proposed method is implemented as follows.
В конструкции выявляют зону с потенциально пониженным ресурсом (работы выполняют на реально действующем трубопроводе), а в этой зоне выделяют место с минимальными пластическими свойствами материала трубопровода. Авторами установлено, что пластичность металла минимальна в зонах трубопровода, находящихся под воздействием повышенных нагрузок. Такими зонами на реальных трубопроводах являются зоны прогиба трубы под действием различных факторов (подвижка грунтов, температурные колебания), искривление профиля трубы, утонение стенок за счет коррозии и пр. Авторы предлагают выявлять такие зоны на основе данных определения фактического пространственного положения трубопровода с помощью трассопоисковых приборов, которые позволяют определить положение трубы в плане и по глубине прокладки под слоем грунта и воды. На основании данных определения пространственного положения трубы выявляют зоны с максимальным прогибом. Такие работы могут выполняться, например, с помощью комплекса приборов "АБРИС" российской фирмы "АКА". Зоны трубопровода с изменением профиля трубы и утонением стенки могут быть выявлены с помощью методов и средств внутритрубной диагностики, например с помощью снарядов-профилемеров КОД-3П и снарядов-дефектоскопов КОД-3К, разработанных МНПО "Спектр" (г. Москва). In the design, a zone with a potentially reduced resource is identified (work is performed on a real-life pipeline), and a place with minimal plastic properties of the pipeline material is allocated in this zone. The authors found that the ductility of the metal is minimal in the areas of the pipeline under the influence of increased loads. Such zones on real pipelines are the zones of pipe deflection under the influence of various factors (soil movement, temperature fluctuations), curvature of the pipe profile, thinning of the walls due to corrosion, etc. The authors propose to identify such zones on the basis of determining the actual spatial position of the pipeline using search-and-search devices , which allow you to determine the position of the pipe in terms of and by laying depth under a layer of soil and water. Based on the data of determining the spatial position of the pipe, zones with maximum deflection are identified. Such work can be performed, for example, using the ABRIS instrument complex of the Russian company AKA. Pipe zones with a change in the profile of the pipe and thinning of the wall can be detected using methods and means of in-line diagnostics, for example, using KOD-3P profiler shells and KOD-3K flaw detector shells developed by MNPO Spektr (Moscow).
На выявленных участках трубопровода с потенциально повышенным уровнем напряжений, но с потенциально пониженным ресурсом (за счет изгибов трубы, утонения стенки), выполняются работы по сужению зоны контроля для поиска места с минимальными пластическими свойствами материала. В этом месте необходимо выполнить замеры пластичности металла, определяя показатель пластичности, например относительное удлинение, и по соотношению этого показателя к контрольной величине относительного удлинения (берется из сертификата на металл трубопровода) судят об остаточном ресурсе конструкции. При этом при поиске места с минимальными пластическими свойствами используют магнитные или акустические методы выявления зон с повышенным уровнем механических напряжений. Это место определяют по максимальной величине коэрцитивной силы. Эти работы сопровождаются применением установленных авторами закономерностей изменения ЭДС магнитных шумов или скорости ультразвуковых колебаний в зависимости от действующих напряжений. Установлено, что в зоне действующих в трубопроводе упругих напряжений ЭДС магнитных шумов тем больше, чем больше уровень напряжений. ЭДС магнитных шумов может быть измерена, например, с помощью прибора "ПИОН-01", разработанного в НИМИ (г. Москва). Скорость упругих волн может быть измерена, например, с помощью прибора УС-12, выпускаемого приборостроительным заводом в г. Кишиневе. In the identified sections of the pipeline with a potentially increased level of stress, but with a potentially reduced resource (due to pipe bends, thinning of the wall), work is carried out to narrow the control zone to find a place with minimal plastic material properties. At this point, it is necessary to measure the ductility of the metal, determining the ductility index, for example, relative elongation, and judging the residual life of the structure by the ratio of this indicator to the reference value of the relative elongation (taken from the certificate for the metal of the pipeline). At the same time, when searching for a place with minimal plastic properties, magnetic or acoustic methods are used to identify zones with an increased level of mechanical stresses. This place is determined by the maximum value of the coercive force. These works are accompanied by the application of the laws established by the authors of changes in the EMF of magnetic noise or the speed of ultrasonic vibrations depending on the operating voltages. It has been established that in the zone of elastic stresses EMF acting in the pipeline, the magnetic noise is greater, the greater the level of stresses. EMF of magnetic noise can be measured, for example, using the instrument "PION-01", developed in NIMI (Moscow). The speed of elastic waves can be measured, for example, using the device US-12 manufactured by the instrument-making plant in Chisinau.
Кривые, иллюстрирующие характер изменения ЭДС магнитных шумов и скорости ультразвуковых волн, в зависимости от приложенного напряжения приведены на фиг. 1 и 2. На фиг.3 представлена диаграмма вдавливания индентора в железо, полученная с помощью прибора МЭИ-Т12 и используемая при определении относительного удлинения металла трубопровода. Curves illustrating the nature of the change in the EMF of magnetic noise and the speed of ultrasonic waves, depending on the applied voltage, are shown in FIG. 1 and 2. Fig. 3 is a diagram of the indenter indentation into iron obtained using the MEI-T12 device and used to determine the relative elongation of the pipeline metal.
Абсолютные значения действующих в трубопроводе напряжений при поиске места с минимальными пластическими свойствами металла эффективнее всего определять по методике, предлагаемой авторами. The absolute values of the stresses acting in the pipeline when searching for a place with the minimum plastic properties of the metal are most effectively determined by the method proposed by the authors.
Особенностью методики контроля напряжений с помощью магнитных шумов или скорости упругих волн является обеспечение возможности определения их абсолютных значений при неизвестных свойствах металла конкретного трубопровода. A feature of the stress control technique using magnetic noise or elastic wave velocity is the ability to determine their absolute values with unknown metal properties of a particular pipeline.
Данные экспериментальных измерений ЭДС магнитных шумов на образцах из трубных сталей (ст. 3, 09Г2С, 17ГС и др.) показывают, что чувствительность прибора ПИОН-01 (прибор позволяет проводить контроль в полевых условиях) к приложенным напряжениям меняется в зависимости от свойств стали, состояния поверхности и пр. Установлено также, что скорость ультразвука существенно зависит от состояния стали, например ее твердости. Поэтому при проведении контроля определяют фактическую чувствительность аппаратуры (магнитошумовой и ультразвуковой) к напряжениям в реальном объекте, т.е. осуществляют ее калибровку. The data of experimental measurements of the EMF of magnetic noise on samples of pipe steels (st. 3, 09G2S, 17GS, etc.) show that the sensitivity of the PION-01 device (the device allows monitoring in the field) to applied voltages varies depending on the properties of the steel, surface conditions, etc. It has also been established that the speed of ultrasound substantially depends on the state of the steel, for example, its hardness. Therefore, during the control, the actual sensitivity of the equipment (magneto-noise and ultrasound) to the voltages in a real object is determined, i.e. carry out its calibration.
В основу предлагаемой методики положены известные данные о взаимосвязи напряжений и деформаций, действующих в металле трубопровода, а также установленная в процессе исследований практически линейная связь ЭДС магнитных шумов и скорости ультразвука с величиной упругой деформации металла. Теоретические аспекты методики изложены при рассмотрении только взаимосвязи ЭДС магнитных шумов с деформациями металла, так как для скорости ультразвука они идентичны. The proposed methodology is based on well-known data on the relationship between stresses and strains acting in the pipeline metal, as well as the practically linear relationship between the EMF of magnetic noise and the speed of ultrasound and the value of the elastic deformation of the metal established during research. The theoretical aspects of the technique are presented when considering only the relationship between the EMF of magnetic noise and metal deformations, since they are identical for the speed of ultrasound.
Исследования показали, что на протяженных прямолинейных участках трубопровода (длина более 20 наружных диаметров), работающего под давлением, осевые напряжения σ1 близки к нулю. При этом окружные напряжения σ2 можно определять из соотношения:
σ2 = Pd/2h, (1)
где Р - давление в трубопроводе;
d - наружный диаметр трубопровода;
h - толщина стенки в зоне контроля.Studies have shown that in long straight sections of a pipeline (length over 20 outer diameters) operating under pressure, axial stresses σ 1 are close to zero. Moreover, the peripheral stresses σ 2 can be determined from the relation
σ 2 = Pd / 2h, (1)
where P is the pressure in the pipeline;
d is the outer diameter of the pipeline;
h is the wall thickness in the control zone.
Связь напряжений с деформациями при двухосном нагружении (именно такая схема принята для трубопроводов) можно выразить следующими соотношениями:
σ1 = G(ε1+νε2)/(1-ν2), (2)
σ2 = G(ε2+νε1)/(1-ν2), (3)
где ε1 и ε2 - деформации в продольном и поперечном направлении соответственно;
ν - коэффициент Пуассона;
G - модуль Юнга.The relationship of stresses with strains under biaxial loading (just such a scheme is accepted for pipelines) can be expressed by the following relationships:
σ 1 = G (ε 1 + νε 2 ) / (1-ν 2 ), (2)
σ 2 = G (ε 2 + νε 1 ) / (1-ν 2 ), (3)
where ε 1 and ε 2 are strains in the longitudinal and transverse directions, respectively;
ν is the Poisson's ratio;
G is Young's modulus.
При σ1=0 можно записать:
ε10 = -νσ2/G, (4)
ε20 = σ2/G. (5)
Исходя из изложенного выше, чувствительность (К) прибора к деформациям можно определить по данным измерений ЭДС магнитных шумов в зоне, расположенной на протяженном прямолинейном участке трубопровода (калибровочная зона). При этом необходимо проводить перемагничивание металла трубопровода в двух взаимноперпендикулярных направлениях и регистрировать ЭДС магнитных шумов в каждом направлении: Е10 - при перемагничивании вдоль оси трубопровода и Е20 - при перемагничивании поперек оси, а именно в окружном направлении.When σ 1 = 0, we can write:
ε 10 = -νσ 2 / G, (4)
ε 20 = σ 2 / G. (5)
Based on the foregoing, the sensitivity (K) of the device to deformations can be determined by measuring the EMF of magnetic noise in the zone located on an extended straight section of the pipeline (calibration zone). In this case, it is necessary to carry out magnetization reversal of the pipeline metal in two mutually perpendicular directions and to register the EMF of magnetic noise in each direction: E 10 - during magnetization reversal along the axis of the pipeline and E 20 - during magnetization reversal across the axis, namely in the circumferential direction.
В этом случае можно записать:
где Δε - разность деформаций;
ΔЕ - разность значений ЭДС магнитных шумов в двух направлениях.In this case, you can write:
where Δε is the strain difference;
ΔЕ is the difference between the EMF values of magnetic noise in two directions.
Полученное значение чувствительности учитывает конкретное состояние металла контролируемого трубопровода. The obtained sensitivity value takes into account the specific state of the metal of the controlled pipeline.
Тогда величину упругой деформации εi металла трубопровода в конкретном направлении измерения магнитных шумов можно определить как:
εi = (Ei-E0)•K, (7)
где Еi - измеренное значение ЭДС магнитных шумов в конкретном направлении;
Е0 - расчетное значение ЭДС магнитных шумов в зоне при нулевой упругой деформации.Then the value of the elastic deformation ε i of the pipeline metal in a specific direction of measurement of magnetic noise can be determined as:
ε i = (E i -E 0 ) • K, (7)
where E i is the measured value of the EMF of magnetic noise in a specific direction;
E 0 is the calculated value of the EMF of magnetic noise in the zone at zero elastic deformation.
Это значение Е0 определяется из соотношения:
E0 = E10+ν(E20-E10)/(1+ν). (8)
С учетом проведенных преобразований соотношения для определения механических напряжений, действующих в осевом и окружном направлениях стенки трубопровода, можно записать соответственно в виде:
где Е1i, Е2i - значения ЭДС МШ в контролируемой зоне при перемагничивании в осевом и окружном направлениях соответственно;
σ1i, σ2i - осевые и окружные напряжения соответственно в i-q точке на трубопроводе.This value of E 0 is determined from the ratio:
E 0 = E 10 + ν (E 20 -E 10 ) / (1 + ν). (8)
Taking into account the transformations, the ratios for determining the mechanical stresses acting in the axial and circumferential directions of the pipeline wall can be written, respectively, in the form:
where E 1i , E 2i - EMF EM values in the controlled area during magnetization reversal in the axial and circumferential directions, respectively;
σ 1i , σ 2i are the axial and circumferential stresses, respectively, at the iq point on the pipeline.
Из приведенных выше аналитических соотношений видно, что для определения действующих в трубопроводе упругих механических напряжений достаточно измерение ЭДС магнитных шумов в калибровочной зоне (E20 и Е10) и в зоне контроля (Е1i и Е2i). Фактическое значение давления продукта в трубопроводе и толщина стенки трубопровода в калибровочной зоне определяются при проведении измерений Е20 и Е10.From the above analytical relationships, it can be seen that to determine the elastic mechanical stresses acting in the pipeline, it is sufficient to measure the EMF of magnetic noise in the calibration zone (E 20 and E 10 ) and in the control zone (E 1i and E 2i ). The actual value of the product pressure in the pipeline and the wall thickness of the pipeline in the calibration zone are determined during measurements of E 20 and E 10 .
Таким образом, можно отметить, что приведенная методика оценки действующих в трубопроводе механических напряжений позволяет определять абсолютные значения этих напряжений с учетом фактических свойств металла трубопровода, его геометрических параметров и условий эксплуатации. Thus, it can be noted that the above methodology for assessing the mechanical stresses acting in the pipeline makes it possible to determine the absolute values of these stresses, taking into account the actual properties of the pipeline metal, its geometric parameters and operating conditions.
Результаты приведенных выше исследований были использованы при оценке напряженного состояния подводного перехода газопровода Средняя Азия - Центр через пролив Кара-Богаз-Гол, а также при контроле ряда воздушных переходов на газопроводе Острогожск - Ленинград и других трубопроводах. The results of the above studies were used to assess the stress state of the underwater transition of the Central Asia - Center gas pipeline through the Kara-Bogaz-Gol Strait, as well as to monitor a number of air passages on the Ostrogozhsk-Leningrad gas pipeline and other pipelines.
Следует обратить внимание на то, что при проведении работ по определению напряжений в трубопроводах по предлагаемой методике измерения ЭДС магнитных шумов необходимо выполнять с соблюдением режимов работы аппаратуры, использованных при измерениях в калибровочной зоне. Скорость сканирования поверхности трубопровода не должна превышать 3 мм/с. За расчетное значение ЭДС магнитных шумов при измерении в конкретной точке необходимо принимать стабильное показание прибора при зафиксированном состоянии преобразователя. It should be noted that when conducting work on determining stresses in pipelines using the proposed method for measuring EMF of magnetic noise, it is necessary to comply with the operating modes of the equipment used in measurements in the calibration zone. The scanning speed of the surface of the pipeline should not exceed 3 mm / s. For the calculated value of the EMF of magnetic noise when measuring at a specific point, it is necessary to take a stable reading of the device with a fixed state of the converter.
Определение максимальных напряжений в зоне контроля производится путем сканирования этой зоны преобразователем и регистрации максимальных показаний прибора. Для упрощения такого контроля в приборе ПИОН-01 предусмотрен режим работы с запоминанием максимального значения. The determination of the maximum stresses in the control zone is made by scanning the zone with a converter and recording the maximum readings of the device. To simplify such control, the PION-01 device has a mode of operation with storing the maximum value.
Зона контроля трубопровода должна быть очищена от грязи, ржавчины, фрагментов защитных покрытий и прочее. В тоже время при выполнении работ по очистке контролируемой поверхности необходимо следить за тем, что эти мероприятия не привели к наклепу данной поверхности. The control zone of the pipeline should be cleaned of dirt, rust, fragments of protective coatings, etc. At the same time, when performing work on cleaning the surface to be monitored, it must be ensured that these measures did not lead to hardening of the surface.
Тот же самый результат получается, если используется для определения действующих напряжений скорость ультразвуковых колебаний. Для этого во всех математических соотношениях (6)-(10), где используется параметр E, его заменяют на а - скорость распространения упругих волн в металле трубопровода. Скорость ультразвука без измерения толщины стенки можно измерять с помощью ультразвукового тестера типа УК 1401 (разработка МНПО "СПЕКТР"). The same result is obtained if the speed of ultrasonic vibrations is used to determine the effective stresses. For this, in all mathematical relations (6) - (10), where the parameter E is used, it is replaced by a - the propagation velocity of elastic waves in the pipeline metal. The speed of ultrasound without measuring the wall thickness can be measured using an ultrasonic tester type UK 1401 (developed by MNPO "SPECTRUM").
Авторами установлено, что в трубопроводах под действием напряжений в течение длительного времени эксплуатации происходит деформационное старение металла, что сопровождается микропластической деформацией напряженных зон металла и снижением его пластичности. Такие зоны по данным измерения ЭДС магнитных шумов и скорости ультразвука выявляются в виде особых мест. В этих местах не представляется возможным при помощи указанных методов выявлять минимальную пластичность, так как на эти параметры влияют как напряжения, так и деформации. The authors found that in pipelines under the influence of stresses over a long period of operation, metal deformation aging occurs, which is accompanied by microplastic deformation of the stressed zones of the metal and a decrease in its ductility. Such zones according to the measurement of EMF of magnetic noise and ultrasound speed are detected in the form of special places. In these places, it is not possible using these methods to detect minimal ductility, since both stress and strain influence these parameters.
В связи с этим для выявления мест с минимальной пластичностью предлагается использовать другую магнитную характеристику, а именно коэрцитивную силу (Нс). Этот параметр регистрируется при помощи коэрцитиметра, например ИКМ-02Ц, выпускаемого Уральским электромеханическим заводом.In this regard, to identify places with minimal ductility, it is proposed to use another magnetic characteristic, namely the coercive force (N s ). This parameter is recorded using a coercimeter, for example, the IKM-02Ts manufactured by the Ural Electromechanical Plant.
Данные, подтверждающие связь коэрцитивной силы со степенью деформационного старения стали, изготавливаемой по ГОСТ8731-74, приведены в таблице. Data confirming the relationship of coercive force with the degree of deformation aging of steel manufactured according to GOST8731-74 are given in the table.
После выявления на трубопроводе места с минимальным значением пластичности производится определение абсолютного значения этого параметра, выраженное, например, через относительное удлинение металла. Для этого используется прямое измерение пластичности металла путем вдавливания индентора переносного твердомера, например МЭИ-Т12 или ПИТМ-ДВ-02. В процессе вдавливания шара диаметром D регистрируют нагрузку Н и глубину вдавливания h. After identifying a place on the pipeline with a minimum ductility value, the absolute value of this parameter is determined, expressed, for example, through the relative elongation of the metal. For this, a direct measurement of the ductility of the metal is used by pressing an indenter of a portable hardness tester, for example, MEI-T12 or PITM-DV-02. In the process of indenting a ball of diameter D, the load H and the indentation depth h are recorded.
На диаграмме вдавливания (фиг.3) ψ представляет собой характеристику деформации металла, определяемую из соотношения:
ψ = h/D (11)
Исследования ряда авторов по оценке связи параметров вдавливания индентора со свойствами металлов и сплавов показали, что процесс деформирования металла при измерении твердости подобен процессу растяжения, при котором определяются характеристики его механических свойств. Это положение основано на том, что твердость НВ - есть напряжение в лунке при известном размере лунки, т. е. при известной степени деформации металла ψ. В связи с этим предложено при вдавливании индентора производить запись диаграммы "нагрузка Н - глубина вдавливания h", что подобно записи диаграммы "нагрузка Н - деформация ψ" при растяжении, и таким образом при статическом вдавливании индентора производить запись диаграммы нагружения металла и по этой диаграмме определять основные характеристики механических свойств этого металла, в том числе характеристики его пластичности.In the indentation diagram (Fig. 3), ψ represents the metal deformation characteristic, determined from the relation:
ψ = h / D (11)
Studies of a number of authors to assess the relationship between the indenter indentation parameters and the properties of metals and alloys have shown that the process of metal deformation in measuring hardness is similar to a tensile process in which the characteristics of its mechanical properties are determined. This position is based on the fact that the hardness of HB is the voltage in the well at a known size of the hole, i.e., at a certain degree of metal deformation ψ. In this regard, it was proposed that when indenter is pressed in, the diagram “load H - indentation depth h” is recorded, which is similar to recording the diagram “load H - deformation ψ” under tension, and thus, when the indenter is static indented, it is also possible to record the metal loading diagram using this diagram determine the basic characteristics of the mechanical properties of this metal, including the characteristics of its ductility.
Пример записи такой диаграммы, полученной с помощью статического твердомера МЭИ-Т12 приведен на фиг.3. На этом фигуре показан характер изменения напряжения Н в лунке в функции изменения глубины лунки h и степени деформации ψ для армко-железа. An example of the recording of such a diagram obtained using the MEI-T12 static hardness tester is shown in FIG. 3. This figure shows the nature of the change in the voltage H in the hole as a function of the change in the depth of the hole h and the degree of deformation ψ for armco iron.
В приборе использованы два индикатора часового типа, позволяющие в процессе нагружения регистрировать величину нагрузки вдавливания индентора и глубину вдавливания. На основании дискретных данных: давление Н и соответствующая этому давлению глубина лунки h строится диаграмма нагружения, по которой можно определить предел текучести, временное сопротивление и относительное удлинение. The device uses two indicators of the watch type, which allow recording the magnitude of the indenter indentation load and the indentation depth during loading. Based on the discrete data: pressure H and the depth of the hole corresponding to this pressure h, a loading diagram is constructed, from which it is possible to determine the yield strength, tensile strength and elongation.
На основании измерений параметра пластичности (относительного удлинения) определяют ресурс трубопровода путем сопоставления фактического относительного удлинения (в зоне с минимальной пластичностью металла) со значением этого параметра, зафиксированном в сертификате на металл трубопровода. Based on the measurements of the ductility parameter (elongation), the pipeline resource is determined by comparing the actual elongation (in the zone with the minimum ductility of the metal) with the value of this parameter recorded in the certificate for the pipeline metal.
Допустимая степень изменения (уменьшения) относительного удлинения определяется экспериментально для различных марок сталей, типов трубопроводов и условий их эксплуатации. The permissible degree of change (decrease) in relative elongation is determined experimentally for various grades of steel, types of pipelines and their operating conditions.
Таким образом, показатели состояния трубопровода в его самом нагруженном месте повышают достоверность оценки остаточного ресурса. Thus, indicators of the state of the pipeline in its most loaded place increase the reliability of the assessment of the residual resource.
Изложенные сведения о заявленном изобретении, охарактеризованном в независимом пункте формулы, свидетельствуют о возможности его осуществления с помощью описанных в заявке и известных средств и методов. Следовательно, заявленный способ соответствует условию промышленной применимости. The stated information about the claimed invention, characterized in an independent claim, indicates the possibility of its implementation using the described in the application and known means and methods. Therefore, the claimed method meets the condition of industrial applicability.
Claims (3)
где σ1i и σ2i - осевые и окружные напряжения соответственно в i-й точке на трубопроводе;
Е1i и Е2i - значения ЭДС магнитных шумов в контролируемой зоне при перемагничивании трубопровода в осевом и окружном направлениях соответственно;
E0 = E10+ν(E20-E10)/(1+ν),
Е10 и Е20 - значения ЭДС магнитных шумов при перемагничивании трубопровода в осевом и окружном направлениях соответственно в зоне прямолинейного участка трубопровода длиной более 20 наружных диаметров;
ν - коэффициент Пуассона материала трубы;
Р - давление в трубе в зоне контроля;
h - толщина стенки трубы;
d - наружный диаметр трубы.3. The method for determining the residual resource of a pipeline according to claim 1 or 2, characterized in that approximately the boundary of the place, the plastic properties of which corresponds to the maximum coercive force, is determined by the value of elastic mechanical stresses detected by non-destructive testing methods, while the absolute axial values (σ 1 ) and circumferential (σ 2 ) elastic stresses acting in the pipeline are determined using the relations
where σ 1i and σ 2i are the axial and circumferential stresses, respectively, at the i-th point on the pipeline;
E 1i and E 2i - EMF values of magnetic noise in the controlled area during magnetization reversal of the pipeline in the axial and circumferential directions, respectively;
E 0 = E 10 + ν (E 20 -E 10 ) / (1 + ν),
E 10 and E 20 - EMF values of magnetic noise during magnetization reversal of the pipeline in axial and circumferential directions, respectively, in the area of a straight section of the pipeline with a length of more than 20 external diameters;
ν is the Poisson's ratio of the pipe material;
P is the pressure in the pipe in the control zone;
h is the pipe wall thickness;
d is the outer diameter of the pipe.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000105209/28A RU2194967C2 (en) | 2000-03-03 | 2000-03-03 | Procedure determining residual service life of pipe-line |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000105209/28A RU2194967C2 (en) | 2000-03-03 | 2000-03-03 | Procedure determining residual service life of pipe-line |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000105209A RU2000105209A (en) | 2002-01-27 |
| RU2194967C2 true RU2194967C2 (en) | 2002-12-20 |
Family
ID=20231347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000105209/28A RU2194967C2 (en) | 2000-03-03 | 2000-03-03 | Procedure determining residual service life of pipe-line |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2194967C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2654154C2 (en) * | 2016-10-28 | 2018-05-16 | Закрытое акционерное общество "Межрегиональное производственное объединение технического комплектования "ТЕХНОКОМПЛЕКТ" (ЗАО "МПОТК "ТЕКНОКОМПЛЕКТ") | Method of determining the residual life of the pipelines |
| RU2662479C1 (en) * | 2017-10-19 | 2018-07-26 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Дельта" | Method of evaluation of the life of steel cases of artillery shells |
| RU2807163C1 (en) * | 2023-05-04 | 2023-11-10 | Олег Александрович Продоус | Method for determining remaining service life of pipelines for sewerage and heating networks |
-
2000
- 2000-03-03 RU RU2000105209/28A patent/RU2194967C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SHABUNEVICH V.I. NONDESTR TEST EVAL, 1995, v.12, p.211-218. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2654154C2 (en) * | 2016-10-28 | 2018-05-16 | Закрытое акционерное общество "Межрегиональное производственное объединение технического комплектования "ТЕХНОКОМПЛЕКТ" (ЗАО "МПОТК "ТЕКНОКОМПЛЕКТ") | Method of determining the residual life of the pipelines |
| RU2662479C1 (en) * | 2017-10-19 | 2018-07-26 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Дельта" | Method of evaluation of the life of steel cases of artillery shells |
| RU2807163C1 (en) * | 2023-05-04 | 2023-11-10 | Олег Александрович Продоус | Method for determining remaining service life of pipelines for sewerage and heating networks |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2005265697B2 (en) | Buried pipe examining method | |
| US4746858A (en) | Non destructive testing for creep damage of a ferromagnetic workpiece | |
| CN108982261B (en) | Method for obtaining fracture toughness of material by repeatedly loading and unloading spherical pressure head | |
| JP5276497B2 (en) | Pipe weld life evaluation method | |
| US7706988B2 (en) | Method for improved crack detection and discrimination using circumferential magnetic flux leakage | |
| Kurz et al. | Probability of Detection (POD) determination using ultrasound phased array for considering NDT in probabilistic damage assessments | |
| WO2019159940A1 (en) | Plant inspection method | |
| Zvirko et al. | Non-destructive evaluation of operated pipeline steel state taking into account degradation stage | |
| Volkova et al. | Device and methods for measuring of acoustic anisotropy and the residual stress in the main gas pipelines’ metal | |
| RU2194967C2 (en) | Procedure determining residual service life of pipe-line | |
| Panetta et al. | Mechanical damage characterization in pipelines | |
| Volkova et al. | Nonuniformity of acoustic anisotropy of thick-sheet steel | |
| Demina et al. | Effect of Long-Term Operation on the Physical and Mechanical Properties and the Fracture Mechanisms of X70 Pipeline Steels | |
| RU2654154C2 (en) | Method of determining the residual life of the pipelines | |
| Shen et al. | Prediction of residual stress components and their directions from pile-up morphology: An experimental study | |
| RU2141648C1 (en) | Process evaluating safety margin of loaded material | |
| RU2691751C1 (en) | Method of determining limit state of material of main gas pipelines | |
| RU2585796C1 (en) | Method for quality control of articles | |
| EP1564551A1 (en) | Non-destructive method for the detection of creep damage in ferromagnetic parts with a device consisting of an eddy current coil and a hall sensor | |
| RU2717557C1 (en) | Method for evaluation of residual life of coils of reaction furnaces | |
| Berndt | NON-DESTRUCTIVE TESTING METHODS FOR GEOTHERMAL PIPING. | |
| RU2706106C1 (en) | Method of determining service life of steel articles | |
| Bertoncini et al. | 3D characterization of defects in Guided Wave monitoring of pipework using a magnetostrictive sensor | |
| JP2006038597A (en) | Inspection method for buried pipe | |
| Nanekar et al. | Nondestructive Evaluation of Corrosion: Case Studies I |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050304 |