Технічна діагностика та неруйнівний контроль, 2024, №01



2024 №01 (01)

DOI of Article 10.37434/tdnk2024.01.02

2024 №01 (03)

---

Технічна діагностика і неруйнівний контроль, 2024, №1, стор. 8-13

Чисельний аналіз закономірностей впливу деградації трубної сталі на надійність кородованих магістральних газопроводів при транспортуванні газоводневих сумішей

О.С. Міленін, О.А. Великоіваненко, Г.П. Розинка, Н.І. Півторак

ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua

Одним із перспективних шляхів використання вітчизняної газотранспортної системи в умовах стрімкого переходу до економіки сталого розвитку є транспортування нею сумішей природного газу та зеленого водню. Для безпечного використання існуючих магістральних газопроводів при транспортуванні газоводневих сумішей різного складу необхідно враховувати негативний вплив водню на механічні властивості металу труб, зокрема при оцінці їх технічного стану за результатами дефектоскопії. У рамках даної роботи досліджено закономірності безпеки експлуатації трубопроводів з виявленими дефектами локальної корозійної втрати металу. Для цього розроблено чисельну методологію оцінки крихкої міцності на основі скінченно-елементного моделювання напруженого стану та критеріїв крихко-в’язкого руйнування. Показано, що в умовах статичного навантаження деградація опірності крихкому руйнуванню металу трубопроводу з виявленим дефектом локальної втрати металу відносно невелика та може бути компенсована зміною експлуатаційного навантаження. В умовах циклічного навантаження внутрішнім тиском продемонстровано закономірності зниження несучої здатності кородованого трубопроводу в залежності від фактичної опірності крихкому руйнуванню трубної сталі. Бібліогр. 18, рис. 6.
Ключові слова: газоводнева суміш, магістральний газопровід, локальна корозійна втрата металу, воднева деградація, технічний стан, крихке руйнування, циклічне навантаження

Отримано 09.02.2024
Отримано у переглянутому вигляді 01.03.2024
Прийнято 22.03.2024

Список літератури

1. Aravindan, M., Praveen Kuma, G. (2023) Hydrogen towards sustainable transition: A review of production, economic, environmental impact and scaling factors. Results in Engineering, 20, 101456. DOI: https://doi.org/10.1016/j. rineng.2023.101456
2. Agrawal, D., Mahajan, N., Singh, S.A., Sreedhar, I. (2024) Green hydrogen production pathways for sustainable future with net zero emissions. Fuel, 359, 130131. DOI: https://doi. org/10.1016/j.fuel.2023.130131
3. Falcone, P.M., Hiete, M., Sapio, A. (2021) Hydrogen economy and sustainable development goals: Review and policy insights. Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry, 31, 100506. DOI: https://doi.org/10.1016/j. cogsc.2021.100506
4. Zvirko, O. (2022) Anisotropy of hydrogen embrittlement in ferrite-pearlitic steel considering operational degradation. Procedia Structural Integrity, 42, 522–528. DOI: https://doi. org/10.1016/j.prostr.2022.12.066
5. Huakun, W., Tongyao, W., Sheng, Y. et al. (2024) Ductile burst behavior of high pressure X100 steel pipe considering hydrogen damage. Int. J. of Hydrogen Energy, 58, 362–379. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.01.106
6. Cakir Erdener, B., Sergi, B., Guerra, O.J. et al. (2023) A review of technical and regulatory limits for hydrogen blending in natural gas pipelines. Int. J. of Hydrogen Energy, 48, 14, 5595–5617. DOI: https://doi.org/10.1016/j. ijhydene.2022.10.254
7. Makhnenko, V.I., Pochinok, V.E. (2006) Strength Calculation of Welded Joints with Crack-Like Imperfections. E.O. Paton Electric Welding Institute, NASU.
8. Zengtao, C., Butcher, C. (2013) Micromechanics Modelling of Ductile Fracture. Springer Science+Business Media Dordrecht.
9. Миленин А.С., Великоиваненко Е.А., Розынка Г.Ф., Пивторак Н.И. (2016) Моделирование процессов зарождения и развития докритической поврежденности металла сварных трубопроводных элементов при малоцикловом нагружении. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 4, 14–20.
10. Velikoivanenko, E., Milenin, A., Popov, A. et al. (2019) Methods of numerical forecasting of the working performance of welded structures on computers of hybrid architecture. Cybernetics and Systems Analysis, 55, 1, 117–127. DOI: https://doi.org/10.1007/s10559-019-00117-8
11. Махненко В.И. (2006) Ресурс безопасной эксплуатации сварных соединений и узлов современных конструкций. Киев, Наукова думка.
12. Makhnenko, V.I., Milenin, A.S., Semyonov, A.P. (2007) Mathematical modelling of thermal-deformation processes in braze-welding of butt joints of the titanium-aluminium type. The Paton Welding J., 11, 5–9.
13. (2013) BS 7910:2013. Guide to methods for assessing the acceptability of flaws in metallic structures. BSI Standards Publication.
14. (2016) API 579-1/ASME FFS-1. Fitness-For-Service 2016. Washington, American Petroleum Institute, American Society of Mechanical Engineers.
15. Zhao, X.-L., Packer, J.A. (2000) Recommended fatigue design procedure for welded hollow section joints. IIW doc. XIII-1772-99/XV-1021-99. Abington Publ., Abington Cambridge UK.
16. Сміян О.Д. (2018) Водень і руйнування металу об’єктів тривалої експлуатації. Київ, Наукова думка.
17. Meng, B., Gu, C.H., Zhang, L. et al. (2017) Hydrogen effects on X80 pipeline steel in high-pressure natural gas/hydrogen mixtures. Int. J. of Hydrogen Energy, 42, 11, 7404–7412. DOI: https://doi.org/10.1016/j. ijhydene.2016.05.145
18. (2008) ДСТУ Н Б В.2.3-21:2008. Настанова. Визначення залишкової міцності магістральних трубопроводів з дефектами. Київ, Мінрегіонбуд України.

---

Реклама в цьому номері:

---