Evaluation of the Pipe Crack Resistance by Impact Toughness and DWTT Test
Keywords:
crack resistance, pipes, impact toughness, DWTT test, mechanical testsAbstract
The physical nature of impact toughness and the fraction of the ductile component in the fracture of the sample when assessing the crack resistance of the pipe were under study.
These parameters are found to depend on the stressing rate, on the speed of the crack propagation, on the size of the sample (scale effect), on the simulation of the actual process of destruction of pipelines and other factors. The samples were tested following the scheme of impact bending loading, when the conditions of occurrence of the significant compressed zones in the sample were created causing the artificial increase of the criterion of impact toughness and the fraction of the ductile component in the fracture of the sample.
The process of the pipeline destruction goes the following way: first the stage of crack initiation comes; then, the crack growth to a critical size under conditions of static stresses; the final stage of the process is the appearance of fracture under high-speed propagation of cracks. The destruction of the underground pipeline is caused by circumferential stresses that are below the metal yield strength and, as a rule, in conditions of tensile stresses with no compression stress.
The process of pipeline destruction cannot be imitated when testing a small standard sample of KCU or KCV types, as well as a sample of the DWTT type on impact bending. When testing the samples the process of crack initiation and its growth to a critical size is in the dynamic mode. It does not coincide with actual conditions. Only the stage of crack propagation corresponds to the process of pipeline destruction.
In reality the criteria of impact toughness and DWTT tests cannot be used for the quantitative evaluation of the crack resistance of gas and oil pipes.
References
Анучкин, М.П. Предупреждение лавинных разрушений газопроводов Крайнего Севера / М.П. Анучкин, А.С. Ботов, Л.И. Языков // Заводская лаборатория. – 1969. – № 2.
Мазур, И.И. Безопасность трубопроводных систем / И.И. Мазур, О.М. Иванцов. – М.: ИЦ ЕЛИМА, 2004. – 1097 с.
Харионовский, В.В. Надёжность и ресурс конструкций газопроводов / В.В. Харионовский. – М.: Недра, 2000. – 467 с.
Бойд, Дж.М. Практические примеры проектирования конструкций судов с учётом сопротивления хрупкому разрушению / Дж.М. Бойд // Разрушение: пер. с англ. В 7 т. Т. 5: Расчёт конструкций на хрупкую прочность / под ред. Г. Либовица. – М.: Машиностроение, 1977. – С. 343–422.
Отани, М. Исследование чувствительности сварных соединений к надрезу при динамических испытаниях двойным ударом / М. Отани // Тэцудо гидзюцу кэнкю сирё. – 1957. – Т. 14, № 11. – С. 503–529.
Лифшиц, Л.С. Об определении ударной вязкости при низких температурах и склонности металла к зарождению и развитию трещин / Л.С. Лившиц, А.С. Рахманов // Заводская лаборатория. – 1953. – № 2. – С. 51–54.
Бакши, О.А. К вопросу о показательности испытаний на ударную вязкость сварных соединений / О.А. Бакши, А.Г. Кукин, А.Н. Моношков // Заводская лаборатория. – 1967. – № 4. – С. 81–82.
Дроздовский, Б.А. О применении статического изгиба образцов с надрезом для количественной оценки кристалличности в изломе стали / Б.А. Дроздовский // Заводская лаборатория. – 1946. – № 4 – С. 489–499.
Об оценке хладноломкости конструкционных сталей / А.Н. Моношков, В.Г. Миндлин, А.Б. Каплан и др. // Проблемы прочности. – 1970. – № 8. – С. 43–47.
McClure, G.M. Fracture Resistance in Line Pipe / G.M. McClure, A.R. Duffy, R.J. Eiber // Trans. ASME. – 1965. – Vol. B87, no. 3. – P. 265–278.
Эйбер, Р. Прикладное значение результатов испытаний падающим грузом и ударных испытаний образцов Шарпи с V-образным надрезом / Р. Эйбер, А. Даффи, Дж. Мак-Клёр // Ударные испытания металлов: пер. с англ. – М.: Мир, 1973. – С. 189–198.
Моношков, А.Н. Оценка сопротивляемости сварных труб хрупкому разрушению падающим грузом / А.Н. Моношков, Ю.И. Пашков // Методы оценки пути повышения качества сварных труб и надёжности нефтегазопроводов: сб. докл. – Уфа, 1978. – С. 19–20.
Моношков, А.Н. К определению параметров хрупкого разрушения по виду излома / А.Н. Моношков, М.З Рахман, Ю,И. Пашков // Применение методов механики разрушения в расчетах строительных металлических конструкций на хрупкую прочность и долговечность: сб. докл. – Красноярск, 1984. – С.74–75.
Пашков, Ю.И. О природе порога хладноломкости металлов / Ю.И. Пашков // Заводская лаборатория. – 1990. – № 12. – С. 87–90.
Немец, Я. Жёсткость и прочность стальных деталей / Я. Немец. – М.: Машиностроение, 1970. – С. 528.
