РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИСПЫТАНИЯ ПАДАЮЩИМ ГРУЗОМ ВЫСОКОПРОЧНОЙ ТРУБНОЙ СТАЛИ Х100 (К80)

А.И. Абакумов Abakumov; И.И. Сафронов Safronov; А.С. Смирнов Smirnov; А.Б. Арабей Arabey; Т.С. Есиев Esiev; С.Е. Яковлев Yakovlev; А.В. Порошков Poroshkov; Е.Н. Обыденнов Obydennov

doi:10.32326/1814-9146-2021-83-3-354-368

А.И. Абакумов Abakumov Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, Саров, Российская Федерация
И.И. Сафронов Safronov Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, Саров, Российская Федерация
А.С. Смирнов Smirnov Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, Саров, Российская Федерация
А.Б. Арабей Arabey ООО «Газпром ВНИИГАЗ», Москва, Российская Федерация
Т.С. Есиев Esiev ООО «Газпром ВНИИГАЗ», Москва, Российская Федерация
С.Е. Яковлев Yakovlev ООО «Газпром ВНИИГАЗ», Москва, Российская Федерация
А.В. Порошков Poroshkov АО «Выксунский металлургический завод», Нижегородская обл., Выкса, Российская Федераци
Е.Н. Обыденнов Obydennov АО «Выксунский металлургический завод», Нижегородская обл., Выкса, Российская Федерация

DOI: https://doi.org/10.32326/1814-9146-2021-83-3-354-368

Ключевые слова: трубы класса прочности Х100 (К80), метод испытания на ударный изгиб, пластическое деформирование и вязкое разрушение образца, скоростная видеосъемка, численное моделирование, сравнение расчета с экспериментом

Аннотация

Исследуется поведение образцов перспективной трубной стали Х100 при динамическом трехточечном изгибе. Проводится ее сопоставление со сталью класса прочности Х80, используемой в настоящее время для строительства магистральных газопроводов.

Получены экспериментальные и расчетные механические характеристики трубной стали производства АО «Выксунский металлургический завод» класса прочности Х100 на основе данных стандартных испытаний лабораторных образцов и испытаний падающим грузом. По сравнению со сталью класса прочности Х80 у стали Х100 выше показатели прочности, но ниже показатели пластичности и сопротивления вязкому разрушению.

Проведена скоростная видеосъемка распространения трещины в образце из стали Х100, которая позволила с учетом зависимости усилия сопротивления образца от величины перемещения падающего груза существенно повысить информативность эксперимента с точки зрения исследования сопротивления металла вязкому разрушению, выявить закон продвижения трещины, оценить удельную энергию диссипации при продвижении трещины, верифицировать расчетную модель испытания.

Выполнена калибровка параметров модели деформирования и разрушения стали Х100. Проведено численное моделирование поведения образцов Х100 при испытаниях в условиях комнатной температуры. Результаты расчетов удовлетворительно согласуются с данными испытаний по зависимости усилия сопротивления образца от величины перемещения падающего груза; по работе бойка; по деформированным профилям и макрогеометрии изломов образца после испытания.

Результаты исследования могут быть использованы при разработке требований и условий применения инструментированного испытания падающим грузом, а также при численном моделировании натурных испытаний труб из стали Х100 с целью прогноза сопротивления трубопровода распространению вязкой трещины.