GOST R 55046-2012

GOST R 55046−2012 Diagnostic technique. Estimation de la durée de vie résiduelle des pipelines en acier exploités à long terme sur la base des résultats d'essais mécaniques d'échantillons. Exigences générales

GOST R 55046−2012
Groupe T59

NORME NATIONALE DE LA FÉDÉRATION DE RUSSIE

Diagnostic technique

ESTIMATION DE LA DURÉE DE VIE RÉSIDUELLE DES CANALISATIONS EN ACIER EN EXPLOITATION À LONG TERME SUR LA BASE DES RÉSULTATS DES ESSAIS MÉCANIQUES DES ÉCHANTILLONS

Exigences générales

diagnostic technique. Évaluation des ressources résiduelles des canalisations en acier utilisées depuis longtemps sur la base des résultats d'essais mécaniques d'échantillons. Exigences générales

OKS 77.040.10

Date de lancement 2014-01-01

Avant-propos

1 DÉVELOPPÉ par l'organisation autonome non commerciale "Centre de recherche pour le contrôle et le diagnostic des systèmes techniques" (ANO "NRC KD"), l'Académie des sciences de la République du Bachkortostan (AN RB), l'entreprise unitaire d'État "Institute for Problems of Transportation of Energy Resources" (SUE "IPTER"), l'établissement d'enseignement professionnel non étatique Engineering Center Tekhnika (NPOU EC Tekhnika), la société à responsabilité limitée Gazprom Transgaz Ufa (LLC Gazprom Transgaz Ufa)

2 INTRODUIT par le Comité Technique de Normalisation TK 132 "Diagnostics Techniques"

3 APPROUVÉ ET MIS EN VIGUEUR par arrêté de l'Agence fédérale de réglementation technique et de métrologie du 8 novembre 2012 N 700-st

4 INTRODUIT POUR LA PREMIÈRE FOIS

Les règles d'application de cette norme sont établies dans GOST R 1.0-2012 (section 8). Les informations sur les modifications apportées à cette norme sont publiées dans l'index d'information annuel (au 1er janvier de l'année en cours) "Normes nationales", et le texte officiel des modifications et modifications - dans l'index d'information mensuel "Normes nationales". En cas de révision (remplacement) ou d'annulation de cette norme, un avis correspondant sera publié dans le prochain numéro de l'index d'information mensuel "Normes nationales". Les informations, notifications et textes pertinents sont également publiés dans le système d'information public - sur le site officiel de l'Agence fédérale de réglementation technique et de métrologie sur Internet (gost.ru)

Introduction

Les pipelines dans les zones d'activité sismique, dans les zones de glissements de terrain périodiques, de processus karstiques, dans les villes et villages, aux intersections avec les voies ferrées et les routes sont soumis à des charges statiques et cycliques.

Des études ont établi que de telles conditions de chargement pendant l'exploitation à long terme des pipelines entraînent des modifications de la microstructure du métal en raison des processus de vieillissement par déformation et de rupture retardée (diminution progressive de la résistance à des températures normales).

À la suite de ces processus, des changements structurels se produisent :

1) dégradation des propriétés mécaniques du métal, qui déterminent les performances des canalisations.

Les raisons de la dégradation sont la fragilisation du métal et une diminution de la force des liaisons entre les grains cristallins.

Les principaux mécanismes de fragilisation du métal dans les canalisations à long terme sont :

— accumulation de luxations à proximité des barrières ;

— évolution des structures de luxation ;

— formation et croissance de noyaux de nouvelles phases carbures ;

— entrée d'atomes dans les vides tétraédriques du réseau OCC de la ferrite ;

- désintégration de la cémentite et fragmentation des grains de perlite , etc. ;

2) une diminution de la résistance à la corrosion du métal du pipeline, qui est principalement causée par la décomposition de la cémentite, accompagnée d'un meulage de ses plaques et d'une augmentation de la longueur des joints de grains. Les joints de grains sont un obstacle au mouvement des dislocations, provoquent un durcissement des cristaux, à la suite de quoi des contraintes internes supplémentaires apparaissent et des conditions sont créées pour l'apparition d'une corrosion sous contrainte. En conséquence, la résistance à la corrosion du métal est réduite.

Les méthodes existantes d'évaluation de la durée de vie résiduelle des canalisations reposent sur la prise en compte de l'influence des défauts technologiques, de conception et d'exploitation locaux, qui se manifestent par la présence : de zones de concentration de contraintes ; inhomogénéités géométriques et mécaniques ; dommages dus à la corrosion ; fissures et discontinuités de divers types.

Dans le processus d'exploitation à long terme, en raison des modifications structurelles indiquées, l'apparition de l'état limite peut également se produire dans des sections de pipelines sans défaut.

Par conséquent, la détermination de la durée de vie résiduelle de la canalisation doit être basée sur l'établissement de l'état physique réel du métal, en fonction du temps de fonctionnement et de la nature du chargement.

1 domaine d'utilisation

Cette norme s'applique aux pipelines exploités dans des conditions de ligne, à la fois pendant la durée de vie (de conception) initialement établie et après qu'elle a été dépassée.

La norme établit des exigences générales pour le calcul et la méthode expérimentale pour évaluer la durée de vie résiduelle et pour prendre une décision sur la réparation des pipelines ; au remplacement d'unités individuelles et au démantèlement des pipelines sur la base des résultats d'essais mécaniques d'échantillons découpés dans ceux-ci.

Cette norme a été élaborée sur la base des exigences relatives à la procédure de détermination de la durée de vie résiduelle des objets potentiellement dangereux énoncées dans [1], exigences de sécurité [2] - [8], généralisation des résultats des travaux de recherche [9] - [13], ainsi qu'une expérience nationale et étrangère dans la conception, l'installation, l'exploitation et le diagnostic technique des pipelines.

La norme peut être utilisée par les entreprises et les organisations qui exploitent et diagnostiquent des pipelines qui ont épuisé leur durée de vie nominale.

La méthodologie de calcul et d'expérimentation réglementée par cette norme permet l'utilisation de méthodes complémentaires d'essais destructifs et non destructifs des échantillons utilisés afin d'affiner l'estimation de la durée de vie résiduelle de la canalisation.

2 Références normatives

Cette norme utilise des références normatives aux normes suivantes :

GOST R 27.002−2009* Fiabilité en ingénierie. Termes et définitions
_______________
* Sur le territoire de la Fédération de Russie, l'effet de GOST 27 .002−89 a été rétabli à partir du 01/12/2012 (Ordonnance de Rosstandart du 29/11/2012 N 1843-st), ci-après dans le texte. — Note du fabricant de la base de données.

GOST R 53006−2008 Évaluation de la ressource d'objets potentiellement dangereux basée sur des méthodes expresses. Exigences générales

GOST 12.1.019-79* Système de normes de sécurité du travail. Sécurité électrique. Exigences générales et nomenclature des types de protection
________________
* Le document n'est pas valable sur le territoire de la Fédération de Russie. GOST R 12.1.019-2009 est valide, ci-après dans le texte. — Note du fabricant de la base de données.

GOST 12.1.038−82 Système de normes de sécurité au travail. Sécurité électrique. Valeurs maximales admissibles des tensions et courants de contact

GOST 25.502−79 Calculs et essais de résistance en génie mécanique. Méthodes d'essais mécaniques des métaux. Méthodes d'essai de fatigue

Pieds à coulisse GOST 166-89 (ISO 3599-76). Caractéristiques

GOST 427−75 Règles de mesure en métal. Caractéristiques

GOST 1497−84. Métaux. Méthodes d'essai de traction

GOST 6507−90 Micromètres. Caractéristiques

GOST 28840−90 Machines pour tester les matériaux en traction, compression et flexion. Exigences techniques générales

GOST 28841−90 Machines pour tester les matériaux en fatigue. Exigences techniques générales

Remarque - Lors de l'utilisation de cette norme, il est conseillé de vérifier la validité des normes de référence dans le système d'information public - sur le site officiel de l'Agence fédérale de réglementation technique et de métrologie sur Internet ou selon l'index d'information publié annuellement "Normes nationales ", qui a été publié au 1er janvier de l'année en cours, et selon les numéros correspondants de l'index mensuel des informations publiées, "Normes nationales" publiées dans l'année en cours. Si la norme de référence est remplacée (modifiée), alors lors de l'utilisation de cette norme, vous devez être guidé par la norme de remplacement (modifiée). Si la norme référencée est annulée sans remplacement, la disposition dans laquelle la référence à celle-ci est donnée s'applique dans la mesure où cette référence n'est pas affectée.

3 Termes et définitions

Cette norme utilise les termes selon GOST R 27.002, [13], ainsi que les termes suivants avec les définitions correspondantes :

3.1 pipeline : système d'éléments connectés en série (tuyaux et pièces), dont la destruction de l'un désactive le pipeline.

3.2 durée de vie du pipeline: durée de fonctionnement du pipeline depuis le démarrage jusqu'à la transition vers l'état limite.

3.3 durée d' exploitation : période d'utilisation de la canalisation, à l'exclusion des temps d'arrêt.

3.4 état limite de la canalisation : l'état technique de la canalisation, dans lequel sa poursuite de l'exploitation est exclue.

3.5 durée de vie résiduelle de la conduite: durée de fonctionnement de la conduite depuis le moment du diagnostic actuel jusqu'au passage à l'état limite.

3.6 dégradation des propriétés mécaniques du métal: modification des propriétés mécaniques du métal au cours du temps résultant de ses modifications de structure fine sous l'action de charges à long terme.

3.7 diagnostic technique de la canalisation : Détermination de l'état technique de la canalisation.

3.8 durée de vie résiduelle moyenne: espérance mathématique de la durée de vie résiduelle de la canalisation, compte tenu du vieillissement par déformation.

4 Désignations

Les symboles suivants sont utilisés dans cette norme :

5 Dispositions générales

5.1 L'évaluation étape par étape de la durée de vie résiduelle des pipelines exploités à long terme implique :

—accumulation de données expérimentales sur la modification des paramètres qui déterminent les propriétés mécaniques du métal ;

— effectuer des calculs pour déterminer la ressource résiduelle pour l'exploitation sécuritaire du pipeline.

5.2 Le calcul de la durée de vie résiduelle de la canalisation doit inclure une évaluation quantitative des propriétés mécaniques de son métal, obtenue sur la base d'échantillons d'essai par des méthodes standard ; réalisation d'essais spéciaux de fatigue et d'études métallographiques à tous les niveaux de structure (macrophotographie, métallographie optique, microscopie électronique).

5.3 La méthode réglementée par la norme permet de déterminer la durée de vie résiduelle de la conduite avec la période assignée de fonctionnement en toute sécurité, en tenant compte du vieillissement et de la fatigue du métal de la paroi de la conduite.

La méthode ne remplace pas les autres méthodes de diagnostic des sections les plus endommagées du pipeline, mais vient en complément de l'évaluation des performances du pipeline dans son ensemble.

6 Exigences de sécurité

6.1 Pour effectuer des mesures, permettre aux opérateurs qui ont les compétences nécessaires pour faire fonctionner l'équipement pour les essais mécaniques d'échantillons métalliques, qui sont capables d'utiliser les documents réglementaires et techniques nationaux et industriels pertinents, qui ont été formés pour travailler avec les instruments de mesure utilisés et certifiés pour connaissance des règles de sécurité dans l'industrie concernée.

6.2 Lors de l'exécution de travaux visant à déterminer les caractéristiques mécaniques nécessaires pour déterminer la durée de vie résiduelle de la canalisation, l'opérateur doit être guidé par les règles techniques de sécurité pour le fonctionnement des installations électriques grand public * selon GOST 12.1.019 et GOST 12.1.038.
________________
* Le document n'est pas valable sur le territoire de la Fédération de Russie. POT R M-016-2001 (RD 153-34.0-03.150-00) "Règles intersectorielles pour la protection du travail (règles de sécurité) lors de l'exploitation des installations électriques" sont en vigueur. — Note du fabricant de la base de données.

6.3 Les travaux sont effectués conformément aux exigences de sécurité spécifiées dans les instructions d'utilisation des équipements faisant partie des instruments de mesure utilisés.

7 Exigences pour les instruments de mesure

7.1 Lors de la détermination de la résistance à la traction, des machines d'essai sont utilisées comme instruments de mesure selon GOST 28840 .

7.2 Lors de la réalisation d'essais de fatigue, des machines d'essai conformes à GOST 28841 ou des appareils d'essai spécialement conçus sont utilisés.

7.3 Les règles métalliques doivent être conformes aux exigences de GOST 427 .

7.4 Les étriers doivent être conformes aux exigences de GOST 166 .

7.5 Les micromètres doivent être conformes aux exigences de GOST 6507 .

8 Exemples d'exigences

8.1 La découpe des ébauches pour la fabrication d'échantillons est effectuée à partir de pipelines en fonctionnement, à la fois de la paroi du tuyau (métal de base) et des zones dangereuses (soudures, endroits avec des concentrations de contraintes et autres défauts).

8.2 Conformément à GOST R 53006, des échantillons découpés dans des zones dangereuses, en l'absence de résistance égale avec le métal de base, sont utilisés pour prendre une décision sur la réparation et le remplacement des éléments de canalisation. Des échantillons découpés dans la paroi du tuyau sont utilisés pour décider s'il faut prolonger la durée de vie avec une durée de vie de fonctionnement sûre assignée ou mettre hors service le pipeline pour éviter des accidents catastrophiques.

8.3 Préparez deux lots d'échantillons.

Chaque lot doit contenir des échantillons de :

- pour les essais de fatigue, fabriqués conformément aux exigences des éprouvettes de type IV conformément à GOST 25 .502;

- pour les essais de traction statique, fabriqués conformément aux exigences des éprouvettes de type I conformément à GOST 1497 .

8.4 Le nombre d'échantillons doit fournir un échantillon représentatif pour évaluer après leur essai la durée de vie résiduelle moyenne de la canalisation avec un niveau de confiance donné.

8.5 Un lot d'échantillons par quantité soumis à un recuit de recristallisation à une température de 650°C pendant 1 heure afin d'éliminer l'effet du vieillissement (ceci permet d'obtenir une imitation de l'état initial du métal), le deuxième lot à la quantité laisser dans un état correspondant à l'état du métal de la canalisation exploitée.

9 Procédure d'essai des éprouvettes

9.1 Les éprouvettes destinées aux essais de fatigue sont amenées à la rupture par porte-à-faux ou flexion pure.

9.2 La fréquence de chargement ne doit pas dépasser 40 à 50 cycles par minute. L'amplitude de la charge est choisie en tenant compte de la contrainte maximale pouvant survenir dans les conditions de fonctionnement de la canalisation.

9.3 Sur la base des résultats des essais de fatigue, déterminer le nombre de cycles avant rupture de chaque échantillon.

9.4 Les échantillons destinés aux tests statiques sont testés conformément à GOST 1497 .

9.5 Sur la base des résultats des essais statiques, la résistance à la traction de chaque échantillon est déterminée.

10 Traitement des résultats de mesure

10.1 Calculer le nombre moyen de cycles de chargement avant rupture des éprouvettes recuites à l'aide de la formule

. (une)

10.2 Calculer le temps moyen jusqu'à la rupture des éprouvettes recuites à l'aide de la formule

(2)

Remarque - Avec une erreur satisfaisante, on peut considérer 500.

10.3 Calculer le nombre moyen de cycles de chargement avant la rupture d'échantillons du métal du pipeline exploité selon la formule

. (3)

10.4 Calculer le degré de vieillissement sous contrainte du métal du pipeline selon la formule

. (quatre)

10.5 Calculer la résistance à la traction moyenne du métal du pipeline sur la base des résultats des tests d'échantillons recuits selon la formule

. (5)

10.6 Calculer la résistance moyenne à la traction du métal du pipeline exploité selon la formule

. (6)

10.7 Calculer le coefficient de renforcement du métal du pipeline selon la formule

. (sept)

10.8 Calculer le coefficient de vieillissement par déformation du métal du pipeline selon la formule

. (huit)

10.9 Calculer la durée de vie résiduelle moyenne du pipeline selon la formule

. (9)

11 Décider de la possibilité de poursuivre l'exploitation du pipeline

11.1 Sur la base des données sur l'évaluation de l'état technique du pipeline et de sa durée de vie résiduelle, une décision est prise sur la possibilité de son utilisation ultérieure conformément à la ressource résiduelle ou assignée d'exploitation sûre ou sur sa réparation, la réduction de l'exploitation paramètres ou l'arrêt de l'exploitation.

11.2 La décision est prise par l'entreprise (organisme) qui a réalisé le diagnostic technique et l'évaluation de la durée de vie résiduelle.

Annexe, A (recommandé). Un exemple de calcul de la durée de vie résiduelle moyenne d'un gazoduc

Annexe A
(conseillé)

A.1 Vous trouverez ci-dessous un exemple typique de détermination de la durée de vie résiduelle d'un gazoduc en acier de nuance 17GS, exploité pendant 40 ans, posé dans la ville.

A.2 Sur des échantillons prélevés dans un gazoduc conformément à la section 8 et testés conformément à la section 9 de la présente norme, les données initiales suivantes ont été obtenues pour le calcul de la durée de vie résiduelle moyenne :

est le nombre moyen de cycles de chargement avant rupture des éprouvettes recuites 35000 ;

- temps moyen jusqu'à la rupture des échantillons recuits du métal du gazoduc, calculé par la formule (2) 70 ans;

est le nombre moyen de cycles de chargement avant destruction des échantillons de métal du gazoduc exploité 18500 ;

— facteur de durcissement du métal du gazoduc 1.1.

A.3 Nombre moyen de cycles de chargement des gazoducs par an pris égal à 500.

A.4 Selon la formule (4), le degré de vieillissement par déformation du métal du gazoduc est calculé

.

A.5 Selon la formule (8), le coefficient de vieillissement par déformation du métal du gazoduc est calculé

.

A.6 La durée de vie résiduelle moyenne du pipeline est calculée par la formule (9)

de l'année.

A.7 Ainsi, dans des conditions d'exploitation sévères (en présence de charges cycliques), le gazoduc reste opérationnel pendant au moins 60 ans.

Annexe B (recommandé). Utilisation des résultats des études métallographiques pour évaluer la durée de vie résiduelle du pipeline

Annexe B
(conseillé)

B.1 En règle générale, des études métallographiques sont effectuées pour déterminer les modifications des propriétés structurelles et mécaniques du métal du pipeline. Leurs résultats peuvent être utilisés pour établir les causes des accidents provoqués par le développement de processus destructeurs lents dans le métal des canalisations.

B.2 Les résultats de la microscopie électronique peuvent être utilisés pour déterminer la hauteur moyenne du relief de déformation de la surface du pipeline, qui caractérise la quantité de déformation accumulée associée au degré de changement de la valeur du coefficient de déformation vieillissement du pipeline métal.

B.3 Dans certains cas, après avoir construit les dépendances d'étalonnage appropriées basées sur les résultats des études métallographiques, il est possible de calculer la durée de vie résiduelle moyenne du pipeline.

Bibliographie

Texte électronique du document
préparé par CJSC Kodeks et vérifié par rapport à :
publication officielle

M. : Standartinform, 2013