В Бразилии разработана новая технология оценки устойчивости трубной стали к распространению трещин

Репортаж от Wedoany，Исследователи программы последипломного образования в области металлургической и материаловедческой инженерии (PEMM) Федерального университета Рио-де-Жанейро, Координационный центр инженерных исследований (Coppe/UFRJ), разработали новую технологию, позволяющую более точно оценивать устойчивость трубной стали к распространению трещин. Данная технология была предложена Серхио Луисом Гонсалесом Ассиасом в его докторской диссертации, в которой основное внимание уделяется влиянию на свойства материала внутреннего расслоения, вызванного расщеплениями (splits), то есть вторичными трещинами, образующимися перпендикулярно плоскости основной трещины.

В исследовании отмечается, что явление расщепления может существенно изменить результаты механических испытаний, иногда приводя к тому, что материалы, хорошо зарекомендовавшие себя на практике, признаются непригодными. Такая отбраковка может нанести значительный экономический ущерб промышленности, повысить производственные затраты, снизить коэффициент использования материала и подорвать конкурентоспособность этого стратегического сектора.

Эксперименты, проведенные в Лаборатории механики разрушения (LMF) программы PEMM, установили новые стандарты оценки вязкости разрушения стали. Вязкость разрушения измеряет способность материала поглощать энергию и сопротивляться распространению трещины до разрушения. Данное исследование объединило высокоточные экспериментальные испытания с передовым численным моделированием, углубив понимание эффекта расщепления и сделав процесс сертификации материалов более надежным.

Серхио отметил, что инструменты механики разрушения направлены на определение критических условий эксплуатации, таких как критическое давление, минимальная рабочая температура и максимально допустимый размер трещины в конструкции. Основное внимание в исследовании уделяется не прогнозированию образования трещин, а определению безопасных пределов эксплуатации, позволяющих трубопроводу работать без риска нестабильного распространения трещин при наличии неизбежных несплошностей.

Помимо научного вклада, данное исследование имеет прикладной потенциал для обслуживания бразильской промышленности. Благодаря усовершенствованию методов оценки материалов, используемых в трубопроводных системах, исследование повышает достоверность анализа, снижает техническую неопределенность и позволяет избежать потерь, связанных с ненужной заменой материалов, способствуя поддержанию высокого уровня качества, безопасности и инноваций в отрасли.

По словам Серхио, эти технологии могут быть использованы для сертификации материалов различных типов жестких трубопроводов, используемых при добыче, производстве и транспортировке нефти, природного газа и других жидкостей.

Он отметил, что в промышленных масштабах изготовить конструкцию, полностью лишенную дефектов или трещин, невозможно. Данный метод помогает лучше сертифицировать материалы, используемые для изготовления трубопроводов, обеспечивая более точную оценку устойчивости к распространению трещин. Ключевой вопрос заключается не в самом образовании трещин, а в способности материала сопротивляться их распространению.

Диссертация под названием «Эффекты и обработка расщеплений в вязкости разрушения сталей для трубопроводов нефтегазового сектора» (Efeitos e tratamento dos splits na tenacidade à fratura de aços para tubulações do setor de petróleo e gás), выполненная под совместным руководством профессора PEMM Гектора Котика и профессора-сотрудника программы Хуана Элиаса Переса Ипиньи, была отобрана для представления программы PEMM на национальном этапе премии Capes за диссертации 2026 года (Prêmio Capes de Tese).