Выявление степени критической повреждаемости в ответственных металлических конструкциях и оценка остаточного ресурса этих конструкций является в настоящее время одним из важнейших направлений в науке о прочности металлических материалов. В нефтегазовом комплексе России проблема старения оборудования стоит не менее остро, чем в других отраслях промышленности. Средний возраст магистральных газопроводов, эксплуатируемых на территории России, составляет 50% от проектного срока службы. Нефтепроводы постарели в большей степени: около 40% эксплуатируется дольше нормативного срока — 33-х лет. Факт старения основных фондов подтверждается достаточно высокой интенсивностью отказов магистральных трубопроводов. Среднее количество аварий на 1000 км трасс по данным Госгортехнадзора России в 1996 году составило в среднем 0,2. В 40% случаев причиной отказов служили коррозионные дефекты, развившиеся в процессе эксплуатации трубопроводов. С целью повышения надежности трубопроводного транспорта и предотвращения аварий в настоящее время интенсивно развиваются методы диагностирования дефектов [1]

В частности, для определения остаточного ресурса работоспособности магистральных трубопроводов и умения прогнозировать их дальнейшую живучесть необходимо знать, как будут меняться свойства материала труб, с какой скоростью будет происходить процесс старения металла труб и изменяться его механические характеристики в процессе эксплуатации трубопроводных систем. Анализ причин разрушения металла трубопроводов показывает, что в процессе эксплуатации труб в металле происходят существенные изменения структуры и свойств, связанные в основном с развитием малоцикловой усталости и деформационного старения. Эти изменения не всегда приводят к существенному снижению прочностных механических свойств, однако довольно резко снижают ударную вязкость материала, особенно при отрицательных температурах [2].

Так как, определение только стандартных механических свойств недостаточно для надежной оценки остаточного ресурса работоспособности трубопроводов, для этой цели привлекают структурно-чувствительные физические методы исследования (удельное сопротивление, коэрцитивную сил, модуль нормальной упругости и его амплитудную зависимость) [2]. В последние годы также успешно для оценки степени повреждаемости металлических материалов используются методы акустико-эмиссионной диагностики (АЭД) [3−12] и кинетической твердости (КТ) [3, 13−18, 24]. Использование АЭД позволяет оценить эволюцию коллективных дислокационных взаимодействий при пластической деформации и процессы, происходящие в металле при зарождении и распространении трещин, хотя для интерпретации этих процессов еще требуются дополнительные исследования. Использование метода КТ позволяет получать основные характеристики прочностных свойств металла без разрушения.

Принципиально новый уровень в исследованиях и контроле структурного состояния металлических материалов открывается при объединении методов АЭД и КТ в единую систему неразрушающего контроля с одновременной регистрацией комплекса акустико-эмиссионных и механических характеристик материала в процессе вдавливания шарового индентора [3, 14, 18]. В настоящей работе с использованием этих методов, а также определения стандартных механических свойств (испытание на статической растяжение и ударную вязкость), изучали структурную повреждаемость трубных сталей после длительной эксплуатации с целью разработки методики определения остаточного ресурса работоспособности металла трубопроводных систем.