Для оценки целостности трубы во всем интервале хрупкого и пластического разрушения можно использовать диаграмму оценки вероятности разрушения (FAD). Диаграмма FAD представляет собой график зависимости коэффициента интенсивности напряжений ( или ), отложенного по оси ординат, от коэффициента нагрузки ( ), отложенного на оси абсцисс, где представляет собой отношение приложенного к , а - отношение приложенной нагрузки к предельной нагрузке. В данном случае предельная нагрузка обычно представляет собой аппроксимацию нагрузки, при которой возникает явление текучести трубы с трещиной без роста трещины. Для более детального ознакомления с оценкой вероятности разрушения - см. ссылочные документы по механике разрушения в [28]. FAD, соответствующая формулам распространения трещин (D.1) и (D.3), распространяется на упругое и упругопластическое поведение металла. У металлов, пластичных в конкретной среде, значение будет значительным и давление разрушения будет соответствовать упругопластической части кривой FAD. У металлов, хрупких в определенной среде, значение будет низким и давление разрушения будет соответствовать упругой части кривой FAD.
Для получения данных о показателе был использован ряд образцов для испытаний на механику разрушения. Для получения данных о показателе металла труб для линейных трубопроводов (также известном, как показатель растрескивания под действием напряжений в сероводородсодержащих средах) широко использовались образцы в виде двухконсольной балки. Такой образец описан в стандарте [29] для метода D. На таком образце делается надрез или предварительно наносится трещина, концы двухконсольной балки удерживаются открытыми при постоянном смещении путем нагружения с помощью клина. Двухконсольная балка нагружается настолько, чтобы коэффициент интенсивности напряжений в вершине трещины был выше металла. Нагруженный образец подвергается воздействию испытательной среды (например, водного раствора сероводорода). Вначале трещина растет и нагрузка падает (смещение почти постоянно), приложенный падает, пока не достигнет , и распространение трещины остановится. Через некоторый период после остановки роста трещины измеренное значение усилия удаления клина из двухконсольного образца и измеренная длина трещины используются для расчета после испытания. На этом этапе равен .
Оценку показателей эксплуатационных свойств труб для проверки их годности для применения по назначению можно выполнить с использованием , соответствующего конкретной среде, представляющей интерес. Для оценки давления разрушения обсадных и насосно-компрессорных труб в определенной среде требуется измерение в этой среде и его сравнение с максимальным значением в пределах компонента. Значение зависит от геометрии трубы, геометрии несовершенства и приложенной нагрузки. При любом данном химическом составе увеличение предела текучести обычно ведет к понижению значения . Однако может увеличиваться или уменьшаться с увеличением предела текучести при изменении химического состава, а также технологии термообработки и технологии производства. Температура, рН и концентрация ионов сульфида влияют на вязкость разрушения под воздействием среды. При увеличении температуры и рН вязкость разрушения металла под воздействием среды также увеличивается. Микроструктура также может повлиять на вязкость разрушения под воздействием среды. У металлов с более высоким содержанием продуктов фазовых превращений, таких как бейнит и перлит, вязкость разрушения под воздействием среды ниже, чем у металлов, имеющих мартенситную структуру. Повышение парциального давления сероводорода понижает вязкость разрушения под воздействием среды. Парциальное давление сероводорода рассчитывают как произведение абсолютного давления и молярной доли сероводорода в газе.
D.2.2 Допущения и ограничения
Ниже приведены допущения для метода с использованием кривой FAD:
- учитывается только разрушение с формированием трещин типа I. Трещина этого типа распространяется перпендикулярно к приложенной нагрузке, т.е. происходит увеличение ширины трещины, а не сдвиг, как у трещин типа II, или срез, как у трещин типа III;
- в качестве общей основы для кривой FAD используется механика упругопластического разрушения, начиная от J-интеграла. Показатель является критерием для трещины в стенке трубы в рамках линейной теории упругости. Пересечение и кривой FAD определяет давление разрушения. Глубина несовершенства типа трещины при этом должна быть принята равной контрольному уровню настройки оборудования;
- труба принимается бесконечно длинной с бесконечно длинным несовершенством типа продольной трещины;
- продольная трещина находится на внутренней поверхности трубы. Влияние продольной трещины на внутренней поверхности трубы немного меньше, чем влияние идентичной трещины на наружной поверхности трубы;
- давление действует на кромки трещины;
- предельные значения давления пластического разрушения под действием осевой нагрузки (как указано в 7.5) означают разрушение по типу пластического разрушения.
D.2.3 Формула предельных значений разрушения
Предельное давление разрушения трубы определяют по формуле (D.1), ее нельзя решить в явном виде для внутреннего давления , при котором произойдет разрушение, его нужно определять методом итераций путем числового кодирования или графически. Формула (D.1) основана на механике разрушения и представляет собой формулу для определения предельного давления разрушения вследствие распространения существенной трещины. Формула (D.1) не подходит для случая разрушения при воздействии окружающей среды труб, не имеющих трещины значительной глубины.
(D.1) или 
, если меньше решения по формуле (D.1),
, если меньше решения по формуле (D.1),где - коэффициент нагрузки, равный 
; (D.2)
; (D.2) - внутреннее давление при разрушении, МПа;
- внутренний диаметр трубы, равный , мм;
- номинальная толщина стенки трубы, мм;
- номинальный наружный диаметр трубы, мм;
- в формуле предельных значений - наибольшая фактическая глубина несовершенства типа трещины; в формуле проектных предельных значений - максимальная глубина несовершенства типа трещины, не выявленного системой контроля;
- предел текучести представительного образца при растяжении, МПа;
- коэффициент вязкости разрушения металла в определенной среде, МПа·м ;
, , , , - коэффициенты влияния для кривой FAD предельных значений;
- внутреннее давление при пластическом разрушении трубы с торцевым уплотнением, МПа;
- c поправкой на осевую нагрузку и наружное давление, МПа.
Левая часть формулы (D.1) представляет собой кривую FAD. Правая часть формулы (D.1) представляет собой коэффициент интенсивности напряжений .
В таблице D.1 приведены используемые в формуле (D.1) коэффициенты влияния , , , , для продольной трещины, расположенной на внутренней поверхности трубы. Влияние этой трещины немного меньше, чем трещины на наружной поверхности трубы.
Таблица D.1 - Значения коэффициентов влияния для кривой FAD
или  | ||||||
4 | 0,0 | 1,120000 | 0,682000 | 0,524500 | 0,440400 | 0,379075 |
4 | 0,2 | 1,242640 | 0,729765 | 0,551698 | 0,458464 | 0,392759 |
4 | 0,4 | 1,564166 | 0,853231 | 0,620581 | 0,503412 | 0,427226 |
10 | 0,0 | 1,120000 | 0,682000 | 0,524500 | 0,440400 | 0,379075 |
10 | 0,2 | 1,307452 | 0,753466 | 0,564298 | 0,466913 | 0,398757 |
10 | 0,4 | 1,833200 | 0,954938 | 0,676408 | 0,539874 | 0,454785 |
20 | 0,0 | 1,120000 | 0,682000 | 0,524500 | 0,440400 | 0,379075 |
20 | 0,2 | 1,332691 | 0,763153 | 0,569758 | 0,470495 | 0,401459 |
20 | 0,4 | 1,957764 | 1,002123 | 0,702473 | 0,556857 | 0,467621 |
40 | 0,0 | 1,120000 | 0,682000 | 0,524500 | 0,440400 | 0,379075 |
40 | 0,2 | 1,345621 | 0,768292 | 0,572560 | 0,472331 | 0,402984 |
40 | 0,4 | 2,028188 | 1,028989 | 0,717256 | 0,566433 | 0,475028 |
80 | 0,0 | 1,120000 | 0,682000 | 0,524500 | 0,440400 | 0,379075 |
80 | 0,2 | 1,351845 | 0,770679 | 0,573795 | 0,473108 | 0,403649 |
80 | 0,4 | 2,064088 | 1,042414 | 0,724534 | 0,571046 | 0,478588 |
| Примечание - Коэффициенты влияния , , , , приведены в соответствии со стандартом [27]. | ||||||
В стандарте [27], таблица С.9, приведены коэффициенты влияния , , , , , причем упомянутая таблица позволяет получить промежуточные значения или и методом интерполяции.
D.2.4 Формула проектного давления разрушения тела трубы, вызванного распространением несовершенства типа трещины
Формула для расчета проектного давления разрушения тела трубы, вызванного распространением несовершенства типа трещины, имеет следующий вид
(D.3) или , если меньше решения по формуле (D.3),
где
- коэффициент нагрузки, равный 
; (D.4)
; (D.4) - внутреннее давление при разрушении, МПа;
- заданный минимальный предел текучести при растяжении, МПа;
- внутренний диаметр, рассчитанный с коэффициентом , равный , мм;
- номинальный наружный диаметр трубы, мм;
- в формуле предельных значений - наибольшая фактическая глубина несовершенства типа трещины; в формуле проектных предельных значений - максимальная глубина несовершенства типа трещины, не выявленного системой контроля;
- коэффициент, учитывающий установленное предельное отклонение толщины стенки трубы, равный 0,875 для предельного отклонения минус 12,5%;
- номинальная толщина стенки трубы, мм;
- коэффициент вязкости разрушения металла в определенной среде, МПа·мм ;
, , , , - коэффициенты влияния для кривой FAD предельных значений;
- внутреннее давление при пластическом разрушении трубы с торцевым уплотнением, МПа;
- c поправкой на осевую нагрузку и наружное давление, МПа.
В формуле (D.3) используются коэффициенты влияния , , , , , указанные в таблице D.1.