Перспективные материалы для нефтегазовых объектов (стр. 3 )

Таблица 1.1

Ударная вязкость и вязкость излома трубных сталей

Условный диаметр труб, мм	Рабочее давление, МПа	Ударная вязкость при температуре, равной минимальной температуре стенки трубопровода при эксплуатации, Дж/см2 (кгс м/см2), не менее	Процент волокна в изломе образца DWТТ при температуре, равной минимальной температуре стенки газопровода при эксплуатации, %, не менее
До 500	10,0 и менее	24,5 (2,5)	–
500 - 600	10,0 и менее	29,4 (3,0)	–
700 - 800	10,0 и менее	29,4 (3,0)	50
1000	5,5 и менее	29,4 (3,0)	50
1000	7,5	39,2 (4,0)	60
1000	10,0	58,8 (6,0)	60
1200	5,5 и менее	39,2 (4,0)	60
1200	7,5	58,8 (6,0)	70
1200	10,0	78,4(8,0)	80
1400	7,5	78,4 (8,0)	80
1400	10,0	107,8 (11,0)	85
Примечание: Для трубопроводов, транспортирующих жидкие продукты, требования по волокну в изломе не предъявляются.

Таблица 1.2

Ударная вязкость образцов сталей в зависимости
от толщины стенки трубы

Номинальная толщина стенок труб и соединительных деталей, мм	Ударная вязкость на образцах типов 1 - 3 ГОСТ 9454-78 при температуре, равной минус 60 °С для районов Крайнего Севера и минус 40 °С для остальных районов, Дж/см2 (кгс·м/см2 )
для основного металла труб	для основного металла соединительных деталей	для сварного соединения труб и деталей
От 6 до 10	29,4 (3)	29,4 (3)	24,5 (2,5)
Св. 10 до 15 включ.	39,2 (4)	29,4 (3)	29,4 (3)
Св. 15 до 25	49,0 (5)	29,4 (3)	39,2 (4) для сварных соединений труб; 29,4 (3) - для сварных соединений деталей
Св. 25 до 30 включ.	58,8 (6)	39,2 (4)	39,2 (4)
Св. 30 до 45	–	49,0 (5)	39,2 (4)

Кольцевые сварные соединения должны выполняться с применением дуговых методов сварки, в том числе: ручной, автоматической под флюсом, механизированной в среде защитных газов, механизированной самозащитной порошковой проволокой, а также электроконтактной сваркой оплавлением. Сталь труб должна хорошо свариваться дуговыми методами и электроконтактной сваркой.

Эквивалент углерода металла [С]э низкоуглеродистых низколегированных сталей, независимо от состояния их поставки - горячекатаные, нормализованные и термически упрочненные определяется по формуле

где С, Mn, Cr, Mo, V, Ti, Nb, Ni, Сu, В – содержание, % от массы, в составе металла трубной стали соответственно углерода, марганца, хрома, молибдена, ванадия, титана, ниобия, никеля, меди, бора.

Величина эквивалента углерода углеродистых марок стали, например Ст3, а также стали 10, 20 и низколегированной стали только с кремнемарганцевой системой легирования, например марок 17 ГС, 17Г1С, 09Г2С, рассчитывается по формуле

.

Сu, Ni, Cr, содержащиеся в трубных сталях как примеси, при подсчете не учитывают. Величина [С]э не должна превышать 0,46. Пластическая деформация металла в процессе производства труб (экспандирования) должна быть не более 1,2 %.

Для газонефтепроводов поставляют трубы по группе В бесшовные, горячекатаные и сварные прямошовные, спиралешовные с гарантированными механическими свойствами и химическим составом. Применяют также термически обработанные трубы. Бесшовные горячекатаные трубы используют для сооружения магистральных газонефтепроводов и отводов от них, городских газопроводов, трубопроводов для подачи нефти и газа на промыслах диаметром менее 530 мм. Сварные прямошовные трубы применяют для тонкостенных газонефтепроводов диаметром до 1420 мм и выше. Размеры трубопроводов ограничиваются технико-экономическими показателями их строительства. Сварные спиралешовные трубы используют для магистральных трубопроводов диаметром 530 - 1420 мм.

Стальные сварные прямошовные и спиралешовные трубы диаметром 159 - 820 мм, применяемые для сооружения магистральных гaзo-, нефтепроводов, нефтепродуктопроводов, технологических и промысловых трубопроводов изготавливают по ГОСТ 20295- 85; диаметром 1020 – 1420 мм - по техническим условиям завода-изготовителя. Магистральные трубопроводы сооружают в соответствии со СНиП-2.05.06-85 и ВСН 006-89 (Миннефтегазстрой).

Трубы в соответствии с ГОСТ 20295-85 бывают трех типов:

1 - прямошовные диаметром 159-426 мм, изготовленные контактной сваркой токами высокой частоты;

2 - спиралешовные диаметром 159 - 820 мм, изготовленные электродуговой сваркой;

3 - прямошовные диаметром 530 - 820 мм, изготовленные электродуговой сваркой.

В зависимости от механических свойств трубы изготавливают классов прочности: K34, K38, K42, K50, K52, K55, K60. Число в приведенном обозначении показывает предел прочности материала трубы в десятых долях мегапаскалей.

Трубы изготавливают длиной от 10,6 до 11,6м. Концы труб должны быть обрезаны под прямым углом. Предельные отклонения от прямого угла составляют 1 - 2 мм для труб диаметром 159 - 820 мм.

Примеры условных обозначений труб

Труба типа 3, диаметром 530 мм, толщиной стенки 8 мм, класса прочности К52, без термообработки:

тип 3-530х8-K52 ГОСТ 20295-85.

Труба типа 2, диаметром 820 мм, толщиной стенки 12 мм, класса прочности К60, с термическим упрочнением:

тип 2-У 820x12-K60 ГОСТ 20295-85.

Труба типа 1, диаметром 325 мм, толщиной стенки 7 мм, класса прочности K38, с объемной термообработкой:

тип 1-Т 325х7-К38 ГОСТ 20295-85.

То же с локальной термообработкой шва:

тип 1-ЛТ 325х7-К38 ГОСТ 20295-85.

Для изготовления труб для газонефтепроводов применяют углеродистые обычной прочности, низколегированные повышенной прочности и низколегированные высокой прочности дисперсионно-твердеющие и экономно-легированные стали.

Высокопрочными экономно-легированными трубными (малоперлитными и бейнитными) сталями называют стали марок 09Г2ФБ, 10Г2ФБ с очень низким содержанием углерода и микродобавками ниобия, ванадия, титана, бора и др. После контролируемой прокатки они имеют малоперлитную мелкозернистую структуру. При использовании ускоренного охлаждения листовой стали непосредственно после контролируемой прокатки экономно-легированные стали могут иметь феррито-бейнитную или бейнитную (бесперлитную) структуру.

По сравнению с экономно-легированными сталями дисперсионно-твердеющие стали марок 17Г2СФ и 15Г2АФЮ содержат примерно в 2 раза большее количество углерода, который в сочетании с микродобавками приводит к образованию упрочняющих карбидных, нитридных, карбонитридных и других фаз и получению мелкозернистой феррито-перлитной структуры. Причем эффект от такого упрочнения существенно возрастает при применении нормализации и других видов термообработки. Дисперсионно-твердеющие стали склонны к переходу в хрупкое состояние при температуре от 10 до - 20 °С.

Контролируемая прокатка является по существу методом термомеханической обработки металла. Она приводит к повышению прочностных характеристик и ударной вязкости листовой и рулонной стали. У экономно-легированных сталей при этом повышается также хладостойкость. Они являются хорошо сваривающимися в заводских и полевых условиях в отличие от дисперсионно-твердеющих сталей, для сварки которых требуется специальная технология и подогрев.

Дисперсионно-твердеющие стали марок 17Г2СФ и 15Г2АФЮ, а также низколегированные стали марок 14ХГС и 17Г1С-У применяют для труб в обычном исполнении; экономно-легированные стали марок 09Г2СФ, 09Г2ФБ, 08Г2СФБ, 08Г2СФТ; 10Г2ФБ-У, 10Г2ФТ-У - для труб в северном исполнении. Для северных условий применяют также дисперсионно-твердеющую низколегированную сталь марки 13Г2АФ с пониженным содержанием углерода.

Современная технология контролируемой прокатки стали регламентирует не только систему микролегирования и степень обжатия при прокатке, но и режимы нагрева слитка и охлаждения полученного листа. Известны различные варианты процесса контролируемой прокатки. Например, процессы НКПУ и ВКПУ. Процесс НКПУ – низкотемпературная упрочняющая контролируемая прокатка - позволяет получить требуемую структуру стального листа за счет ускоренного его охлаждения непосредственно после контролируемой прокатки слитка из низкотемпературной области деформирования. Процесс ВКПУ - высокотемпературная контролируемая прокатка с использованием также ускоренного охлаждения листа. Широкому применению контролируемой прокатки для листовой стали в значительной мере способствует развитие внепечных методов обработки стали синтетическим шлаком, редкоземельными металлами, вакуумированием и т. д. (в марке стали добавляется буква У).

Институтом электросварки им. разработано получение трубной армированной квазимонолитной (АКМ) стали нового класса. Такую сталь получают прокаткой слитка, армированного стальным вкладышем особой конструкции, как бы разделяющим этот слиток на отдельные отсеки, параллельные его широкой грани. Полученный лист АКМ из стали слоистого строения с особым комплексом свойств легко поддается технологическим операциям при формовании трубы. АКМ-сталь по показателям прочности не отличается от обычной монолитной стали, но значительно превосходит ее по сопротивлению разрушению.