Назад: 12.2. Трубы

 

12.3. Трубные стали

 

Учитывая условия эксплуатации магистральных трубопроводов конструктивные, технологические и экономические требования, конструкционные материалы для магистральных трубопроводов должны обладать достаточной прочностью, пластичностью, сопротивляться хрупкому разрушению, действию различных агрессивных сред, не изменять свойств при отрицательных температурах и иметь невысокую стоимость.

На первых этапах развития системы магистральных газопроводов (начало 50-х годов) для изготовления труб применять горячекатанные стали, прочностные свойства которых базировались на высоком содержании углерода, марганца или хрома в сплаве. По зарубежным стандартам это были марки невысокой категории (Х-42, Х-46) как по прочности так и по значениям ударной вязкости.

Совершенствование основных показателей микролегированием ванадием в сочетании с повышенным содержанием азота до 0,025 %, позволено повысить Gв до 56-60 кг/мм2 и ан до 80-100 Дж/см2 (14Г2 САФ; 16Г2АФ; 17Г2АФ, 14Г2АФ-У и др.).

Группа мелкоперлитных сталей с добавками ниобия в сочетании с контролируемой прокаткой при Gв≈60 кг/мм2 имела показатель ударной вязкости до 120 дж/см2, что расширяло диапазон использования этих сталей для районов крайнего Севера (09Г2ФБ; 10Г2ФБ; 09Г2БТ).

Дальнейшее совершенствование сталей осуществлялось получением ферритно-бейнитной структуры. Это стали 03Г2БТ; 08Г2МФБ; 09Г2ФБЮ; 13Г1СЮ с Gв = 64 кг/мм2 и ап > 120 Дж/см2, что соответствует зарубежным аналогам Х-80.

Выбор материалов для изготовления газо- и нефтепроводных труб определяется следующими основными требованиями СНИП 2-05-06-85 по отношению предела текучести (sт) к пределу прочности (sв):

sт/sв < 0,75 – для труб из углеродистых сталей;

sт/sв < 0,8 – для труб из низколегированных сталей;

sт/sв < 0,85 – для труб из специальных дисперсионно и технически упрочненных сталей.

Относительное удлинение должно быть не менее 20 % для труб с sв до 590 МПа; не менее 18 % для труб из дисперсионно упрочнённых сталей с регулируемой температурой прокатки с временным сопротивлением более 590 МПа и не менее 16 % для термически упрочненных труб sв > 700 МПа. Требования к ударной вязкости металла трубы зависят от условий эксплуатации и условий строительства трубопровода. Сталь труб должна хорошо свариваться дуговыми методами и стыковой контактной сваркой.

Способность стали обеспечивать при сварке требуемое качество обычно характеризуют понятием “свариваемость”. Свариваемость- характеристика комплексная – это стойкость металла шва и ОШЗ к образованию холодных и горячих трещин, механические свойства металла шва и сварного соединения при различных температурах, стойкость металла шва и ОШЗ против перехода в хрупкое состояние и другие характеристики.

В связи со значительной сложностью и трудоёмкостью прямого определения указанных показателей часто, оценки отдельных характеристик пользуются косвенными показателями. Одним из таких показателей является эквивалент углерода – Сэкв, характеризующий стойкость против образования трещин в околошовной зоне. По СНИП II-45-75 эквивалент углерода определяют:

 

,

 

где C, Mn, V, Mo, Cr, Cu, Ni – процент содержания по массе соответствующих элементов в металле трубы и ТУ или сертификату.

Минимальная ударная вязкость металла трубы при минимальной температуре выполнения строительных и монтажных работ зависит от диаметра трубы и рабочего давления и должна соответствовать значениям приведенным в табл.12.3.

 

Таблица 12.3

Значения ударной вязкости для материала труб большого диаметра

Диаметр, мм

Рабочее давление, МПа

Ударная вязкость на образцах Менаже толщиной 10 мм, Дж/см2

Для ОМ

Для сварного соединения

500 и ниже

до 9,8

29

 

700-800

до 9,8

39

29

1000

до 5,39

39

29

1000

более 5,39

49

39

1200

до 5,38

 

 

1400

до 7,35

 

 

1200

более 7,35

59

49

1400

до 7,35

 

 

 

Для обеспечения надежности и безопасности работы магистральных трубопроводов к металлу для производства труб предъявляются следующие требования:

1. Трубы изготавливают из спокойных низколегированных и микролегированных сталей в термически обработанном и термически упрочненном состоянии.

Сталь выплавляют в кислородных конвертерах или электропечах. В процессе внепечной обработки сталь продувают аргоном и обрабатывают кальцием или редкоземельными элементами для глобуляризации сульфидных включений.

2. Размеры листового проката:

·        длина 11500¸11800 мм;

·        ширину и толщину листов указывают в заказе.

3. Предельные отклонения по толщине листа:

·        минусовый допуск – не более 5 % номинальной толщины;

·        плюсовый допуск согласно ГОСТ 19903-74.

4. Листы должны быть обрезаны под прямым углом.

5. Серповидность листов должна быть не белее 12 мм на длине 11,5 метра и более.

6. Косина  реза и серповидность не должны выводить размеры поставляемых листов за пределы требуемых номинальных размеров и допустимых отклонений по ширине и длине.

7. Отклонение от плоскости на 1мм длины листа не должны превышать 10 мм. Волнистость кромок не должна превышать величины равной 10% номинальной толщины стенки.

8. Каждый лист, предназначенный для изготовления труб подвергается 100 %-му УЗК.

Расслоения в листе 20 мм и менее при оценке качества не учитывают.

В зонах, примыкающих к продольным кромкам листов, на расстоянии не менее 100 мм от торцов расслоения не допускается. В поперечных кромках, на ширине 40 мм не допускаются расслоения любых размеров.

9. Применение сварки для ремонта поверхности проката не допускается. Зачистка дефектов на глубину, выводящую толщину листа за пределы минусового допуска не разрешается. После зачистки толщину проката измеряют ультразвуковым толщиномером (с точностью 0,1 мм).

На внешней поверхности каждого листа на расстоянии не более 500 мм от его конца должно быть выведено несмываемой краской:

·                               товарный знак производителя листов;

·                               марка стали или тип стали;

·                               номер плавки;

·                               номер партии;

·                               номер листа;

·                               величина углеродного эквивалента;

·                               номинальный размер листа;

·                               месяц и год изготовления листа;

·                               другие данные согласно требованиям, указанным в заказе.

Номер плавки и номер листа наносят штампом, глубина отпечатки не должна превышать 0,2 мм. Обозначения, нанесенные штампом обводят несмываемой краской. Штамп располагают не далее чем 100 мм от торцевой кромки.

На каждую отгруженную партию проката Производитель листов выдает документ о качестве (сертификат), удостоверяющий соответствие листов установленным требованиям с указанием:

·        марки или типа стали;

·        номера договора или контракта;

·        номера стандарта или ТУ;

·        номинальных размеров и теоретической массы;

·        количества листов и их номера;

·        номер плавок;

·        химический состав;

·        эквивалент углерода;

·        результаты механических испытаний (с отметкой номеров плавок и партий, к которым относятся эти испытания);

·        типы испытуемых образцов;

·        результаты УЗ-контроля сплошности, а также толщины в местах зачистки поверхностных дефектов.

 

Далее: 12.4. Соединительные детали трубопроводов