Влияние структурно-фазового состава трубных сталей и их сварных соединений на сопротивление деформационному старению

• Автор: Ячинский, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 142 с. : ил.

Глава 1 Проявление деформационного старения в трубопроводах из низколегированных и углеродистых сталей (литературный обзор)
1.1 Деформационное старение сталей
1.2 Основные факторы, влияющие на склонность трубных сталей к
деформационному старению
1.3 Характеристика исследуемых сталей
Выводы по главе
Глава 2 Анализ влияния длительности эксплуатации на изменение структуры и механических характеристик металла трубопроводов
2.1 Материал и методики исследования
2.2 Типы дефектов, обнаруженных в сварных соединениях
2.3 Структура металла труб
2.4 Механические свойства металла труб
Выводы по главе
Глава 3 Исследование влияния деформационного старения на изменение механических характеристик металла низколегированных трубопроводных сталей и их сварных соединений
3.1 Методика исследования
3.2 Исследование изменения механических свойств при статическом
нагружении
3.2.1 Оценка склонности к повреждаемости металла трубопровода из
стали 17Г1С после длительной эксплуатации
3.3 Сопротивление хрупкому разрушению основного металла труб
3.4 Исследование влияния деформационного старения на
характеристики усталости

3.5 Исследование влияния структурно-фазового состава на изменение
механических свойств металла ОШУ зоны термического влияния
Выводы по главе
Глава 4 Исследование влияния деформационного старения на
структуру трубных сталей
4.1 Изучение структуры металла методами оптической и электронной микроскопии
4.2 Оценка влияния деформационного старения на химическую неоднородность ферритной фазы
4.3 Оценка влияния деформационного старения микродеформации кристаллической решетки
Выводы по главе
Глава 5 Рекомендации по определению режимов сварки трубопроводов, гарантированно обеспечивающих рациональный структурнофазовый состав сварных соединений
5.1 Методика определения режимов сварки
5.2 Пример реализации расчета структурно-обоснованных режимов сварки кольцевого стыка магистрального трубопровода
Основные выводы
Библиографический список использованной литературы

В настоящее время в России эксплуатируется уникальная по протяженности и производительности система магистральных трубопроводов для транспортировки природного газа, нефти и продуктов их переработки. Эта трубопроводная система - одно из самых крупных инженерных сооружений XX века. Российская часть магистралей составляет 208000 км, причем доминируют в ней трубопроводы высокого давления и большого (1220 ... 1420 мм) диаметра. Эксплуатируется 800 компрессорных и насосных станций, резервуарные парки объемом более 20 млн.м3, подземные хранилища газа емкостью 45,6 млрд. м3. По грузообороту магистральные трубопроводы занимают второе место после железных дорог [1,2].
Общепризнанно, что трубопроводы - наиболее эффективный и надежный транспорт для пожаровзрывоопасных углеводородов. Трубопроводы, несмотря на свою внешнюю конструктивную простоту, принципиально отличаются от других сооружений сложной схемой воздействия силовых факторов, разнообразием нагрузок, неопределенностью напряженно-деформированного состояния, масштабностью. К тому же, подземное размещение затрудняет диагностику и увеличивает вероятность возникновения отказов.
Сложность обеспечения надежности магистральных трубопроводов России состоит в том, что значительная часть их протяженности сооружается в северных и субарктических районах, где находятся основные месторождения газа и нефти (Западная и Восточная Сибирь, республики Коми и Саха, Сахалин). Эти районы отличаются суровыми климатическими условиями.
В трубопроводах Западной Сибири и республики Коми часто наблюдается потеря продольной устойчивости и, как следствие, выход (всплывание) их на поверхность с образованием арок и гофров.

2.3 Структура металла труб
Фотографии микроструктур ряда исследованных сталей приведены на рисунке 2.7 Все исследованные образцы металла труб имеют практически идентичную ферритно-перлитную микроструктуру, типичную для металла в состоянии нормализации (рисунок 2.7.в) и контролируемой прокатки (рисунок 2.7.а, б) где перлит имеет строчечное распределение. Наблюдается явно выраженная полосчатость структуры (текстура - рисунок 2.7.а) материала, являющаяся следствием сегрегации легирующих элементов в процессе кристаллизации. В процессе прокатки возникают слои разного химического состава, из которых формируются чередующиеся полосы феррита и перлита, причем в полосах без перлита зерна феррита более крупные, чем в полосах с перлитом. Это указывает на то, что перлит сдерживает рост ферритных зерен [100-102].
Анализ фотографий (рисунок 2.7) показывает, что методом оптической металлографии заметных изменений в микроструктуре исследованных сталей не выявлено. Она соответствует структурам, свойственным металлу новых труб из сталей соответствующих марок [103].
Рисунок 2. 7 Фотографии микроструктур исследованных сталей х200 а- 09Г2С (18 лет эксплуатации)