Влияние металлургических факторов на стресс-коррозионное разрушение сталей магистральных газопроводов

• Автор: Джафаров, Анар Керимович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 173 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Анализ повреждаемости труб по статистике аварийных разрушений магистральных газопроводов
1.2 Общая характеристика разрушений труб магистральных газопроводов по причине наружного коррозионного растрескивания
под напряжением
1.3 Анализ представлений о механизмах повреждения стресс-коррозией металла труб подземных магистральных газопроводов
1.4 Влияние внешних и внутренних факторов на стресс-коррозионное
разрушение магистральных газопроводов
Глава 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Выбор и обоснование исследуемых сталей
2.2 Отбор металла для исследований
2.3 Стандартные методы исследований
2.4 Специальные методы исследований
2.4.1 Методика коррозионно-механических испытаний сталей (8811Т-испытания)
2.4.2 Методика поляризационных электрохимических измерений
2.4.3 Методика фракционного анализа водорода
2.4.4 Магнитный метод оценки внутренних напряжений
2.4.5 Методики электронномикроскопических исследований тонкой структуры и фрактографических исследований изломов
2.4.6 Методики анализа состава грунта

Глава 3. ВЛИЯНИЕ ВНУТРЕННИХ ФАКТОРОВ НА СТРЕСС-КОРРОЗИОННОЕ РАЗРУШЕНИЕ СТАЛЕЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ
3.1 Исследование характера разрушения, структуры и свойств аварийных труб разных способов производства
3.1.1 Трубы из нормализованной стали 17Г2АФ
3.1.2 Трубы из стали контролируемой прокатки 10Г2Б
3.2 Изучение парциальных электрохимических реакций на поверхности трубных сталей разных способов производства
3.2.1 Изучение парциальных электрохимических реакций методом внешней поляризации
3.2.2 Оценка механоэлектрохимических эффектов растрескивания при различной поляризации
3.3 Исследование влияния химического состава, структурных особенностей и механических свойств на сопротивление стресс-коррозии трубных сталей для магистральных газопроводов
3.4 Влияние поверхностных остаточных напряжений на сопротивление стресс-коррозии сталей труб различных способов производства
3.5 Субструктура стали Х70 в областях резервной трубы с разным
уровнем внутренних напряжений
Глава 4. РАЗРАБОТКА ПРАКТИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение
Актуальность работы. Надежность и полнота обеспечения российских потребителей природным газом и увеличение объемов его экспорта в начительной мере зависят от надежности эксплуатации и долговечности магистральных газопроводов (МГ). Анализ возрастной ситуации на магистральных газопроводах ОАО “Газпром”, динамики и структуры аварийных разрушений, нарабатываемости трубопроводов до аварии и других показателей, свидетельствует о неблагоприятных тенденциях в отношении долговечности и надежности труб. Особую озабоченность вызывают разрушения из-за коррозионного растрескивания под напряжением (КРН, стресс-коррозия). Их доля в общем числе аварий достигла 42%.
Если аварийность по традиционным причинам (дефект материала, брак строительно-монтажных работ, коррозия, механические повреждения и др.) достаточно изучены и принципы ее снижения эффективно работают, то явление стресс-коррозии изучено недостаточно. Методы прогнозирования и выявления этого процесса пока остаются пассивными, ориентирующимися на участки магистральных газопроводов с выявленной авариями или внутритрубной дефектоскопией (ВТД) повышенной опасностью. Предотвращение аварий достигается средствами дорогостоящей ВТД или испытаниями подверженных стресс-коррозии участков магистральных газопроводов повышенным давлением. Однако, несмотря на увеличение объемов внутритрубной дефектоскопии, ситуация со стресс-коррозией не улучшается. Растет число аварий, наблюдается опасная тенденция к расширению географии стресс-коррозионных разрушений МГ.
В значительной степени эффективность практических мер по предотвращению аварий из-за стресс-коррозии сдерживается отсутствием четких однозначных представлений о механизме и закономерностях развития процесса. Многие факты и случаи растрескивания не находят адекватного

механических и технологических характеристик. В стали 12Г2С повышенно содержание марганца и кремния по сравнению со сталью 14ГС. Нормализованная сталь 12Г2С характеризуется повышенным сопротивлением разрушению при оценке по ударной вязкости и волокнистости в изломе. Комплекс вязких свойств при отрицательной температуре указывает на принципиальную возможность применения стали 12Г2С для труб северного исполнения.
В конце 70-х годов стало очевидно, что дальнейшее повышение прочностных свойств трубных сталей с одновременным улучшением их сопротивления разрушению только за счет увеличения содержания углерода и элементов, образующих твердые растворы замещения, не представляется возможным из-за резкого ухудшения вязкости, хладостойкости и свариваемости. Более высокие значения характеристик прочности и вязкости без снижения свариваемости оказалось возможным получить за счет карбидного или карбонитридного упрочнения введением микролегирующих добавок ванадия, ниобия и азота. В результате этих работ [8,67] были разработаны низколегированные стати второго поколения для труб большого диаметра с временным сопротивлением, равным 540 - 600 Н/мм2.
На базе стали 17Г1С была разработана сталь 17Г2СФ, содержащая 0,05% ванадия и 0,01-0,03% титана. Введение карбидообразующего элемента ванадия

позволило повысить прочность стали до 540 Н/мм" при сохранении ударной вязкости на достаточно высоком уровне. Сталь 17Г2СФ характеризуется мелкозернистым строением - балл зерна 8-9.
Для более ответственного назначения была разработана сталь 08Г2СФБ с временным сопротивлением 540 Н/мм". Однако в литературе отсутствуют данные об опыте ее применения в строительстве МГ.
Отсутствует информация и об использовании разработаной стали 14Г2СФБ, содержащей до 0,04% ниобия. Уровень временного сопротивления у