Повышение технологических свойств материалов протектора для защиты от коррозии промысловых трубопроводов

• Автор: Воронин, Денис Николаевич
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 113 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Цель работы б
Задачи диссертации
Научная новизна
Практическая ценность
Апробация работы
1 Современное состояние проблемы защиты концевых участков промысловых трубопроводов от коррозии
1.1 Особенности эксплуатации и коррозия промысловых трубопроводов
1.2 Средства защиты от коррозии промысловых трубопроводов
1.3 Трубы с внутренней заводской изоляцией
1.4 Методы защиты внутренних стыков трубопроводов с заводской изоляцией
1.5 Протекторы
1.6 Основы сварки давлением
1.7 Выбор материала протектора
2 Разработка способа крепления протектора к трубе и выбор оптимальных режимов проведения ТМО протекторных сплавов
2.1 Способ протекторной защиты внутренней поверхности концевых участков труб с заводской изоляцией
2.2 Методика напыления и подготовка протектора к сварке давлением
2.3 Исследование микроструктуры магниевого сплава МАМ в исходном состоянии (ТМО) и после изотермической прокатки
2.4 Исследование механических свойств сплава МАМ после изотермической прокатки
3 Соединение протектора с материалом трубы путем сварки давлением
3.1 Микроструктурные особенности полученных соединений
4 Механические испытания соединений полученных сваркой давлением
5 Коррозионные испытания
5.1 Расчет геометрических размеров кольцевого протектора для установки в трубе
Выводы
Список использованных источников
ВВЕДЕНИЕ
В мире эксплуатируется более миллиона километров магистральных нефтегазопроводов. Протяженные трубопроводные системы обуславливают повышенную вероятность аварий. Основная причина — коррозионное разрушение труб. Стойкость к коррозионным процессам повышают применением защитных покрытий. Выпускаются трубы с различными типами внутренней и наружной заводской изоляцией. Однако коррозия в процессе эксплуатации возникает на внутренней поверхности труб в зоне кольцевых сварных швов, где отсутствует изоляция.
Опасность коррозионного разрушения сварного шва и околошовной зоны обусловлено действием агрессивной коррозионной среды. В составе добываемой нефти содержится большое количество воды, различные примеси, кислоты которые ускоряют скорость коррозии.
В решении задачи сохранности и работоспособности трубопровода с внутренней изоляцией является эффективная защита металла сварного шва и околошовной зоны. При неблагоприятных условиях эксплуатации без применения мер по защите, коррозия может возникнуть уже через год после ввода трубопровода в эксплуатацию.
В настоящее время существует целый ряд способов и устройств, которыми пытаются защитить сварной шов и зону термического влияния от коррозионного разрушения. Но ни одна из применяемых технологий не дает достаточной гарантии получения сплошного покрытия и обеспечения требуемой надежности защиты зоны сварного шва. Применение же сложных робототехнических комплексов не оправдывает себя при сборке промысловых трубопроводов в полевых условиях, очень дорого, не надежно и малопроизводительно, а, кроме того, неприемлемо при сварке трубопровода.

Самым простым и перспективным способом защиты внутренней поверхности сварного шва и околошовной зоны является протекторная защита.
Для её осуществления необходимо обеспечить постоянный
электрический контакт протектора с трубой. Большинство способов протекторной защиты основано на простой радиальной деформации
протектора в трубе, что приводит к исчезновению электрического контакта протектора с трубой в процессе эксплуатации, из-за разных коэффициентов термического расширения.
Самым простым способом крепления протектора к трубе является сварка давлением. Протекторы, выпускаемые промышленностью имеют литую структуру и низкие пластические свойства, что в процессе сварки давлением приводит к их растрескиванию и полному отсутствию
свариваемости из за высоких напряжений. В результате возникает
необходимость предварительной термомеханической обработки протектора для получения ультрамелкозернистой структуры, которая позволяет исключить растрескивание и значительно снизить усилия при сварке давлением.
Широкое внедрение новых методов и устройств в практику противокоррозионной защиты вызовет существенное продление срока эксплуатации подземных сооружений и увеличит надёжность их работы, что в свою очередь, повысит технико-экономические показатели комплекса защитных мероприятий.

ходе прокатки на промышленных станах деформация металла осуществляется с высокими скоростями, и, следовательно, прокатываемый материал должен иметь необходимый запас пластичности. Даже небольшие изменения температуры прокатки сильно влияют на конечные свойства материала, что было показано в данной работе.
Прокатка на двухвалковом стане проходила в четыре прохода. Были предварительно подготовлены заготовки в виде пластин прямоугольной формы. Их толщина 47 мм соответственно. Деформация в каждом проходе составляла а = 20...50 %. Конечная толщина составляла 11 мм при обжатии е = 77 %.
Расчет скорости деформации [52]:
Деформация при прокатке определяется по формуле (2.1)
с=ДЬ/Ь
(2.1)
где ЛЬ - обжатие, мм; Ь -толщина образца, мм; е=(47-11) х ЮО/47 = 76,6 %;
Диаметр валков составляет 65 мм, скорость вращения V = 1 мм/сек;
Длина очага деформации вычисляется по формуле (2.2)
Ь= л12гАк
(2.2)
где г-радиус валка, мм;
Скорость деформации равна в=£ху/ Ь=4,16хЮ"2 с"1, т.к. прокатка производилась в несколько проходов, то скорость деформации в каждом случае своя и находится в интервале 8 =1,7x10"2 - 4,16х 10"2 С"1.
Протектор из цинкового сплава также был поставлен в литом состоянии, далее он был гомогенизирован при температуре 200 °С в течение 24 часов и прокатан с суммарным обжатием 500 % при температуре 250 °С со ско-