Повышение качества сварных соединений сталей трубного назначения для обеспечения эксплуатационной безопасности магистральных трубопроводов

• Автор: Федосеева, Елена Михайловна
• Шифр специальности: 05.02.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ВКЛЮЧЕНИЯ И ИХ РОЛЬ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

1.1. Неметаллические включения, определения, классификация

1.2. Классификация, номенклатура и взаимозаменяемость трубных сталей производства разных предприятий РФ и других стран
1.3. Сравнение требований технических условий на загрязненность неметаллическими включениями металла слитков, поковок, листового проката, труб и сварных соединений для магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов по техническим условиям, соответствующих ГОСТов

1.4. Методы контроля стали по неметаллическим включениям

1.5. Общая статистика и доля разрушений от неметаллических включений магистральных нефте- и газопроводов

1.6. Влияние неметаллических включений на свойства стали

и стальных сварных соединений

1.7. Мероприятия по снижению загрязненности неметаллическими включениями металла углеродистых сталей и сварных соединений
1.8. Технологии производства магистральных трубопроводов
1.9. Анализ прочности трубопроводов в АМБУБ
1.10. Выводы по главе
2. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Основной металл, сварочные материалы и оборудование
2.2. Методика металлографического исследования сварных соединений
2.2.1. Макроструктурный анализ
2.2.2. Микроструктурный анализ
2.2.3. Анализ неметаллических включений
2.3. Рентгеноспектральный (микрозондовый) анализ
2.4. Измерение микротвердости
2.5. Методика усталостных испытаний
2.6. Рентгеноспектральный анализ
2.7. Термический анализ
2.8. Рентгенофазовый анализ
2.9. Метод наноиндентирования
2.10. Выводы по главе 2
3. ИДЕНТИФИКАЦИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
3.1. Металлографический анализ неметаллических включений в сварных соединениях магистральных трубопроводов, выполненных по разным технологиям (РД, АФ, МПС и БТТ)
3.2. Физико-механические свойства неметаллических включений
3.3. Химический и минералогический состав неметаллических

включений
3.4. Химическая неоднородность включений
3.5. Влияния термодиффузионных процессов на природу, морфологию и распределение неметаллических включений в многослойных сварных соединениях при сварке плавлением
3.6. Выводы по главе
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ НА УСТАЛОСТНЫЕ СВОЙСТВА И ИЗМЕНЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ ТРУБОПРОВОДОВ
4.1. Моделирование нестационарных процессов в трубопроводе
и расчет напряженно-деформированного состояния металла сварного
трубного соединения в зоне неметаллического включения
методом конечных элементов
4.2. Влияние неметаллических включений и технологий сварки на усталостные свойства сварных соединений магистральных трубопроводов
4.3. Выводы по главе
5. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПАРАМЕТРАМ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
5.1. Рекомендации, позволяющие в рамках нормативно-технической документации снизить содержание неметаллических включений
5.2. Выводы по главе 5
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В соответствии со стратегией развития энергетического сектора экономики РФ основным направлением научно-технической политики освоения новых нефтяных и газовых месторождений является строительство магистральных трубопроводов (МТ). Одной из наиболее важных задач трубопроводного транспорта углеводородов является обеспечение его надежной и безопасной работы путем сокращения риска возникновения аварийных ситуаций. Решение этой задачи позволит снизить безвозвратные потери транспортируемых продуктов, предотвратить разрушение инженерных сооружений и обеспечить, таким образом, оптимальное функционирование трубопроводных систем.
Актуальность данной проблемы связана с высокой частотой отказов МТ, приводящих в ряде случаев к катастрофическим последствиям. Средняя ин-~ тенсивность аварий за последние 5 лет составила 0.27 (на 1000 км в год). Более 30% отказов происходит на трубопроводах, построенных в 90-е г.г. прошлого столетия. Анализ происшедших за последнее время аварий показал, что основными причинами по которым произошли разрушения участков МТ, были недоработки проектной и исполнительной документации, человеческий фактор, сварные швы, различные строительные или ремонтные концентраторы напряжений (вмятины, накладки, риски, задиры и др., составляющие до 7% отказов), а также дефекты сварных соединений типа неметаллических включений (НВ) по причине которых произошло до 1.5% отказов.
Известно, что МТ работают в условиях циклического нагружения от изменения внутреннего давления перекачиваемого продукта. Поэтому оставленные «без внимания» неметаллические включения сварных соединений, обладающие повышенной твердостью и хрупкостью и, следовательно, являющиеся концентраторами напряжений, могут стать источниками зарождения усталостных трещин и привести к аварийным разрушениям трубопроводов.

от толщины стенки трубы приведено в табл. 1.8 и 1.9 (уточняется в процессе производственной аттестации технологии сварки).
Таблица 1.
Количество заполняющих и облицовочных слоев шва при сварке проволокой Innershield NR-207 и Innershield NR-208 Special диаметром 1-.7 мм
Толщина стенки, мм Наименование слоя
заполняющие* корректирующий облицовочный
10 1-2 1
12 2-3 1
14 3-4 1
* количество заполняющих слоев зависит от величины зазора при сборке, угла разделки кромок и ряда других параметров.
Таблица 1.
Количество заполняющих и облицовочного слоев шва при сварке проволокой Innershield NR-208 Special диаметром 2.0 мм
Толщина стенки, мм Наименование слоя
Заполняющие слои (проходы)* Корректирующий слой Облицовочные проходы
16 3(5) 1
18 4(7) 1
20 5(9) 1
* количество заполняющих слоев зависит от величины зазора при сборке, угла разделки кромок и ряда других параметров.
Технология ручной электродуговой сварки электродами с основным видом покрытия методом «на подъем»
Сварку корневого слоя шва следует осуществлять на постоянном токе прямой или обратной полярности. Сварку заполняющих и облицовочного слоев шва электродами с основным видом покрытия следует осуществлять на постоянном токе обратной полярности.
Подварка (если она регламентирована) должна осуществляться электродами с основным видом покрытия на постоянном токе обратной полярности