Оптимизация структуры и свойств сварного соединения толстостенных газопроводных труб класса прочности Х70 для подводных трубопроводов

• Автор: Степанов, Павел Петрович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1 Состояние вопроса

1.1 Требования к технологии изготовления и свойствам труб

большого диаметра

1.2 Требования к листовому прокату для производства труб

большого диаметра для подводных магистральных

трубопроводов

1.2.1 Требования к механическим свойствам основного металла,

применяемого для изготовления труб большого диаметра

1.2.2 Особенности технологии производства стали для

изготовления труб большого диаметра
1.3 Влияние химического состава трубной стали на свойства и
микроструктуру
1.3.1 Влияние содержания углерода
1.3.2 Влияние микролегирующих элементов
1.3.3 Влияние азота
1.4 Фазовый состав металла околошовной зоны при сварке
микролегированных сталей
1.5 Роль структурных факторов в повышении ударной вязкости металла околошовной зоны сварного соединения
1.6 Формирование свойств металла шва
1.7 Перспективы повышения свойств сталей и сварных
соединений газопроводных труб
Выводы по главе 1
2 Материал и методики исследования
2.1 Материал исследования
2.2 Сварочные материалы
2.3 Сварка трубной заготовки
2.4 Оценка механических свойств листовой стали и основного
металла труб
2.5. Оценка качества сварного соединения
2.5.1 Образцы для проведения механических испытаний и
исследований структуры сварного соединения труб
2.6 Проведение экспериментов по повышению характеристик
качества сварного соединения труб
2.7 Металлшрафические исследования
2.8 Электронная микроскопия
2.9 Характеристика свариваемости. Методы оценки
Выводы по главе 2
3 Оптимизация химического состава стали с точки зрения
свариваемости для производства толстостенных труб
большого диаметра
3.1 Свариваемость трубных сталей
3.2 Фазовые превращения, структура и свойства 3 стали
типа Г2Б
Выводы по главе 3
4 Разработка технологических мероприятий, обеспечивающих
получение требуемых свойств металла сварного соединения шов и линия сплавления
4.1 Легирование сварного шва
4.2 Работа удара металла сварного шва труб размером
x,9,6 мм в зависимости от марки сварочной
проволоки и типа флюса
4.3 Работа удара металла сварного соединения по линии
сплавления в зависимости от марки сварочной проволоки и
типа флюса
4.4 Исследования свойств металла сварного соединения,
полученного по оптимизированной технологии II Этап
4.4.1 Работа удара V сварного соединения
4.4.2 Сопротивление хрупкому разрушению металла сварного
соединения
4.4.3 Микроструктура сварного соединения труб Х из стали
Г2Б размером х,6 мм
4.5 Технологические возможности повышения скорости
охлаждения ОШЗ
Выводы по главе 4
5 Исследование влияния дисперсных частиц оксида титана на
повышение ударной вязкости околошовной зоны сварки
Выводы по главе 5
6 Результаты освоения технологии сварки толстостенных труб
для проекта
Выводы по главе 6
Общие выводы
Список использованной литературы


Результаты освоения производства и исследования характеристик качества промышленной партии труб Х 0 x,9-,6 мм. Практическая ценность и реализация работы в промышленности. Оптимизирован химический состав стали типа Г2Б для толстостенных труб, который позволяет получать по технологии термомеханической прокатки листовой прокат, удовлетворяющий всем требованиям стандарта DNV-OS-F1 и дополнительным требованиям «Спецификации для магистральных труб» для проекта НОРД СТРИМ (Nord Stream Project) №1-EN-PIE-SPE-0-» и обладает хорошей свариваемостью. Разработана «Спецификация процесса производства труб 3x,9-,6 мм для массового производства № 1-PM-PIL-SPE-1С». Nord Stream»; изготовлено и поставлено потребителю более 0 тыс. В последнее время изменение условий эксплуатации трубопроводов нефтегазового комплекса, связанное с освоением новых месторождений, определяет развитие трубной промышленности, направленное на повышение надежности, как основного металла, так и сварного соединения труб. Для обеспечения эксплуатационной надежности электросварных труб создаются новые хладостойкие и коррозионностойкие стали, к которым необходимо подбирать технологию формовки, сварки, калибрования, а также сварочные материалы [7]. Одним из основных направлений проведения научно-исследовательских работ на ОАО «Выксунский металлургический завод» по изготовлению электросварных труб из сталей новых марок является создание сварного соединения, равнопрочного с основным металлом трубы (Х) для подводного трубопровода через Балтийское морс (проект «Nord Stream»). Для достижения этой цели прорабатывается ряд определяющих факторов, в большей степени влияющих на прочность и ударную вязкость сварного соединения. Рабочее давление в подводном магистральном газопроводе (Nord Stream) при наружном диаметре труб мм составит ,0 МПа [2]. Углеродный эквивалент Сэкв каждой плавки стали должен быть не более 0, %. Параметр стойкости против растрескивания при сварке Рст не должен превышать 0, %. Трубы должны изготавливаться с одним продольным швом, выполненным автоматической дуговой сваркой под флюсом в три слоя: сплошной технологический, внутренний и наружный. Сварка труб должна осуществляться под слоем керамического флюса, что позволит существенно поднять уровень механических и вязких характеристик сварного шва и улучшить его геометрические параметры. Необходимо отметить, что требования к трубам для магистральных газопроводов динамично изменяются и современная инженерная практика ставит перед потребителями и производителями труб все новые задачи, главной из которых является обеспечение высоких показателей надежности. Прочностные показатели материала труб необходимо устанавливать индивидуально для конкретного проекта подводного трубопровода, исходя из глубины его залегания, давления перекачиваемого продукта и других факторов. При этом для глубоководных трубопроводов прочностные показатели материала труб могут снижаться, поскольку толщина их стенки будет в большей мере определяться по критерию устойчивости от внешнего давления. В большинстве других случаев повышенные требования к подводным трубопроводам обусловлены стремлением в максимально возможной мере обеспечить надежность их эксплуатации и снизить опасность разрушения, так как ремонт подводных трубопроводов является достаточно дорогой операцией. Так, с целью улучшения качества кольцевых швов трубопроводов, выполняемых в трассовых условиях, предъявляют более жесткие требования к точности геометрических размеров труб, определяемых технологией формовки и калибрования труб, в частности, допустимым отклонениям их диаметра, овальности и толщины стенки. Повышенные требования устанавливают и в отношении продольных сварных соединений труб. В качестве примера можно привести спецификацию на строительство в Северном море трубопровода из труб категории Х, согласно которой работа удара (КУ) на образцах с острым надрезом по шву и ОШЗ при температуре -°С должна быть не менее Дж (среднее значение не менее Дж), а твердость металла ОШЗ - не выше 8 НУ.