Влияние технологии производства стали на однородность структуры и загрязненность неметаллическими включениями с целью повышения надежности магистральных трубопроводов

• Автор: Морозова, Татьяна Васильевна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 Литературный обзор

1.1 Основные виды разрушений труб магистральных нефте и газопроводов.

1.2. Влияние качества металла на механические и эксплуатационные свойства, характеризующие стойкость труб к различным видам разрушений

1.2.1 Влияние качества металла на вязкость и хладостойкость

1.2.2 Характеристики качества металла, влияющие на усталостные разрушения металла Труб
1.2.3 Факторы, оказывающие влияние на коррозионную стойкость малоуглеродистых низколегированных статей в сероводородсодержащей среде
1.3 Обеспечение химической и структурной однородности металла и чистоты по неметаллическим включениям в процессе сталеплавильного и прокатного пределов.

1.3.1 Высокопрочные стали для труб большого диаметра

1.3.2 Современные требования к штрипсу для труб большого диаметра.

1.3.3 Формирование химической, структурной неоднородности в трубном металле.

1.3.4 Удаление и модифицирование неметаллических включений
1.3.5 Технологические способы повышения чистоты металла по примесям и неметаллическим включениям в конвертерном производстве
Выводы по главе
ГЛАВА 2 Методы, методики и материал исследования.
2.1 Металлографический и микрорентгеноспектральный анализ трубного металла.
2.2 Методики определения прочностных, пластических свойств и характеристик вязкости.
2.3 Методики проведения испытаний для определения характеристик статической и циклической грещиностой кости
2.4 Методика испытаний склонности металла к деформационному старению.
2.5 Испытания коррозионной стойкости металла в сероводородсодержащей среде.
2.6 Материал исследований
ГЛАВА 3 Изучение влияния параметров однородности, чистоты но примесям, неметаллическим включениям на механические и эксплуатационные свойства трубных сталей.
3.1 Исследование влияния химического состава на химическую и структурную неоднородность трубного металла
3.1.1 Исследование ликвации углерода, марганца и фосфора в трубном металле
3.1.2 Определение требуемого уровня содержания легирующих и примесей для обеспечения повышенной эксплуатационной надежности труб.
3.2 Исследование влияния неоднородности структуры и загрязненности трубного металла неметаллическими включениями на механические и эксплуатационные свойства.
3.2.1 Влияние неоднородности структуры и загрязненности неметаллическими включениями на ударную вязкость металла штрипса и труб
3.2.2 Влияние качества металла на характеристики статической трещи носгойкости.
3.2.3 Влияние качества металла на циклическую трещиностойкость трубных.сталей.
3.2.4 Влияние неоднородности структуры на анизотропию характеристик статической и циклической трещиностойкости
3.2.5 Анализ влияния качества металла на склонность к деформационному старению
3.2.6 Зависимость коррозионной стойкости труб от уровня качества металла.
Выводы по главе
ГЛАВА 4 Разработка технологических рекомендаций для получения стали повышенной чистоты по примесям и неметаллическим включениям
4.1 Обеспечение в стали содержания фосфора не более 0,
4.2 Обеспечение в стали содержания серы не более 0,5.
4.3 Обеспечение загрязненности стали оксидными неметаллическими включениями не
болсс 2 балла.
Выводы по главе 4.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ


Требования к материалу труб, направленные на предотвращение хрупкого разрушения в процессе эксплуатации трубопроводов, должны содержать максимальное отношение предела текучести к временному сопротивлению, минимально допустимые значения ударной вязкости, минимальное относительное удлинение, и обеспечивать одинаковую прочность сварных стыков основного металла труб. Большинство хрупких разрушений трубопроводов возникает изза чувствительности применяемых сталей к хладноломкости, а также от сварочных и технологических дефектов или трещин малоцикловой усталости, возникающих вблизи мест концентрации напряжений 6. Критериями оценки надежности должны быть характеристики сопротивления разрушению на образцах с острым надрезом или трещиной, чувствительные к локальным изменениям структурного состояния стали. Для уменьшения опасности хрупкого разрушения трубопроводов, эксплуатируемых более лет, и особенно, в условиях пониженных температур в зимнее время после остановки и последующего запуска трубопровода, необходимо учитывать повышение хладноломкости металла труб в результате деформационного старения 7. Известно, что для большинства низколегированных сталей с повышением содержания углерода длительная эксплуатация сопровождается снижением сопротивления металла труб хрупкому разрушению уже через лет эксплуатации происходит сдвиг сериальных кривых к более высоким температурам на градусов, при сохранении и даже повышении прочностных характеристик. Это приводит к тому, что при авариях хрупкое разрушение трубопровода сопровождается больших раскрытием и, соответственно, выходом транспортируемых продуктов 8. Кроме предотвращения хрупкого разрушения при применении материалов с температурой хрупковязкого перехода, соизмеримой с температурой эксплуатации, нужно учитывать и условия остановки распространяющихся вязких трещин. Источником движущей силы при вязком разрушении является упругая энергия металла груб и сжатого газа. Решению проблемы обеспечения сопротивления труб распространению вязких трещин посвящены исследования Европейской научноисследовательской группы по трубопроводам ЕРКО, в результате которых для труб из высокопрочных сталей рекомендованы требования по минимальному значению ударной вязкости в зависимости от диаметра, толщины стенки и рабочего давления. В тех же исследованиях показано, что для трубопроводов больших диаметров, эксплуатирующихся в сложных природноклиматических условиях, стойкость к распространению вязкого разрушения должна оцениваться по результатам полномасштабных полигонных испытаний 9. В работе показано, что микроструктура влияет на характер разрушения металла. Особенностью распространения трещин в высокопрочной стали класса прочности Х является распространение продольной составляющей трещины вдоль неоднородностей полосчатости микроструктуры, которая обусловлена технологией производства проката. Следующим видом разрушений, встречающимся при эксплуатации трубопроводов и отрицательно сказывающимся на их долговечности и надежности, являются усталостные разрушения, возникающие в результате действующих в трубопроводе динамических, повторных, знакопеременных нагрузок. Традиционный прочностной расчет признает конструкцию приемлемой, если эквивалентные напряжения в трубопроводе не превышают предела прочности материала или предела текучести с учетом соответствующих коэффициентов запаса 2, . При этом не учитываются дефекты, содержащиеся в реальной конструкции вмятины, царапины, дефекты металлургического производства и т. Перечисленные дефекты в процессе эксплуатации приводят к зарождению и росту усталостных трещин, инициирующих разрушение конструкции. Долговечность и выявляемость дефектов при диагностике состояния трубопроводов зависят от параметров циклической и статической трешиностойкости . Тенденция к повышению прочности сталей для магистральных трубопроводов, являющаяся объективным иронессом, так как металлоемкость трубопроводов обратно пропорциональна прочности условному пределу текучести и пределу прочности, неоднозначно влияет на статическую и циклическую трещиностойкость.