СТАЛИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ

Учитывая условия эксплуатации магистральных трубопроводов конструктивные, технологические и экономические требования, конструкционные материалы для магистральных трубопроводов должны обладать достаточной прочностью, пластичностью, сопротивляться хрупкому разрушению, действию различных агрессивных сред, не изменять свойств при отрицательных температурах и иметь невысокую стоимость.

На первых этапах развития системы магистральных газопроводов (начало 50-х годов) для изготовления труб применять горячекатанные стали, прочностные свойства которых базировались на высоком содержании углерода, марганца или хрома в сплаве. По зарубежным стандартам это были марки невысокой категории (Х-42, Х-46) как по прочности так и по значениям ударной вязкости.

Совершенствование основных показателей микролегированием ванадием в сочетании с повышенным содержанием азота до 0,025%, позволено повысить G_в до 56-60 кг/мм² и а_н до 80-100 Дж/см² (14Г2 САФ; 16Г2АФ; 17Г2АФ, 14Г2АФ-У и др.).

Группа мелкоперлитных сталей с добавками ниобия в сочетании с контролируемой прокаткой при G_в≈60 кг/мм² имела показатель ударной вязкости до 120 дж/см², что расширяло диапазон использования этих сталей для районов крайнего Севера (09Г2ФБ; 10Г2ФБ; 09Г2БТ).

Дальнейшее совершенствование сталей осуществлялось получением ферритно-бейнитной структуры. Это стали 03Г2БТ; 08Г2МФБ; 09Г2ФБЮ; 13Г1СЮ с G_в = 64 кг/мм² и а_п > 120 Дж/см², что соответствует зарубежным аналогам Х-80.

Выбор материалов для изготовления газо- и нефтепроводных труб определяется следующими основными требованиями СНИП 2-05-06-85 по отношению предела текучести (s_т) к пределу прочности (s_в):

s_т/s_в < 0,75 - для труб из углеродистых сталей;

s_т/s_в < 0,8 - для труб из низколегированных сталей;

s_т/s_в < 0,85 - для труб из специальных дисперсионно и технически упрочненных сталей.

Относительное удлинение должно быть не менее 20 % для труб с s_в до 590 МПа; не менее 18 % для труб из дисперсионно упрочнённых сталей с регулируемой температурой прокатки с временным сопротивлением более 590 МПа и не менее 16 % для термически упрочненных труб s_в > 700 МПа. Требования к ударной вязкости металла трубы зависят от условий эксплуатации и условий строительства трубопровода. Сталь труб должна хорошо свариваться дуговыми методами и стыковой контактной сваркой.

Способность стали обеспечивать при сварке требуемое качество обычно характеризуют понятием “свариваемость”. Свариваемость- характеристика комплексная- это стойкость металла шва и ОШЗ к образованию холодных и горячих трещин, механические свойства металла шва и сварного соединения при различных температурах, стойкость металла шва и ОШЗ против перехода в хрупкое состояние и другие характеристики.

В связи со значительной сложностью и трудоёмкостью прямого определения указанных показателей часто, оценки отдельных характеристик пользуются косвенными показателями. Одним из таких показателей является эквивалент углерода – С_экв, характеризующий стойкость против образования трещин в околошовной зоне. По СНИП II-45-75 эквивалент углерода определяют:

,

где C, Mn, V, Mo, Cr, Cu, Ni - процент содержания по массе соответствующих элементов в металле трубы и ТУ или сертификату.

Минимальная ударная вязкость металла трубы при минимальной температуре выполнения строительных и монтажных работ зависит от диаметра трубы и рабочего давления и должна соответствовать значениям приведенным в табл. 11.3.

Таблица 11.3