Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Диплом - Состояние и перспективы производства трубных сталей - файл 1.docx


Диплом - Состояние и перспективы производства трубных сталей
скачать (5202.4 kb.)

Доступные файлы (1):

1.docx5203kb.24.11.2011 10:21скачать

содержание
Загрузка...

1.docx

  1   2   3   4   5   6
Реклама MarketGid:
Загрузка...

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет технологии и исследования материалов

Кафедра «Пластическая обработка металлов»


БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА

Тема: «Состояние и перспективы производства трубных сталей»










Направление: 150100 – «Металлургия»

Специальность: 150160 – «Обработка металлов давлением»
Выполнил: студент гр.4065/1 _______________________А.В. Частухин

Руководитель: д.т.н., доцент _______________________ В.А. Лунев

Консультанты:

По вопросам материаловедения и технологии:

_____________________А. Наумов


Санкт - Петербург

2009



Содержание

 3

Введение 4

1. 5

2.Потребление и перспективы производства труб и трубных сталей 5

2. 6

3.Производство труб в России 6

^ 3.Состояние трубопроводов в России 10

2. 13

3.Требования к трубным сталям 13

2.Требования к свойствам трубных сталей 16

3. 24

4.Получение заданных свойств путем формирования оптимальной структуры. 24

^ 1.Композиция химического состава 25

2.Выбор наиболее оптимальной структуры трубной стали 25

3.Оптимизация химического состава и микро 27

4.структуры металла околошовной зоны для обе 27

5.спечения свариваемости высокопрочных трубных сталей 27

6.1.Роль неметаллических включений в ускорении процессов локальной коррозии металла 30

5. 35

^ 6.Технология получения оптимальной структуры и свойств стали на стане 5000 35

2.Влияние условий деформации при контролируемой прокатке на структурные превращения и свойства стали 40

3.Исследования влияния ускоренного охлаждения после контролируемой прокатки на структурные превращения и свойства стали 47


^



Введение


Уникальная ресурсная база углеводородов, евроазиатское расположение России, развитая система газопроводов, нефтепроводов и продуктопроводов на территории страны с выходом магистралей в Европейские и Азиатские страны делают ее центром трубопроводной геополитики.

Современные магистральные трубопроводы 

это высоконагруженные электросварные конструкции, работающие в экстремальных условиях под действием внутреннего давления и внешних неблагоприятных условий: низкая температура окружающей среды, об

щая и стресс-коррозия, развивающаяся при сложном взаимодействии механических и электрохимических факторов. Фактически, в настоящее время происходит переход к трубопроводам нового поколения, отличаю

щимся повышенной экономической и эксплуатацион

ной эффективностью, а стоимостные показатели про

ектов характеризуются использованием высокопроч

ных сталей и труб с минимальной металлоемкостью.

В связи с этим перед металлургами страны стоит важнейшая задача: создание и освоение промышленного производства современных материалов с повышенным комплексом свойств: прочность, ударная вязкость, хладостойкость, специальные и технологические свойства для производства труб большого диаметра, предна

значенных для строительства новых перспективных магистральных трубопроводов: Североевропейский газопровод, нефтепровод «Восточная Сибирь – Тихий океан», газопровод «Ямал - Центр».

Увеличение диаметра и давления, толщины стенки труб, освоение месторождений в северных широтах, усовершенствование сварочных технологий вызвали изменения не только в требованиях к механическим показателям, химическому составу сталей, но и к технологии изготовления листового и рулонного штрипса.

В последнее время все металлургические предприятия, имеющие в своем активе старые станы для горячей прокатки (широкополосные, толстолистовые), активно производят их модернизацию и автоматизацию оборудования и технологического процесса с целью оптимизации производства, снижении себестоимости продукции, увеличении производительности и качества производимой продукции.

В настоящее время в России, для обеспечения нефтяной и газовой промышленности отечественными трубами большого диаметра, строится два стана 5000 на ОАО "Магнитогорском металлургическом комбинате", пуск которого запланирован на июль текущего года, и ЗАО "Объединенной металлургической компании", которая планирует ввести стан в эксплуатацию в июле 2011 года. Единственным действующим в России толстолистовым станом 5000 является реконструированный ОАО «Северсталь» стан ЗАО «Ижорского трубного завода».

  1. ^

    

  2. Потребление и перспективы производства труб и трубных сталей


    1. Состояние мирового производства труб

В настоя

щее время производственные мощности по выпу

ску стальных труб в мире оцениваются примерно в 90 млн. т и объединяют более 500 трубных компаний, име

ющих свыше 900 производственных площадок.

^ Таблица 1.

Мировое производство стальных труб в странах с развитой экономикой


Страна

Объем производства (млн. т) по годам

Сварные трубы в 2004г., %

2001

2002

2003

2004

Всего

57,6

58

63,7

69,9

65

в том числе:




Германия

3,5

3,3

3,0

3,5

57

Италия

3,4

3,3

3,4

3,3

77

Франция

1,6

1,5

1,4

1,4

53

Великобритания

1,1

1,1

1,1

1,1

95

Россия

5,4

5,1

6,1

6,0

58

Украина

1,6

1,5

2,1

2,0

43

Канада

2,7

2,3

2,4

2,7

100

США

4,9

4,4

4,2

4,8

24

Китай

11,5

13,1

17,6

21,2

57

Япония

8,2

8,2

8,1

8,7

78

Корея

4,1

4,1

4,3

4,3

100


Как и во всей черной металлургии, лидером в произ

водстве стальных труб является Китай (табл. 1.1) с устой

чивым высоким ежегодным темпом роста (более 12%) за последние годы, что позволило стране за пять лет удвоить производство труб.

В США в 2001-2004 гг. происходило увеличение доли более дорогостоящих бесшовных труб и снижение доли менее трудоемких сварных труб. Германия явля

ется традиционным поставщиком сварных труб боль

шого диаметра, применяемых для строительства маги

стральных трубопроводов для транспортировки нефти и газа, поэтому доля сварных труб составляет больше половины (57-59%) от всех выпускаемых труб. Велико

британия, Канада, Корея выпускают в основном свар

ные трубы, считая более экономичным закупать тру

доемкие бесшовные трубы по импорту. Доля сварных труб в общем объеме их выпуска в России, Германии, Франции и Китае находится на одном уровне (53-58%), что свидетельствует о рациональной структуре произ

водства труб в России.

Анализ развития мировой инфраструктуры пер

спективного потребления труб большого диаметра до 2010 г. показывает рост объемов строительства трубо

проводов, который составляет 89,9 тыс. км, при этом доля России и стран СНГ - 18,8 тыс. км (21%), т.е. бо

лее 10 млн. т труб.

Таким образом, потребность в трубах для строи

тельства новых газо- и нефтепроводов возрастет до 1,5-2 млн. т труб в год, а реальная потребность в трубах большого диаметра в ближайшие годы может составить до 4 млн. т в год.
    1. ^

      

    2. Производство труб в России


В России производство стальных труб в 2007 г. со

ставило 8,7 млн. т и выросло по сравнению с 2006 г. на 10%. Если рассмотреть темпы роста производства труб за пять лет, то они составили за 2003 г. +18,8%; за 2004 г. 

- 1,6%; за 2005 г. +11,0%; за 2006 г. + 18,0%; за 2007 г. + 10,2%. Таким образом, среднегодовые темпы роста производства труб за пять лет составили 11,4%. Это свидетельствует об устой

чивом и динамичном развитии трубной подотрасли. В нее входят семь ведущих предприятий, объеди

ненных управляющими компаниями: ОАО «Трубная металлургическая компания». ЗАО «Объединенная металлургическая компания, ЗАО «Группа ЧТП3», выпускающими по объему 75% труб самого сложного сортамента. Трубы в объеме 25% (от всех труб) выпу

скают 32 специализированные предприятия и восемь цехов металлургических комбинатов и заводов. Это, как правило, трубы электросварные тонкостенные и водогазопроводные.

^ Таблица 1.2

Изменение объема выпуска труб по способам производства


Способ производства

2005 г.

2006 г.

2007 г.

тыс. т

%

тыс. т

%

тыс. т

%

Бесшовные

2776

41,5

2969

37,5

3125

35,9

Сварные (без электросварных)

209

3,1

221

2,8

248

2,8

Электросварные

3710

55,4

4708

59,6

5333

61,3

Всего

6695

100

7898

100

8706

100


Из приведенных данных видно, что за три года доля электросварных труб в общем производстве выросла, бесшовных и сварных снизилась.

Производство труб выросло за пять лет в 1,7 раза, наиболее интенсивный рост производства наблюдался на предприятиях, выпускающих трубы сварные большого диаметра (СБД) (Выксунском, Волжском, Челябинском). Были введены в эксплуатацию новые предприятия: Ижорский и Волгореченский трубные заводы. Интенсивно развивались предприятия: Та

ганрогский металлургический, Уральский и Альме

тьевский трубные заводы, Профиль А (г. Волжский), трубный цех ЧерМК ОАО "Северсталь» (табл. 1.3).




^ Таблица 1.3

Производтво стальных труб на ведущих металлургических предприятиях России


Предприятие

Производство, тыс. т по годам

Производство 2007 г.(%) к 2002 г.

2002

2005

2006

2007

Всего

5162

6695

7898

8706

168,7

в том числе:




Выксунский металлургический завод

743

996

1536

1708

230

Челябинский трубопрокатный завод

591

782

982

1081

183

Первоуральский новотрубный завод

615

729

768

824

134

Волжский трубный завод

532

995

953

1029

193

Таганрогский металлургический завод

424

671

721

702

166

Синарский трубный завод

547

592

597

617

113

Северский трубный завод

516

615

657

643

125

Череповецкий металлургический комбинат

185

235

277

277

150

Новосибирский металлургический завод

155

171

192

177

114

Магнитогорский металлургический комбинат

104

80

90

80

77

Ижорский трубный завод

-

-

12

310

-

Уральский трубный

(г. Первоуральск)

107

161

221

232

217

Альметьевский трубный завод

74

97

125

139

188

Волгореченский трубный завод

50

44

83

132

264

Профиль А (г. Волжский)

65

104

119

126

194

Борский трубный завод

71

69

92

87

123


В 2007 г. объем производства (по сравнению с 2006 г.) увеличился на 10,2%, в том числе: СБД на 26,9%; насосно-компрессорных на 5,9%; бурильных на 25,4%; нефтепроводных бесшовных на 7,9%; нефтепроводных электросварных на 3,4%; катаных общего назначения на 14%; тянутых общего назначения на 6%; тонкостен

ных электросварных на 6%. По остальным видам труб производство сохраняется на уровне 2006 г.

Семь основных видов труб - самые металлоемкие и массовые - составляют до 90% общего объема вы

пуска труб (табл. 1.4).



^ Таблица 1.4

Объемы производства наиболее массовых видов труб в 2002-2007 гг., тыс. т


Вид стальных труб

2002 г.

2003 г.

2004 г.

2005 г.

2006 г.

2007 г.

Всего

5161

6134

6034

6695

7898

8706

в том числе:




сварные большого диаметра

735

1173

1030

1348

1785

2265

обсадные

584

647

725

798

983

981

нефтепроводные бесшовные

647

716

702

695

604

651

нефтепроводные электросварные

464

526

507

558

776

803

катаные общего назначения

745

842

858

915

1014

1094

электросварные тонкостенные

931

1037

1015

1083

1262

1240

водогазопроводные

560

665

623

670

774

757


Из-за снижения спроса на трубы для крупнейших трубопроводных проектов в минувшем году упало общее потребление и производство труб в России. Отметим снижение в 2008 г. выпуска ТБД на 42%, до 1,4÷1,45 млн. т. В частности, сократили производство крупнейшие поставщики этой продукции: группа Челябинского трубопрокатного завода– на 33%, Трубная металлургическая компания – на 38,6%, ОМК – на 22%. Из всех сегментов трубного рынка самая сложная ситуация сложилась в нише труб малого диаметра для строительства, коммунальной сферы т.д. Здесь спрос упал практически до нуля.
В 2008 году импорт труб в Россию сократился до менее чем 1 млн. т, что составляет примерно 13% видимого потребления. В основном завозился строительный сортамент, а также бесшовные трубы нефтегазовой номенклатуры.

^ Таблица 1.5

Баланс рынка труб России в 2007-08 гг. (млн. т)


Год

2007

2008

2008/2007, %

2009

Производство

8,73

7,8

89,3

5,5÷6,3

Внутреннее потребление

8,719

7,8

89,46

6,4

Импорт

1,542

0,95

64,85

0,75

Экспорт

1,188

1,185

99,74

1
Эксперты прогнозируют падение производства и продаж в России всех видов труб за 2009 г. не менее чем на 20%. Прирост продаж будет лишь в нише ТБД, до 2,4 млн. т, в то время как сегмент водогазопроводных труб значительно снизится – оценочно, до 0,8÷1 млн. т. В нише профильных труб ожидается сокращение потребления до 1÷1,1 млн. т.
    1. ^

      Состояние трубопроводов в России


Трубопроводы составляют основу системы транспортировки углеводородного сырья и играют большую роль в развитии нефтегазового комплекса страны. К числу знаковых проектов, меняющих конфигурацию мировой торговли углеводородами в 21-м веке, можно отнести нефтепроводы: Восточная Сибирь – Тихий океан (ВСТО), Бургас – Александруполис, газопроводы: Северный поток, Ямал – Европа. Совершенствование транспортной инфраструктуры тесно связано с развитием нефте- и газодобывающих предпри

ятий, производителей металла, труб и оборудования, научных учреждений и проектных институтов.

Производство сварных труб большого диаметра для магистральных газопроводов - важнейшая составляющая топливно-энергетического комплекса Рос

сии. По магистральным трубопроводам перемещается 100% добываемого газа, 80% добываемой нефти, более 20% продукции нефтепереработки. Протяженность российских магистральных трубопроводов в 2005 г. превышала 221 тыс. км, из которых 153 тыс. км - это газопроводные магистрали, свыше 48 тыс. км - неф

тепроводы; более 20 тыс. км используются для пере

мещения нефтепродуктов.

Необходимо отметить, что условия эксплуатации отечественных газопроводов гораздо сложнее условий эксплуатации газопро

водов в других странах. На большей части территории, по которой проложены газопро

воды, имеют место значительные сезонные изменения температуры. Много участков подземных газопроводов (в частности, в Западной Сибири) находится в обводненных и заболоченных местностях, где грунты характеризуются низкой защемляющей спо

собностью. Вследствие этого в процессе эксплуатации магистральных газопроводов возможна деформация трубопроводов, т.е. в металле могут возникать неучитываемые при проектировании значительные внутренние напряжения. На отдельных участках трассы газопроводов грунты оказались коррозионно-агрессивными в отношении метал

ла труб.

Система магистральных трубопроводов России нача

ла создаваться более 50 лет назад. Из 180 трубопроводов, которые эксплуатируются в настоящее время, только де

вять газопроводов и три нефтепровода были построены в прошлом десятилетии. Свыше 65% газопроводов вве

дены в строй до 1980 г. Более половины магистральных нефтепроводов были построены до 1970 г. В 2000 г. про

тяженность магистральных газопроводов составляла около 150 тыс. км, а металлоемкость - более 50 млн. т.

В России более половины протяженности маги

стральных газопроводов укомплектованы трубами большого диаметра (диам. 1420, 1220 и 1020 мм).

Особенность российской системы магистраль

ных газопроводов состоит в эксплуатации труб, произведенных в разное время: более 1/3 газопроводов (~ 50 тыс. км) служит свыше 20 лет; 27% (более 40 тыс. км) уже выработало нормативный ресурс (33 года), а 2,5% (~3700 км) эксплуатируется свыше 40 лет. По экс

пертным оценкам, в ремонте или замене нуждаются около 75 тыс. км магистральных газо- и нефтепроводов из труб диам. 1020-1420 мм. По проекту реконструкции единой системы газоснабжения России потребность в трубах диам. 720-1200 мм, подлежащих замене, состав

ляет порядка 25 тыс. км. В целом же почти половина трубопроводов в нашей стране отработала свой амортизационный срок (33 года), а четверть из них функ

ционирует свыше 40 лет.

Пятая часть всех магистральных газопроводов превысила срок эксплу

атации. Особенно тяжелое положение в центральной части России, на Северо-Западе и в Поволжье. Изно

шенность трубопроводов может приводить к тяжелей

шим экономическим последствиям. Существует еще одна опасность - сегодня многие из газораспредели

тельных сетей принадлежат частным структурам (а не Газпрому), у которых нет средств для их ремонта, что значительно повышает возможность аварий.

Производство СБД за 5 лет выросло в 2,2 раза. Даже при увеличении сроков их службы до 50 лет (задача, над которой работает Газпром) потребность в трубах на реконструкцию трубопроводов возрастет в ближайшие 10 лет до 2 млн. т в год.

    1. 

    2. Производство и потребление труб нефтяного сортамента

В последнее время отчетливо прослеживается тенденция роста емкости внутреннего рынка черных металлов, особенно рынка труб, и эта тенденция сохранится.

Шесть ведущих нефтегазовых компаний потребляют суммарно около 70÷80% выпускаемых российскими заводами насосно-компрессорных труб. При активном участии нефтегазовых предприятий трубники ведут работы по освоению производства высокопрочных труб с высокогерметичными резьбовыми соединениями. Очевидно, что по мере усложнения геологических и климатических условий работы нефтегазовых промыслов будут повышаться требования к качеству труб.

В нефтегазодобывающей про

мышленности используются следующие виды труб: бурильные - для бурения скважин (потребление бурильных труб основными нефтегазовыми компаниями невелико и составляет менее половины от объема их производства в России, это объясняется существующим пока отставанием от технических требований, предъявляемых потребителями-нефтяниками); обсадные - для крепления стенок скважин от обрушения; насосно-

компрессорные - для доставки продуктов полезных ископаемых на поверхность; нефтепроводные – для обвязки скважин технологическими трубопроводами (табл. 1.6).

Таблица 1.6

^ Производство и потребление труб нефтяного сортамента в России

Показатели

Объем, тыс. т по годам

2003

2004

2005

2006

Бурильные

Производство

26,4

27,3

28,8

34,2

Импорт

8,4

7,6

11,0

8,4

Экспорт

нет св.

20,1

14,4

14,8

Потребление

нет св.

14,8

25,4

27,8

^ Обсадные и насосно-компрессорные

Производство

911

1011

1119

1367

Импорт

146

147

159

226,4

Экспорт

190

321

414

267,5

Потребление

867

837

864

1306

^ Нефтепроводные бесшовные

Производство

715

702

668

604

Импорт

55,5

200

202

110,6

Экспорт

64,6

100

120

88,4

Потребление

706

802

750

626

^ Нефтепроводные сварные

Производство

526

507

558

776

Импорт

18

32

22

37,5

Экспорт

37

61

58

17,3

Потребление

507

478

522

796


В последние годы в России наблю

дается стабильный рост производства стальных труб, который достиг в 2006 г. - 7898 тыс. т и в 2007 г. - 8706 тыс. т. В потреблении отдельных видов стальных труб сохраняются тенденции предыдущих лет: снижение потребления сварных труб малого и среднего диаме

тров и увеличение потребления сварных труб большо

го диаметра и бесшовных труб нефтяного сортамента, используемых для добычи и транспортировки газа и нефти; будет продолжаться вытеснение бесшовных труб 

сварными, производство которых уже сегодня достигло 58% общего объема производства труб.

Будущее российской трубной промышленности 

за внешним и внутренним рынками. На внешний ры

нок уже поставляется до 25% производимых в стране труб; на внутреннем рынке тоже хорошие перспекти

вы с учетом лидирующих позиций России в области запасов нефти и газа, больших расстояний их транс

портировки и реализации ряда крупных трубопровод

ных проектов.

  1. ^

    

  2. Требования к трубным сталям


Развитие производства трубных сталей прошло большой путь за последние 40 лет. Современное производство высокопрочной трубной стали представляет собой совокупность самых больших достижений металлургии за последние полвека. Сочетание достижений выплавки стали, легирования, включая микролегирование, горячей прокатки и контролируемого охлаждения легло в основу высококачественных сталей, используемых в настоящее время.

Необходимость в улучшении качества сталей была обусловлена энергетическим сектором мировой экономики, для которой потребовалось как более высокая пропускная способность магистральных трубопроводов, а отсюда большие диаметры труб и большие давления в системе, так и меньшая стоимость, т.е. меньшая толщина стенки.

Эти требования создали предпосылки к разработке сталей с более высокой прочностью, увеличенной ударной вязкостью и сопротивлением вязкому и хрупкому разрушению при температурах строительства и эксплуатации, а так же с хорошей пластичностью, свариваемостью в «полевых» и заводских условиях, обладающих коррозионной стойкостью и хладостойкостью при ограниченном количестве легирующих элементов.

    1. Экономический эффект использования высокопрочных сталей

В связи с особенностями географического расположения современной сырьевой базы газовой промышленности России и необходимостью транспортировки газа на дальние расстояния требуется оптимизация производительности и экономической эффективности отечественной газотранспортной сис

темы. Общий объем промышленных запасов газа России составляет 49 трлн. м3, в том числе на суше в европейских регионах находятся лишь 10% этого объема, 78% газовых месторождений расположены в Западной Сибири, 4% — в Восточной Сибири и на Даль

нем Востоке, а 8% — на шельфах омывающих Россию морей. В 90-е годы 90% рос

сийского газа добывалось в Западной Сибири, в основном в месторождениях Тюменской области. Этот регион отстоит от основных регионов потребления газа на 2500÷3000 км. Чтобы транспортировка газа по магистральным газопроводам на такие рас

стояния была экономически целесообразной, необходимо обеспечить высокую производительность газопровода. С этой целью в 70-е годы в СССР впервые в мире начали стро

ить магистральные газопроводы Ø1420 мм. В это же время рабочее давление в газопроводе было повышено с 5,5 до 7,5 МПа. Для повышения давления требуется увеличение стенок трубы и/или прочности трубной заготовки. Увеличение прочности стали позволит значительно снизить толщину стенок при постоянном рабочем давлении. Как видно из табл. 2.1 при увеличении прочности стали на 25%, масса трубы уменьшится на 20,8%.

Таблица 2.1

^ Экономия металла за счет увеличения прочности трубы диаметром 1420 мм при давлении 7,5 МПа

σв, Н/мм2

tн, мм

Экономия металла, %

Р, т

560

16,8

-

586

600

15,7

6,5

550

650

14,7

12,5

512

700

13,6

20,8

476

Примечание. tн- номинальная толщина стенки трубы; Р - расход металла на 1 км длины газопровода.



Экономические преимущества заключаются не только в снижении количества используемой стали, но также в последующем снижении стоимости сварки и транспортировки от листопрокатного стана к трубосварочному, а затем и к месту сооружения трубопровода.

Рис. 2.1 Экономический эффект использования высокопрочных сталей

Для строительства современных трубопрово

дов предназначена сталь категории прочности Х120, использование которой дает существенное снижение затрат (табл. 2.2). Однако при строительстве трубопровода из этой стали рекомендовано ис

пользовать специальные устройства для остановки возможных протяженных трещин. Более того, не

сколько этапов

ее производства, таких как формовка трубы и сварка, требуют дополнительной отработки технологии.

Таблица 2.2

^ Сравнение затрат на строительство наземного трубопровода из сталей

Х70 и Х120 для транспортировки 85 млн. м3/сут. газа на расстояние более

3220 км по оценке компании Exxon Mobile

Параметр

Сталь Х70

Сталь Х120

Характеристики трубопровода

Диаметр, мм

1473

1168

Давление, МПа

10

19,3

Количество ниток газопровода

6

5

Количество компрессорных станций

9

7

Стоимость в млн. долл. США

Трубы

1850

1820



Транспортные расходы

800

530

Другие материалы

490

480

Строительство

1620

1300

Компрессорные станции

1100

1050

Непрямые расходы

910

830

Итого

6770

6010

Примечание. Разница в цене сталей Х120 и Х70 – 250 долл. США/т
    1. ^

      Требования к свойствам трубных сталей


Требования к качеству толстолистового проката для производства труб большого диаметра для магистральных газопроводов высокого давления определяются требовани

ями к трубам, которые нормируются СНиП 2.05.06—85 «Магистральные трубопроводы». Поскольку в СНиП требования не детализированы для конкретных условий эксплуата

ции, более детально они формулируются межведомственной инструкцией по применению стальных труб в газовой и нефтяной про

мышленности. На основе этих рекомендаций с металлургическими предприятиями согла

совываются технические условия на постав

ку штрипса и труб для конкретных проек

тов. При этом нормируемыми характерис

тиками являются:

  • временное сопротивление разрыву σв;

  • предел текучести σ0,2 или σ0,05;

  • относительное удлинение при разры

  • ве δ% (в штрипсе оно должно быть больше на 2÷4%, чем задано для трубы);

  • размер ферритного зерна;

  • полосчатость;

  • ударные испытания KCU-60 и KCV-20,-40;

  • испытания полнотолщинных образцов шириной 75 мм на разрушение падающим грузом (DWTT) при температуре эксплуатации (-20 °С) с определением процентного содержания волокна в изломе;

  • свариваемость (расчет углеродного эквивалента по формуле Международного института сварки: Сэ = С + Mn/6 + (Cr + Mo + V + Nb + Ti)/5 + (Cu + Ni)/15 < 0,46, учитывающей содержание только марочных элементов);

  • сплошность при УЗ-контроле по всей поверхности листа,

  • допуски на размеры листа по толщи

  • не, разнотолщинности по ГОСТ 19903 по повышенной точности, длине серповидности, поверхностным дефектам, расслою, плоскостности.

Кроме того, нормируется химический состав по основным, микролегирующим и примесным элементам.

Импортно-экспортные поставки осуществляются по техническим нормам Американского нефтяного института (API 5L), принятым в мире за общепризнанный стандарт. Нормы этого стандарта ежегодно уточняются и дополняются, но базовые требования остаются неизменными.

Основным принципиальным различием отечественных и зарубежных норм является разница в выборе параметров предельного состояния трубопровода до разрушения. В 

отечественной системе за основу принято временное сопротивление разрыву, американцы берут за основу предел текучести.

В связи с такими подходами различается номенклатура прочностных категорий труб. Так, в отечественных нормах в классе прочности К60 – цифра 60 отражает значение предела прочности в единицах системы СИ, а его примерным аналогом по API является класс Х70, где число 70 соответствует пределу текучести в американских единицах измерения (в фунтах на квадратный дюйм). При этом предел прочности сталей по американским стандартам близок к отечественным, а пределы текучести могут не совпадать.

В табл. 2.3 приведено сравнение механических свойств сталей по классификации и нормам принятым в России и странах СНГ с характеристикой марок сталей согласно API Spec 5L.

^ Таблица 2.3

Сравнительная таблица механических свойств сталей


Класс прочности по ГОСТ

Спецификация по API

Предел текучести, фунт на кв.
дюйм (МПа)

Временное сопротивление разрыву, фунт на кв.
дюйм (МПа)




А25

25000 (172)

45000 (310)




Grade A

30000 (207)

48000 (331)




Grade В

35000 (241)

60000 (413)

К-38




36000 (248)

54000 (372)




Х42

42000 (289)

60000 (413)




Х46

46000 (317)

63000 (434)

К-50




50000 (345)

70000 (485)

К-52




51000 (353)

74000 (510)




Х52

52000 (358)

66000 (455)

К-52




53000 (363)

74000 (510)




Х56

56000 (386)

71000 (489)

К-55




58000 (402)

78000 (539)




Х60

60000 (413)

75000 (517)

К-56




61000 (421)

80000 (550)

К-60




64000 (441)

85000 (588)




Х65

65000 (448)

77000 (530)

К-60




67000 (461)

85000 (588)




Х70

70000 (482)

82000 (565)

Высокий уровень технических требований к ме

таллу, из которого изготовляют трубы сварные боль

шого диаметра для сооружения магистральных газо- и нефтепроводов, определяется крупнейшими компа

ниями - Газпром и Транснефть. В проектах Газпрома на ближайшую перспективу предусматривается при

менение труб из стали класса прочности Х70 (К60), Х80 (К65), диам. 1420, 1220 мм, с толщиной стенки до 40 мм, длиной до 18 м, на рабочее давление 9,8÷11,8 МПа, с трехслойным наружным антикоррозионным поли

мерным и внутренним гладкостным покрытиями. А для подводных морских участков трубопроводов, имею

щих рабочее давление до 25 МПа, будут применяться трубы других диаметров с толщиной стенки до 40 мм, с изоляционным покрытием, соответствующим специ

альным техническим требованиям.

Металл труб, по которым транспортируют при

родный газ, содержащий H2S+CO2, помимо прочностных и пластических свойств должен обладать вы

соким сопротивлением хрупкому разрушению, а также по возможности меньшей склонностью к различным видам коррозионного разрушения. К этому клас

су относятся трубные стали с низким содер

жанием вредных примесей и газов: серы 0,001÷0,002% и ме

нее, азота не более 0,007%, водорода не более 0,0002%, с контролем формирования и модифицирования неме

таллических включений, снижением химической не

однородности в непрерывнолитом слябе, в том числе, путем применения «мягкого» обжатия. В прокатном производстве для достижения указанных параметров необходим переход от низкотемпературной контроли

руемой прокатки с охлаждением металла на воздухе к термомеханическому контролируемому процессу с ре

гламентированным ускоренным охлаждением, авто

матизация процесса прокатки и охлаждения, обеспе

чение равномерности механических характеристик по площади листа, улучшение качества поверхности, переход к 100%-ному УЗ-контролю листа для подво

дных трубопроводов.

В табл. 2.4 приведены требования ОАО «Газпром» к листовому прокату для изготовления труб большого диаметра с очень высокими значениями пластично

сти и доли вязкой составляющей в изломе образцов DWТТ.

Таблица 2.4

^ Требования по механическим харакеристикам листовой стали*(поперечные образцы)

Класс прочности

Диаметр трубы, мм

σв , Н/мм2

σт , Н/мм2

KVC-20, Дж/см2

DWTT-20, %

при давлении, МПа

при давлении, МПа

7,4

9,8

11,8

7,4

9,8

11,8

К60

1020

590-670

500-580

59

79

99

70

80

80

1220

79

99

128

80

95

95

1420

99

128

154

95

95

95

К65

1020

640-740

510-610

``

``

``

``

``

``

1220

``

``

``

``

``

``

1420

``

``

``

``

``

``

* σт/ σв не менее 0,9; σв на продольных образцах не менее 93% σв на поперечных

В соответствии с изменениями параметров газопроводов изменялись и требования к химическому составу трубных сталей (табл. 2.5) специально для газопроводов Ø1420 мм, работающих в суровых климатических условиях Крайнего Се

вера. Это так называемые малоперлитные микролегированные стали, прокатываемые на трубный штрипс по режимам контролируемой прокатки. Стали обладают (табл. 2.6) повышенной прочностью, ударной вязкостью, хладостойкостью и свариваемос

тью в заводских и полевых условиях.

Таблица 2.5

^ Химический состав сталей для хладостойких газопроводных труб большого диаметра

Марка стали

Содержание элемента, %
С

Mn

Si

S

P

Nb

V

Ti

09Г2ФБ

≤0,13

1,7

0,35

≤0,007

≤0,020

0,05

0,09

0,010-0,035

13Г1СБ-У

≤0,2-0,15

1,30-1,60

0,4-0,6

≤0,007

≤0,025

0,045

-

0,015-0,035

10Г2ФБЮ

≤0,09-0,12

1,55-1,75

0,15-0,50

≤0,006

≤0,020

0,02-0,05

0,08-0,12

0,010-0,035

10Г2ФБ

≤0,09-0,12

1,55-1,75

0,15-0,35

≤0,006

≤0,020

0,02-0,04

0,09-0,12

0,010-0,035

10Г2ФБ

≤0,08-0,13

1,55-1,75

0,16-0,38

≤0,006

≤0,020

0,03-0,06

0,09-0,12

0,010-0,035



10Г2ФБ-У

≤0,09-0,13

1,55-1,75

0,15-0,35

≤0,004

≤0,020

0,02-0,04

0,09-0,12

0,010-0,035

08Г2ФБТ

≤ 0,10

≤2,00

≤0,50

≤0,005

≤0,020

≤0,06

≤0,08

≤0,05

Таблица 2.6

^ Механические свойства сталей для хладостойких газопроводных труб большого диаметра

Марка стали

Класс прочности

Диаметр трубы, мм

σв, Н/мм2

σт, Н/мм2

δ5, %

KCV-20, Дж/см2

KCU-60, Дж/см2

DWTT-20, %

не менее

09Г2ФБ

К56

1420

550-670

450-570

≥22

88

59

85

13Г1СБ-У

К58

1220

570-690

490-610

≥22

69*

59

80*

10Г2ФБЮ

К60

720-1020

590-690

480-580

≥22

49

69

70

10Г2ФБ

К60

1420(7,5МПа)

590-710

460-580

≥22

88

64

85

10Г2ФБ

К60

1420(8,4МПа)

590-690

480-580

≥22

98

69

90

10Г2ФБ-У

К60

1420(10МПа)

590-690

490-590

≥22

127

-

90

08Г2ФБТ

К65

1420

640-740

510-610

≥20

88

59

85

*При -5оС
  1   2   3   4   5   6



Скачать файл (5202.4 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru