- •Введение
- •2. Аварии трубопроводов
- •3. Протяжённые вязкие разрушения газопроводов
- •4. Обзор требований к качеству материала труб для газопроводов
- •4.1. Применяемые марки трубных сталей и технологии их производства.
- •4.1.1. Первое поколение трубных сталей.
- •4.1.2. Второе поколение трубных сталей.
- •4.1.3. Третье поколение трубных сталей.
- •4.1.4. Современные и перспективные трубные стали
- •4.2. Требования к качеству трубных сталей
- •4.2.1. Требования к работе удара образцов Шарпи
- •4.2.2. Требования к материалам труб, основанные на ипг (dwtt) испытаниях.
- •4.3 Требования к вязкости материалов труб на основе линейной и нелинейной механики разрушения
- •4.3.1Линейная механика разрушения
- •4.3.2. Нелинейная механика разрушения
- •4.4. Проблемы определения трещиностойкости на стадии лабораторных испытаний
- •4.5. Натурные пневмоиспытания труб на сопротивление протяженным разрушениям.
- •5. Исследование механических свойств металла трубы опытной партии после полигонных пневмоиспытаний.
- •5.1 Испытания на ударную вязкость.
- •5.2 Испытания на растяжение металла трубы
- •5.3 Результаты ипг испытаний по стандартной и специальной методикам
- •6. Определение параметров трещиностойкости основного металла
- •7. Разработка методики и проведение испытаний для определения угла раскрытия вершины трещины ctoa металла труб после полигонных пневмоиспытаний
- •8. Выводы
- •Список литературы:
4.2. Требования к качеству трубных сталей
Рассмотрим требования, предъявляемые к характеристикам сопротивления материала труб хрупким и вязким разрушениям, оставив за пределами рассмотрения требования к характеристикам прочности и пластичности при растяжении и сопротивление материала труб коррозионным разрушениям.
Фактически, анализ первых протяженных разрушений, имевших место в США, явился отправной точкой в формировании требований к трубным сталям, методам их испытаний и в соответствующей эволюции технологий производства. Традиционно предотвращение возможности протяженных разрушений обеспечивалось выбором материала труб, гарантирующим вязкое поведение в заданном температурном интервале и способность останавливать протяженное разрушение в случае его инициирования. В табл. 4.2 приведены моменты, определившие направления эволюции сталей для газопроводов, с учетом явления протяженного разрушения [9]. После открытия в 1943 г. явления хрупко-вязкого перехода в углеродистых сталях требования к величине ударной вязкости было применено к ряду свариваемых сталей, включая трубопроводные. Позднее для определения температуры хрупко-вязкого перехода DBTT (Ductile-to-Brittle Transition Temperature) и обеспечения гарантированного вязкого поведения в полноразмерном сечении институтом Бателли была разработана и введена в промышленную практику методика испытания падающим грузом (HnO-DWTT (Drop Weight Tear Test), которая по условиям, прежде всего, по скорости распространения, напряженному и деформированному состоянию были максимально приближена к условиям разрушения газопровода, что позволяло точнее определять характер поведения стали, чем при испытаниях на ударную вязкость.
Табл. 4.2 Моменты истории, определившие направления разработки высокопрочных сталей
Год |
Событие |
Реакция промышленности |
1943 |
Открытие явления хрупко-вязкого перехода в углеродистых сталях |
Введение стандартного требования к минимальной ударной вязкости по Шарпи для листовых корабельных сталей (20 Дж) |
1954 |
Явление хрупко-вязкого перехода рассмотрено применительно к трубопроводам |
Введение ТЮФ (TUV) минимальной ударной вязкости трубных сталей 3,5 кгм/см2 |
1960 |
Хрупкое разрушение 13 км трубопровода NPS30 |
Разработка институтом Бателли метода испытания падающим грузом (Battelle Drop Weight Tear Test - BDWTT) |
-
|
Распространение вязкого разрушения в нехрупком, предположительно трещиностойком материале |
Введение требований к минимальной вязкости по Шарпи, основанных на различных моделях разрушения |
1970 |
Предложено строительство газопровода Аляска-Канада |
Исследования сфокусированы на разработке сталей Х80 и требований к вязкости при -90 °F (-69 °С) |
1974 |
Неожиданное поведение при полномасштабных испытаниях, отнесенное к «богатому» газу, расслоениям, высоким кольцевым напряжениям и ошибочным модельным представлениям |
Введение арресторов для трещин, пересмотр моделей остановки разрушения и идеологии прокатки применительно к высокопрочным трубным сталям |
1978 |
Коррозионное растрескивание под напряжением новых трубопроводов в Австралии и Канаде |
Более строгие требования к материалам, в частности, предельной твердости и улучшение наружного покрытия и практики эксплуатации |
1978 |
Нехватка и повышение цен на молибден |
Исключение молибдена из состава Х-70, разработка Nb-Cr сталей с введением термомеханической контролируемой обработки (авт. -Thermo Mechanical Control Processing TMCP) |
1997 (авт,- 1996) |
Необходимость в системах на очень высокие давления для разработки месторождений в арктическом климате |
Рассмотрение сверхвысокопрочных сталей с временным сопротивлением до 135 ksi (930 МПа) и упрочнения композитами традиционных сталей |