Выводы по главе 3

1. Определен оптимальный режим термической обработки кольцевых сварных соединений магистральных трубопроводов, после длительной эксплуатации, заключающийся в нагреве до 680˚С, выдержки в течении 30 минут и дальнейшем охлаждении на спокойном воздухе.

2. Установлено, что предложенная обработка приводит к существенному росту значений ударной вязкости , характеризующей уровень надежности сварного соединения магистрального трубопровода, и незначительному снижению предела текучести и предела прочности , которое может не учитываться при проведении прочностных расчетов. Изменения механических характеристик подтверждаются соответствующими изменения в микроструктуре.

3. Установлено, что предложенная термическая обработка – высокий отпуск на оптимальных режимах также несколько повышает коррозионную стойкость (до 3,28%) основного металла и сварных соединений магистральных трубопроводов. При этом наиболее существенное снижение скорости коррозии наблюдается для зоны термического влияния, менее значительное – для сварного шва и минимальное – для основного металла трубопровода. [3, 5, 6, 10, 11]

Глава 4. Экспресс-метод определения механических характеристик сварного соединения магистрального трубопровода

4.1 Необходимость определения механических свойств материалов магистральных трубопроводов

Обеспечение надежной и безопасной работы магистральных трубопроводов возможно при использовании эффективных методов контроля его напряженно-деформированного состояния. В настоящее время расчет трубопроводов производиться в соответствии со СНиП 2.05.06 [69]. В соответствии с этим техническим нормативным правовым актом подземные трубопроводы проверяют на прочность, способность деформироваться и устойчивость в продольном направлении. В тоже время данная методика не учитывает возможный опасный переход металла от механизма вязкого разрушения к хрупкому разрушению при снижении вязкопластических свойств. Значения характеристик относительного удлинения и ударной вязкости, которые имеют пониженные значения в сварном шве и зоне термического влияния не принимаются во внимание, также как и возникающая концентрация напряжений у стыковых сварных соединений труб и продольного шва. Не учитываются остаточные напряжения, возникающие после сварки листов на заводе изготовителе и сварки стыков труб при соединении труб во время сооружения трубопровода.

Большая часть необходимых для расчета данных представляет собой случайные величины, которые рассеиваются в определенных пределах. Изменяется рабочее давление перекачиваемой среды, которое в некоторые промежутки времени может даже превосходить расчетное. Значительное рассеивание имеют механические характеристики металла трубы, которые могут существенно отличаться от характеристик исходного листа. В результате анализа выбранных случайным образом 600 сертификатов, имеющихся в ЧУП «Запад-Транснефтепродукт» на поставленные трубы нами было выявлено, что отношение между минимальным и максимальным значением для предела текучести составляет 1,4 раза, для предела прочности – 1,46 раза, относительного удлинения – 1,83 раза, ударной вязкости более чем в 5 раз. Результаты исследований, приведенные во второй главе, также подтверждают значительный разброс механических характеристик у основного металла магистральных трубопроводов претерпевших длительную эксплуатацию и еще более существенный разброс у сварных соединений.

Материал исходного прокатанного листа контролировался в основном по 2-5 образцам, вырезаемых из одной плавки, и испытываемых на растяжение. Контроль ударной вязкости проводился факультативно. При последующем «изгибе» листа в длинное полукольцо и сварке этих полуколец основной металл трубы подвергается значительному наклепу, в результате которого повышаются пределы прочности и текучести, снижаются относительное удлинение и ударная вязкость. В сварных соединениях образуются остаточные напряжения и зоны с отличными от основного металла свойствами. В процессе эксплуатации протекают процессы старения, которые также отражаются на показателях механических свойств материала магистральных трубопроводов. Существенное влияние также оказывает и коррозионные процессы, в результате действия которых, появляются повреждения самого различного вида (коррозионные пятна, щели, серии микро или макротрещин).

Таким образом, у эксплуатирующих магистральные трубопроводы организаций фактически отсутствуют адекватные данные о механических свойствах материала трубопровода. Поэтому оценка напряженно-деформированного состояния в локальных областях проводиться только на основании геометрических параметров трубопровода и усредненных данных механических свойств материала, что в некоторых случаях может привести к возникновению аварийной ситуации. В связи с этим для принятия обоснованного решения, обеспечивающего достаточный уровень надежности и безопасности магистрального трубопровода, необходима точная информация о механических свойствах металла в локальных участках.

Традиционно механические свойства определяются с помощью машин для испытаний на растяжение, усталость и маятникового копра на вырезаемых из конструкции образцах. В тоже время вырезка темплетов материала для получения образцов не целесообразна, так как длина вырезки может совпадать, или превышать длину обследуемого участка, что приведет к его замене, и вопрос изучения механических свойств материала не будет иметь практической выгоды. Кроме того, вырезка образцов сопряжена с последующим дорогостоящим ремонтом магистрального трубопровода. Поэтому актуальной задачей является совершенствование методов определения механических характеристик, и в первую очередь ударной вязкости, магистральных трубопроводов неразрушающими методами.