Для магистральных газонефтепроводов

Локальная термомеханическая обработка сварных, швов труб

Влияние МТО на время до разрушения и длительную пластичность стали

Нагрузка при испытании, МПа	Время до разрушения, ч	d, %	y, %
15,6 17,6 19,6 21,6 23,6	2003/8352 950/2727 425/1643 109/913 51/270	12,0/13,7 25,0/9,0 38,0/13,0 22,5/10,0 23,5/13,0	64/19,5 64/19,5 72/31,0 82/42,0 78/59,5
Примечание. В числителе ¾ после нормализации, в знаменателе ¾ после МТО

В последние годы в связи с повышением рабо­чего давления и увеличением диаметра маги­стральных газонефтепроводов, а также освое­нием новых месторождений газа и нефти в северных районах, существенно возросли требования к надежности металла труб, осо­бенно к сопротивлению хрупкому, разрушению основного металла и сварных соединений.

Существующие способы дуговой и высоко­частотной сварки труб обусловливают разли­чия свойств основного металла, шва и около­шовной зоны, при этом ударная вязкость шва и переходной зоны ниже, чем основного ме­талла.

Повышение качества сварных соединений может быть достигнуто принципиально тремя путями: легированием, локальной термической (ЛТО) или локальной термомеханической об­работкой (ЛТМО).

Первое направление связано со снижением скорости сварки и существенным удорожанием труб в результате использования дефицитных легирующих элементов; второе и третье можно реализовать без изменения основной техноло­гии производства труб.

Исследования выявили аналогичный харак­тер изменения свойств сварных соединений (проволока Св10Г2, флюс АН-60) после ЛТМО стали марок 17Г1С, 17Г2АФ, 16Г2САФ, 12Г2АФЮ.

Технология ЛТМО состоит из индукцион­ного нагрева области сварного соединения (и частично основного металла) до 950—1060 °С, раскатки валками валика усилия шва со средним обжатием около 22 % до толщины стенки основного металла, закалки с регламен­тированным охлаждением (25—80 °С/с), отпус­ка с индукционным нагревом при температурах 650—700 °С с выдержкой около 5 мин. ЛТМО обеспечивает наиболее низкую температуру перехода металла в хрупкое состояние, осо­бенно при ужесточении критериев оценки (табл. 35.16). Снижение скорости охлаждения при закалке позволяет уменьшить уровень прочности после ЛТМО (табл. 35.17) и

существенно снизить критическую температуру хрупкости металла шва.

Изменения механических свойств сварных соединений стали марок 16Г2САФ и 17Г1С после ЛТМО в зависимости от изменений хи­мического состава основного металла и свароч­ной проволоки в пределах всего диапазона плавочных составов приведены ниже:

16Г2САФ 171С

s_в, МПа,..735—607 598—559

s_т, МПа... 677—509 598—456

d₅, %.... 19—26 22,6—29

y, %.... 59—68,5 63,5—69

КСU, МДж/м² 0,68—0,88 0,71 — 1,25

Примечание. Ударную вязкость определяли для стали 16Г2СЛФ при t =-60 °С, для стали 17Г1С — при t =-40 °С.

Таблица 35.16

Критическая температура хрупкости (t _кр, °С) металла шва после различных видов обработки (сталь марки 16Г2САФ)

(по данным В.М. Янковского, Л.И. Шайтан, И.З. Машинсона)

Вид обработки	Принятая норма ударной вязкости, кДж/м^2	Принятая вязкая составляющая в изломе образцов, %
KCU 490	KCV 392
После сварки Нормализация при 950 °С Горячая деформация при 950 °С Горячая деформация при 950 °С + отпуск при 650 °С ЛТМО (v охл= 80 °С/с)* ЛТМО (v охл= 25 °С/с)* Нормализация при 950 °С (основной металл)	[phone]	> 0 > 0 > 0 -20   -25 -80 -60	> 0 > 0 [phone]	¾ ¾ +20 +20   +10 -10 ¾
* Средние скорости охлаждения (v охл) труб в интервале температур 950¾20 °С

Следует отметить, что после сварки металл шва при близких значениях временного сопро­тивления в сравнении с ЛТМО имеет низкую ударную вязкость, а именно для стали 16Г2САФ 0,1—0,35 и 17Г1С 0,1—0,55 МДж/м².

Опробование процесса ЛТМО на опытной заводской установке показало возможность реализации его в промышленных условиях.

Испытания на сульфидное растрескивание выявили значительное повышение коррозионно-механической прочности после ЛТМО (значе­ние рабочего напряжения после ЛТМО 353 МПа, после сварки 245 МПа).

Помимо улучшения комплекса свойств свар­ного соединения труб ЛТМО приводит к следу­ющим важным эксплуатационным преимущест­вам труб с раскатанным до уровня основной стенки швом:

1) устраняется концентратор напряжения по всей длине трубы, каким является шов;

2)улучшаются условия нанесения антикорро­зионного покрытия в зоне сварного соединения;

3)отпадает необходимость в операции фре­зерования концевых участков трубы;

4)устраняются участки повышенной хрупко­сти, неизбежно имеющиеся в трубе после местных ремонтов.

Дата добавления: 2015-06-27