Таблица 1
Классы прочности и пределы текучести
КЛАСС (ГРУППА) ПРОЧНОСТИ
|
ВРЕМЕННОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ РАЗРЫВУ, σв
|
ПРЕДЕЛ ТЕКУЧЕСТИ, σт
|
ПРЕДЕЛ ТЕКУЧЕСТИ, σ05
|
ГОСТ, ТУ
|
API Speс 5L
|
ГОСТ, ТУ, КГС/ММ2
|
API Speс 5L, КГС/ММ2
|
ГОСТ, ТУ, КГС/ММ2
|
API Speс 5L, ФУНТ/КВ.ДЮЙМ / КГС/ММ2
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
К42
|
Х42
|
L 290
|
42
|
42
|
25
|
42000 / 30
|
К48
|
Х52
|
L 360
|
48
|
47
|
34
|
52200 / 37
|
К50
|
Х56
|
L 390
|
50
|
50
|
35
|
56000 / 40
|
К52
|
Х60
|
L 415
|
52
|
53
|
36
|
60000 / 42
|
К55
|
Х65
|
L 450
|
55
|
55
|
38
|
65000 / 46
|
К60
|
Х70
|
L 485
|
60
|
58
|
42
|
70000 / 49
|
4.3.2 В международных стандартах ISO 3183, API Spec 5L, а так же в отечественном ГОСТ ISO 3183-2012, класс прочности включает не только требования к механическим свойствам при одноосном растяжении, но и требования к химическому составу стали, ограничивая максимально допустимое содержание легирующих (углерод, марганец, кремний) и микролегирующих (ванадий, титан, ниобий) элементов.
4.3.3 Показатель класса прочности, являющийся обязательным для любой нормативно-технической документации на изготовление трубной продукции, характеризует способность стенок труб противостоять внутренним и внешним силовым нагрузкам, в том числе, внутреннему давлению.
4.3.4 Класс прочности не является показателем хладостойкости металла, его выбор влияет в основном, на толщину стенки трубопровода: чем выше класс (группа), тем меньшей толщины необходима стенка, при заданном значении давления в трубопроводе.
4.3.5 Данный показатель также влияет на технологичность ее свариваемости в полевых условиях в стандартных режимах в соответствии с ВСН 006-89. Кроме того, повышенная прочность и твердость понижает стойкость стали к коррозионному растрескиванию в сероводородсодержащих средах.
4.3.6 На месторождениях Компании допускаются к применению классы прочности от К48 до К55 вне зависимости от региона эксплуатации (Приложение 1).
4.3.7 Проектные решения по выбору класса прочности трубной продукции должны предлагать Заказчику несколько вариантов, при этом каждый вариант должен быть рассчитан на металлоемкость проекта в целом в зависимости от толщин стенок, с оценкой ориентировочных финансовых затрат при единой цене за тонну трубы. При проектировании должны рассматриваться варианты снижения металлоемкости за счет ранжирования толщины стенки и класса прочности трубных сталей.
4.3.8 Применение сталей классов прочности К60 должно отдельно согласовываться с Заказчиком и сопровождаться, в проектной документации, рекомендациями по режимам сварки данных труб в полевых условиях в вариантах применения ручной дуговой сварки, автоматической сварки, контактной стыковой сварки и др. по требованию Заказчика.
4.3.9 Следует учитывать факт, что выпуск труб повышенного класса прочности российскими заводами практически не освоен особенно в отношении труб малого и среднего диаметра (до 530 мм).
4.3.10 При переходе на повышенный класс прочности следует проводить повторные прочностные расчеты на предмет оптимизации толщины стенки для снижения общей металлоемкости проекта и снижения затрат.
-
ТОЛЩИНА СТЕНОК И ДИАМЕТР ТРУБ
4.4.1 Толщина стенок нефтегазопроводных труб должна определяться на основании расчетов по методике СП 34-116-97. Применение любых других методик должно письменно согласовываться с соответствующим производственным подразделением ДО и последующим согласованием с УЭТ ДНГД. Без согласования применение других методик не допускается.
4.4.2 При расчетах должны учитываться (в том числе) основные факторы:
давление испытания трубопровода;
рабочее давление трубопровода;
наружный диаметр трубы;
минимальное значение временного сопротивления по ТУ, соответствующее группе прочности стали;
минимальный предел текучести;
скорость коррозии в зависимости от агрессивности среды 0,01-0,5 мм/год, в соответствии с РД 39-0147103-362-86.
4.4.3 Запрещается при подборе толщин стенок применять принцип, ориентированный на увеличении толщины стенки для компенсации коррозии металла, исходя из задекларированной в ТУ скорости общей коррозии (0,5 мм/год), как необоснованно приводящий к существенному увеличению металлоемкости трубопровода и, соответственно, финансовым затратам.
4.4.4 Коррозионные процессы должны предупреждаться качественной сталью, внутренним и наружным антикоррозионными покрытиями и (или) технологией эксплуатации трубопровода, соответствующей основным принципам данного Положения.
4.4.5 При выборе диаметра труб рекомендуется принимать параметр скорости движения смеси (жидкости), находящийся в диапазоне от 0,8 м/сек. до 4,5 м/сек., при заданном объеме перекачки и давлении. Скорость движения смеси (жидкости) менее 0,8 м/сек. обуславливает высокие риски коррозионных процессов.
Окончательное принятие решения по выбору диаметра трубы осуществляется Заказчиком на основании расчетов и рекомендаций представленных проектными организациями.
4.5.1 Существующие в России технологии производства стальных нефтегазопроводных труб определяют четыре вида в части их конструкции:
бесшовные трубы;
прямошовные трубы, выполненные контактной сваркой токами высокой частоты;
прямошовные трубы, выполненные электродуговой сваркой под слоем флюса;
спиральношовные трубы, выполненные электродуговой сваркой под слоем флюса.
4.5.2 Бесшовные трубы (HFW) изготавливаются малого и среднего диаметра (73 - 426 мм с толщиной стенки 4 - 25 мм) из сплошной круглой заготовки методом горячей деформации. При изготовлении труб может использоваться как заготовка собственного производства, так и привозная заготовка, изготовленная специализированными металлургическими комбинатами.
4.5.3 Достоинством бесшовных труб является:
возможность изготовления труб с повышенной толщиной стенки (более 10 мм);
отсутствие сварного шва и, свойственных сварному шву, дефектов и несовершенств.
4.5.4 Недостатком бесшовных труб является:
наличие несовершенств поверхности в виде рисок, вмятин и проч., присущих данному способу производства;
несовершенство геометрических характеристик труб (неравномерность толщины стенки, овальность торцов).
В связи с этим, применение бесшовных труб для нанесения внутреннего антикоррозионного покрытия должно быть максимально ограничено.
4.5.5 Прямошовные трубы, выполненные контактной сваркой токами высокой частоты (HFW), изготавливаются диаметром от 89 мм до 530 мм с толщиной стенки 4 - 10 мм. Заготовкой служит рулонный прокат (штрипс), изготовленный на специализированных крупных металлургических комбинатах. Трубы, выполненные ТВЧ (HFW), должны в обязательном порядке подвергаться локальной и/или объемной термической обработке. Наружный и внутренний грат должен быть удален.
4.5.6 При строительстве и реконструкции допускаются к применению нефтегазопроводные трубы, изготовленные контактной сваркой ТВЧ (HFW) с толщиной стенки до 10 мм включительно. Трубы, изготовленные контактной сваркой ТВЧ (HFW) со стенкой более 10 мм, разрешается применять только после проведения технического аудита технологии завода-изготовителя (поставщика), предоставления отчета об освоении технологии и согласования с УЭТ ДНГД.
4.5.7 Достоинством прямошовных труб, выполненных контактной сваркой токами высокой частоты, являются:
повышенная точность геометрических характеристик;
повышенное качество поверхности.
4.5.8 В связи с этим прямошовные трубы, выполненные контактной сваркой токами высокой частоты, рекомендуются для нанесения внутренних антикоррозионных покрытий.
4.5.9 Прямошовные трубы, выполненные электродуговой сваркой под слоем флюса (SAWL), изготавливаются диаметром от 530 мм и более с толщиной стенки 6 - 30 мм. Заготовкой служит листовой или порезанный в листы рулонный прокат (штрипс), изготовленный на специализированных крупных металлургических комбинатах. Трубы, диаметром более 820 мм могут изготавливаться с одним или двумя продольными швами. Данные трубы не подвергаются термической обработке. Механические и коррозионные характеристики тела труб обеспечиваются на стадии прокатки (контролируемой или нормализующей) или термической обработки листов.
4.5.10 Спиральношовные трубы на российском рынке изготавливаются только большого диаметра (от 530 мм и более). Производство труб этой конструкции освоено только на ОАО «Волжский трубный завод». Трубы изготавливается из рулонного проката, произведенного на специализированных крупных металлургических комбинатах. Спиральношовные трубы должны подвергаться объемной термообработке по технологии завода-изготовителя. Трубы данной конструкции обладают меньшей себестоимостью, в связи с чем, их цена ниже, чем прямошовных труб.
4.5.11 Отличительной характеристикой спиралешовных труб является высокий уровень геометрических характеристик. Уровень базовой коррозионной стойкости аналогичен прямошовным трубам.
4.5.12 К недостаткам спиральношовных труб можно отнести:
повышенную протяженность сварного шва, что повышает вероятность наличия в нем недопустимых дефектов;
наличие остаточных напряжений в металле, что в свою очередь может спровоцировать расхождение осей при производстве ремонтных работ (врезка ремонтной катушки);
при проведении диагностических внутритрубных работ требуется применять специальные снаряды поперечного и продольного намагничивания, обеспечивающие сканирование спиралевидной, околошовной поверхности тела трубы, что в свою очередь влечет увеличение стоимости работ по внутритрубной диагностике.
4.5.13 Учитывая вышеприведенные недостатки, спиральношовные трубы могут быть допущены к применению на месторождениях Компании только по отдельному согласованию с соответствующим производственным подразделением ДО и последующим согласованием с УЭТ ДНГД.
-
ТРЕБОВАНИЯ К вязко-пластическим свойствам и ХЛАДОСТОЙКОСТИ СТАЛИ
-
требования к вязко-пластическим свойствам СТАЛИ
4.6.1.1 Металл труб и соединительных деталей, кроме прочности, должен иметь достаточный уровень вязко-пластических свойств (трещиностойкости), то есть металл должен обладать стойкостью к развитию хрупких трещин. При нормальной температуре (20°С) вязко-пластические свойства стали характеризуются:
величиной относительного удлинения (δ) при одноосном растяжении (чем больше величина относительного удлинения – тем больше трещиностойкость). Величина относительного удлинения должна быть не меньше 20 для труб с временным сопротивлением до 588,4 МПа (60 кгс/мм2), 18 для труб с временным сопротивлением до 637,4 МПа (65 кгс/мм2), 16 для труб с временным сопротивлением 686,5 МПа (70 кгс/мм2) и выше;
величиной отношения предела текучести к временному сопротивлению разрыву (пределу прочности) стали при одноосном растяжении (σт/σв) (чем меньше отношение – тем больше трещиностойкость). Отношение предела текучести к временному сопротивлению должно быть не более 0,80 – для труб после объемной нормализации, 0,85 – для труб после объемной закалки и отпуска, 0,90 – для сварных труб, изготовленных без проведения объемной термической обработки и для сварных труб, подвергнутых объемному отпуску. По согласованию с соответствующим производственным подразделением ДО и последующим согласованием с УЭТ ДНГД допускается использование термически упрочненной стали с соотношением σт/σв не более 0,90;
величиной ударной вязкости KCV или KCU при испытании на ударный изгиб (чем больше величина ударной вязкости – тем больше трещиностойкость).
4.6.1.2 Для трубных сталей трещиностойкость понижается с понижением температуры. При определенной температуре (пороге хладноломкости) происходит смена механизма разрушения стали с вязкого, сопровождающегося существенной пластической деформацией, на хрупкий. Хрупкое разрушение не сопровождается существенной пластической деформацией и приводит катастрофическому развитию протяженных трещин. Поэтому достаточный уровень трещиностойкости должен сохраняться и при нормальной и при пониженной температурах. При этом следует принимать во внимание температуру стенки трубопровода при эксплуатации, при транспортировки трубной продукции, погрузочно-разгрузочных работах, строительно-монтажных работах, при плановых и аварийных остановках трубопровода.
-
требования к вязко-пластическим свойствам и ХЛАДОСТОЙКОСТИ СТАЛИ (распространяются на нефтегазопроводные трубы и СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ детали для поставок в адрес дочерних обществ ОАО «НК «Роснефть», месторождения которых территориально расположены в климатических районах Крайнего Севера или приравненных к ним)
4.6.2.1 При пониженной температуре вязко-пластические свойства стали характеризуются ударной вязкостью или работой удара, что дает оценку хладостойкости стали.
4.6.2.2 Метод испытаний на ударный изгиб основан на разрушении образца с концентратором (надрезом) посередине одним ударом маятникового копра. В результате испытания определяют полную работу, затраченную при ударе (работу удара), или ударную вязкость (работу удара, отнесенную к начальной площади поперечного сечения образца в месте концентратора).
4.6.2.3 В соответствии с СП 34-116-97 испытания на ударный изгиб могут проводиться при нормальной температуре (20°С) или при пониженной температуре на образцах с острым (V-образным, Шарпи) и круглым (U-образным, Менаже) надрезом. Величина работы удара и ударной вязкости всегда понижается с понижением температуры испытаний. При хрупком разрушении образца работа удара и ударная вязкость резко падают. Для образцов с острым надрезом (концентратором напряжений) энергия удара как правило меньше, чем для образцов с круглым надрезом.
4.6.2.4 В зарубежных и международных стандартах нормируется только работа удара для образца с V-образным надрезом (KCV) в пересчете на образец полного сечения.
4.6.2.5 При испытаниях на ударный изгиб предпочтительной является поперечная ориентация образцов.
4.6.2.6 Обязательные требования по ударной вязкости приведены в Таблице 2.
|
