Исследование состояния поверхностного слоя нефтегазопроводных труб

Действующие трубопроводные магистрали состоят из труб, произведенных согласно разным технологиям. Металл проката для труб подвергается термомеханической обработке, при которой происходит его сильная пластическая деформация без последующих фазовых превращений и рекристаллизации. Помимо положительного эффекта такой обработки, может возникать и отрицательный эффект сохранения нежелательной технологической наследственности, особенно в приповерхностных слоях контактной деформации. Также известно, что в силу эксплуатационных особенностей трубопроводов наружная поверхность труб является зоной повышенной концентрации напряжений и инициации разрушения. В связи с этим проведено исследование состояния поверхностного слоя новых и бывших в эксплуатации нефтегазопроводных труб и соединительных деталей трубопроводов, изготовленных с использованием наиболее распространенных технологий проката. Определяли показатель хрупкости металла трубы на различной глубине, который вычисляли по специально разработанной методике — на базе обработки значений микротвердости и исследования морфологии локализованных сдвигов рядом с отпечатком при микроиндентировании. Установлено, что охрупчивание металла может произойти на всех этапах жизненного цикла конструкции. При этом определяющее влияние на формирование исходного охрупчивания металла труб оказывают режимы контролируемой прокатки листа. Оно начинает появляться при производстве сталей класса прочности К60 и возрастает у сталей класса прочности К65. В этом случае отмечается также существенная неоднородность охрупчивания металла по глубине: в приповерхностных слоях (глубиной 0,5 – 1,0 мм) оно значительно выше, чем в центре объема. Такая особенность может способствовать зарождению и развитию стресс-коррозионных трещин, что коррелирует со статистикой выявления данных дефектов. Показана возможность оценки степени охрупчивания металла в процессе эксплуатации трубопроводов с использованием специализированного оборудования.

1. Голованов А. В. Разработка технологии производства листового проката с повышенным комплексом потребительских свойств / Стандарты и качество. 2011. № 6. С. 92 – 93.

2. Барыков А. М., Степанов П. П., Ильинский В. И. и др. Развитие технологий производства проката для труб с повышенной деформационной способностью / Металлург. 2019. № 11. С. 61 – 71.

3. Куницын Г. А., Денисов С. В., Горшков С. Н. и др. Ввод в эксплуатацию тонколистового стана 5000 — новый этап развития технологии производства проката в ОАО ММК / Металлург. 2009. № 7. С. 4 – 5.

4. Эфрон Л. И. Развитие трубных сталей и технологий производства проката и электросварных труб / Прочность неоднородных структур — ПРОСТ 2018. Сб. трудов IX-й Евразийской научно-практической конференции. 2018. С. 14.

5. Адаскин А. М. Материаловедение (металлообработка). — М.: Academia, 2018. — 560 с.

6. Колобов Ю. Р. Закономерности и механизмы формирования субмикро-, нано- и ультрамелкозернистых структур и механических свойств металлов и сплавов при различных обработках / Изв. вузов. Физика. 2018. Т. 61. № 4(724). С. 11 – 24.

7. Шевелев М. М., Михалев А. В., Раскатов Е. Ю. Изучение формирования структуры низколегированных сталей для обеспечения потребительских свойств сварных труб / Территория НЕФТЕГАЗ. 2022. № 3 – 4. С. 70 – 71.

8. Пышминцев И. Ю., Смирнов М. А. Структура и свойства сталей для магистральных трубопроводов. — Екатеринбург: УМЦ УПИ, 2019. — 242 с.

9. Дубов А. А., Дубов А. А., Ямчук А. В. и др. Выявление дефектов структуры и их влияние на характеристики магнитной памяти, статическую и циклическую прочность тонколистовой трип-стали ВНС9-Ш / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2024. Т. 90. № 5. С. 60 – 68. DOI: 10.26896/1028-6861-2024-90-5-60-68

10. Морозов Ю. Д., Матросов М. Ю., Зинько Б. Ф. Создание современных сталей и технологии производства труб большого диаметра для нефтегазовых магистралей / Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2019. Т. 75. № 4. С. 497 – 507.

11. Денисов С. В. Совершенствование технологии производства широкополосной стали как подката для труб большого диаметра: дис. … канд. техн. наук. — Магнитогорск, 2003. — 143 с.

12. Матросов Ю. И., Литвиненко Д. А., Голованенко С. А. Сталь для магистральных трубопроводов. — М.: Металлургия, 1989. — 288 с.

13. Ионов С. М., Татару А. С., Потемкин В. К. и др. Направления совершенствования технологии производства горячекатаного полосового проката, развиваемые в НИТУ «МИСИС» / Сталь. 2019. № 12. С. 25 – 30.

14. Герасимова А. А. Выбор температурного режима для толстолистового прокатного стана на ОАО «ВМЗ» / Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. 2018. № 10. С. 126 – 131. DOI: 10.12737/article_5bd95a7a8ed4f3.30501937

15. Погожев А. В., Цкитишвили Э. О., Матросов Ю. И. и др. Опыт применения ускоренного охлаждения при изготовлении толстолистовой стали Х70 для труб газопровода «Средняя Азия – Китай» / Металлург. 2013. № 3. С. 66 – 70.

16. Румянцев М. И., Светличный Е. А., Куницына Н. Г. и др. Оценка возможности совершенствования режима прокатки листов для сварных труб на толстолистовом стане 2800 с целью увеличения выхода годной продукции / Моделирование и развитие процессов ОМД. 2014. № 20. С. 193 – 200.

17. Багмет О. А., Матросов Ю. И., Зинченко Ю. А. и др. Качество толстолистовой стали для спиральношовных электросварных труб класса прочности К60 (Х70) / Сталь. 2008. № 9. С. 72 – 75.

18. Зорин А. Е., Романцов А. С. Оценка охрупчивания конструкционных сталей методом микроиндентирования / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2023. Т. 89. № 9. С. 64 – 72. DOI: 10.26896/1028-6861-2023-89-9-64-72

19. Зорин А. Е., Красненьков В. И. Диагностический комплекс «MicroLab-Z2» для неразрушающей оценки структурно- деформационных параметров металла конструкций / Дефектоскопия. 2024. № 1. С. 73 – 84. DOI: 10.31857/s0130308224010071.

20. Казаков Ю. В., Зорин Н. Е. Особенности кинетики развития стресс-коррозионного процесса / Нефть, газ и бизнес. 2012. № 10. С. 62 – 66.

21. Афанасьев А. В., Савин Д. В., Бельков Д. Н. и др. Факторы развития и возможности мониторинга дефектов типа КРН на трубопроводах ООО «Газпром трансгаз Самара» / Научно-технический сборник Вести газовой науки. 2019. № 3(40). С. 127 – 139.