Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 [ 25 ] 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101

К роме того, для вновь строящихся трубопроводов ударная вязкость на образцах Шарпи (V-образный надрез) типов IX-XI по ГОСТ 6996-66 при минимальной температуре эксплуатации нефтепровода металла шва и зоны сплавления должны быть не менее значений, указанных в табл. 2.14.

Технологические требования и дефекты

Дефекты нефтепроводов могут иметь различное происхождение. П оэтому при оценке технического состояния и безопасности трубопровода важна любая информация о дефектах, в том числе технологического происхождения (заводские дефекты).

В металле труб не допускается наличие трещин, плен, закатов, а также расслоений длиной свыше 80 мм в любом направлении. Расслоениями металла чаще всего являются рас-катанны1е следы! грязи (шлаков, окислов и др). На торцах труб и в зоне шириной 25 мм от торца труб не допускаются расслоения любого размера.

Расслоения любого размера не допускаются на расстоянии ближе 25 мм от сварных швов (от линии сплавления).

Если расстояние между отдельными расслоениями менее толщины стенки трубы, то они рассматриваются как одно расслоение с суммарной длиной.

Для труб с толщиной стенки 6 мм и более расслоения допустимых размеров должны располагаться по толщине стенки на расстоянии 3 мм и более от наружной и внутренней поверхности трубы.

Допускается зачистка (зашлифовка) внешних дефектов труб (кроме трещин) при условии, что толщина стенки труб после зачистки не выходит за пределы допусков на толщину стенки.

Требование к деформационной способности металла труб оценивается статическим изгибом сварного соединения на угол 180°. Результаты! испытаний на загиб считаются положительными при выполнении условий:

образцы не разрушились полностью;

в образцах отсутствуют трещины или разрывы в металле шва длиной более 3,2 мм независимо от их глубины;

в образцах отсутствуют трещины или разрывы в основном металле, зоне термического влияния и по линии сплавления длиной более 3,2 мм и глубиной более 12,5 % толщины образца;

допускаются трещины по краям образца длиной менее 6,3 мм независимо от их глубины.

Остаточная намагниченность на свободном торце труб не должна превышать 30 А/м.

Испытание труб гидростатическим давлением

Каждая труба на заводе-изготовителе в течение не менее 20 с должна проходить испытание гидростатическим давлением, значение которого должно быть не ниже давления, вызывающего в стенках труб кольцевое напряжение, равное 95 % нормативного предела текучести.

2.6.2. ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕТАЛЛА ТРУБ И СВАРНЫХ ШВОВ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Благодаря исследованиям Р.С. Зайнуллина, К.М. Ямалеева и других авторов [28, 92] в настоящее время уже установлено, что механические свойства сталей, используемых на магистральных нефтепроводах, в процессе длительной эксплуатации изменяются. Специалисты нефтепроводчики это явление называют старением. Старение металла в первую очередь выражается в том, что металл трубы становится более хрупким, снижаются ударная вязкость KC и запас пластичности (относительное удлинение 5 и относительное сужение у). Предел прочности ав практически не изменяется, а предел текучести ат даже несколько повышается. Поэтому некоторые ошибочно считают, что при старении трубы упрочняются.

Рассмотрим динамику изменения механических свойств металла труб нефтепроводов при длительной эксплуатации. Для этого сначала приведем известные сведения, которые будут полезны при рассмотрении данного вопроса.

При проектировании магистральных нефтепроводов суммарный запас прочности составляет примерно 1,5 по отношению к пределу текучести. Это означает, что при проектных давлениях механические напряжения в стенке трубы в 1,5 раза меньше, чем предел текучести. Поэтому, казалось бы, при нормальной эксплуатации магистральных нефтепроводов пластические деформации в стенке трубы не могут происходить. Однако это не так по следующим причинам.

Во-первых, из-за сложного поликристаллического строения металла труб пластические деформации разного уровня

могут происходить при различных механических напряжениях. Не существует резкой границы между двумя состояниями стали: упругим и пластическим. Например, напряжение а0002, вызывающее остаточную деформацию 0,002 %, составляет значение, сравнимое с напряжением при рабочих режимах. Такая малая деформация не играет особой роли при статических режимах нагружения трубопроводов, но при количестве циклов нагружения более 1000 начинают накапливаться и оказывать разрушающее действие.

Во-вторых, на трубопроводах всегда имеются дефекты и различные конструктивные концентраторы напряжений. П ри длительной эксплуатации нефтепроводов количество и размеры дефектов растут. Поэтому в стенке трубопровода всегда найдутся такие участки, где механические напряжения в 2-3 раза превы1шают рабочие номинальны1е напряжения. Анализ показывает, что даже для тех дефектов, которые допускаются нормативными документами, коэффициент концентрации напряжений иногда достигает 3. Размеры областей, где механические напряжения достигают предела текучести, могут быть очень малы. Но для развития процессов разрушения этого оказывается достаточным.

Как известно [3, 28, 92], природа пластического деформирования металлов напрямую связана с генерацией и движением дислокаций. При прекращении генерации и движения дислокаций прекращается и пластическое деформирование металлов. Дислокации, двигаясь внутри кристаллов, взаимодействуют с другими дислокациями, примесными атомами, вакансиями. При этом примесные атомы и вакансии переходят в другие положения, группируются, увеличивая внутри-кристаллитное напряженное состояние. Изменения претерпевают практически все структурные составляющие металла, включая феррит, перлит и цементит. Углеродные атомы, приходя в движение, выделяются из состава цементита и накапливаются на границах зерен, увеличивая хрупкость стали. Вакансии, постепенно объединяясь друг с другом, образуют микропустоты - зародыши микротрещин. Дислокации одинакового знака, объединяясь вместе, также создают микротрещины. Таким образом, постоянные перемещения дислокаций при пластических деформациях, приводят к структурным изменениям стали.

При постоянной нагрузке (внутреннем давлении) трубопровода пластические деформации в стенке трубы не могут происходить длительное время. Они прекращаются практически сразу после нагружения. П ри этом перегруженные об-