Результаты механических испытаний

Результаты испытаний на растяжение образцов сталей 17Г1С, 17ГС, бывших в эксплуатации в течение 20 и 30 лет соответственно и стали 17ГС из труб аварийного запаса представлены в табл. 11.

Из таблицы видно, что в трубах из стали 17Г1С прочность находится на должном уровне, но происходит некоторое снижение пластичности δ=14%. Это связано с развитием стресс-коррозионных дефектов и деформационным старением стали. В тоже время металл труб из стали 17ГС за длительный период эксплуатации не претерпел существенных изменений.

Таблица 13

Характеристики механических свойств основного металла труб и их регламентируемые значения

Характеристика	Сталь 17Г1С
Результаты испытаний	Значения по ТУ, не менее	Данные заводских сертификатов
σв, МПа	560-580		550-600
σ0,2, МПа	355-430		370-430
δ, %	14-20		21-29
Ψ, %	54-63	-	-
	Сталь 17ГС
σв, МПа	580-590		530-560
σ0,2, МПа	370-395		365-450
δ, %	24-28		24-32
Ψ, %	55-59	-	-
	Сталь 17ГС (аварийный запас)
σв, МПа	580-590		530-560
σ0,2, МПа	375-380		365-450
δ, %	24-29		24-32
Ψ, %	61-63	-	-

Факт снижение пластичности стали 17Г1С иллюстрируется диаграммами растяжения образцов исследованных сталей. На рис. представлены диаграммы растяжения образцов из стали 17ГС и 17Г1С. Видно, что на диаграмме растяжения стали 17ГС имеется площадка текучести, а на диаграмме растяжения образцов из 17Г1С площадка текучести отсутствует, хотя в исходном состоянии диаграммы растяжения сталей 17Г1С и 17ГС имеют площадки текучести. Этот факт также иллюстрирует снижение пластических свойств стали 17Г1С после длительной эксплуатации.

Рис. 16. Диаграммы растяжения исследованных сталей

Как результаты механических испытаний, так и металлографические исследования показали, что структура и механические свойства металла сохранились на высоком уровне и соответствуют требованиям ТУ. Полигонные испытания показали, что на несущую способность газопровода из стали 17ГС большее влияние оказывают утонения стенки конструкции вследствие коррозионного износа, а не механические повреждения в виде гофр и вмятин. При этом, если сравнить давления разрушения труб из стали 17Г1С и труб из стали 17ГС, то очевидным становится, что более опасными дефектами являются трещиноподобные (стресс-коррозионные) в отличие от коррозионных.

На основе проведенных исследований было выявлено; что трубы из стали 17ГС не имеют стресс-коррозионных дефектов, но при этом во многих местах наружная и внутренняя поверхности подверглись общей равномерной коррозии. Учитывая то, что эти трубы находятся в составе действующего газопровода гораздо более длительное время, то возникает вопрос, чем же отличаются они от труб из стали 17Г1С.

Если рассматривать природно-географическое влияние, то здесь нет каких-то особенных взаимодействий с окружающей средой по сравнению с другими действующими газопроводами, тоже по режимам эксплуатационного давления.

Исследуемые трубы отличаются типом изоляционного покрытия: на трубах из стали 17ГС оно битумно-резиновое, а трубы из стали 17Г1С имеют пленочную изоляцию, состояние, которой в большинстве случаев неудовлетворительное, и имеются многочисленные открытые участки «тела» трубы (рис. 16). Вероятно, и действие электрохимической защиты при различных типах изоляционных покрытий осуществляется по разному.

Процессы, происходящие в закрытых дефектах пленочного изоляционного покрытия и в открытых дефектах битумно-резиновой изоляции, значительно отличаются друг от друга. Под отслоившимся пленочным покрытием создаются более жесткие условия для наводороживания стали, по сравнению с трубами с битумной изоляцией и с зонами открытых дефектов. Существенно, что для достижения того же эффекта требуется значительно меньшая сила тока катодной поляризации, а роль кислорода в торможении наводороживания почти не проявляется. Все это указывает на реальную возможность интенсивного наводороживания стальной стенки подземных трубопроводов в зонах закрытых дефектов в пленочном защитном покрытии, особенно вблизи точки дренажа станций катодной защиты.

Выводы

Комплексное изучение металлургического качества металла труб из нормализованных сталей 17Г1С и 17ГС, имеющих разные сроки эксплуатации в составе действующих газопроводов, и труб аварийного запаса позволило установить следующее:

1. Химический состав сталей 17ГС и 17Г1С отвечает техническим условиям. В стали 17Г1С вблизи очагов разрушений выявлено повышенное содержание углерода и серы.

2. В стали 17Г1С наблюдается неравномерность распределения углерода, марганца и серы, которая влияет на сегрегацию легирующих элементов и образование ликвационных зон.

3. Структура стали 17ГС после длительной эксплуатации более однородна по всему объему и не содержит явных дефектов, таких как обезуглероживание, расслоения, несплошности и т.д.

4. Загрязненность стали 17Г1С неметаллическими включениями в очагах разрушений труб соответствует баллу 4-5, в основном металле трубы загрязненность меньше (2-3 балл). Сталь 17ГС более чистая (балл 1-2).

5. При металлографических исследованиях стали 17Г1С было выявлено большое количество расслоений, а также комбинированные дефекты в виде слияния поверхностных трещин с внутренним расслоением

6. Растрескиванию в наибольшей степени подвержены трубы из стали 17Г1С, имеющие пленочную изоляцию.

7. Стресс-коррозионные дефекты зарождаются в местах отслоения изоляционного покрытия и проникновения фунтового электролита к телу трубы, то есть в зонах, недоступных для защитных токов ЭХЗ. В данных условиях происходит активное анодное растворение металла, образуются дефекты в структуре, что снижает эксплуатационные характеристики стали, в первую очередь пластичность и способствует зарождению и развитию растрескивания. По мере увеличения срока эксплуатации газопровода в местах с дефектами изоляции происходит дальнейшее ухудшение механических свойств стали.

8. Трубы из стали 17Г1С с пленочной изоляцией сохранили высокий комплекс механических свойств только там, где нет дефектов в изоляционном покрытии и доступа грунтового электролита к телу трубы.

9. Исследованиями установлено, что трубы из стали 17ГС, отработавшие в составе действующего газопровода более 30 лет, покрытые битумной изоляцией, не претерпели заметных изменений, опасных для дальнейшей эксплуатации МГ и сохранили на должном уровне комплекс прочностных, структурных и пластических свойств.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ремизов В.В., Тухбатуллин Ф.Г., Королев М.И., Карпов С.В., Волгина Н.И., Салюков В.В. Коррозионное растрескивание труб под напряжением – основная причина аварий магистральных газопроводов. Газовая промышленность. Серия: Ремонт трубопроводов. Научно-технический сборник № 4. – М.: ИРЦ Газпром, 2001, с.3-12.

2. Салюков В.В., Тухбатуллин Ф.Г., Колотовский А.Н., Митрохин М.Ю., Королев М.И., Волгина Н.И. Основные причины аварий магистральных газопроводов. Ремонт, восстановление, модернизация. 2002. № 10, с.12-14.

3. СНиП 2.05.06-85*.

4. Каблуковский А.Ф. и др. Краткий справочник электросталевара. – М. Металлургия, 1994, с. 352.

5. В.Н. Скороходов, П.Д. Одесский, А.В. Рудченко. Строительная сталь.- М.: Металлургиздат, 2002, с. 624.

6. И.В. Куликов, Ю.Ф. Вяткин, В.А. Синельников и др. Сталь, 1986, № 9, с. 16-19.

7. Ю.И. Матросов, Д.А. Литвиненко, С.А. Голованенко. Сталь для магистральных газопроводов. – М.: «Металлургия», 1989, с. 288.

8. С.В. Колпаков, А.Г. Шалимов, А.М. Поживанов и др. Сталь. 1979, №3, с. 177-179.

9. Н.М. Хорошилов и др. Сталь. 1964, №6, с.524.

10. Б.Ю. Земличенок и др. Сталь. 1965. №9, с. 825.

11. Д.А. Литвиненко. Сталь. 1985, №2, с.27-29.

12. И.Н. Потапов, А.П. Коликов, В.Н. Данченко и др. Технология производства труб. М.: Металлургия, 1994.

Дата добавления: 2015-07-08