Введение к работе
з
Актуальность темы
В мире эксплуатируется более миллиона километров нефтегазопроводов. Протяженные трубопроводные системы обуславливают повышенную вероятность аварий. Основная причина аварий - коррозионное разрушение труб. Анализ литературных данных, опубликованных в разные годы, говорит о превалирующем влиянии на аварийность промысловых трубопроводов внутренней коррозии. Это характерно как для месторождений Урало-Поволжья, так и для месторождений Западной Сибири. Для повышения коррозионной стойкости широко применяют защитные покрытия. Выпускаются трубы с различными типами внутренней изоляции. Однако коррозия в этом случае возникает на внутренней поверхности труб в зоне кольцевых сварных соединений, где изоляция отсутствует.
В настоящее время существует целый ряд способов и устройств, которыми пытаются защитить сварной шов и зону термического влияния от коррозионного разрушения. Но ни одна из применяемых технологий не дает достаточной гарантии требуемой надежности защиты зоны сварного шва.
Самым простым и перспективным способом защиты внутренней поверхности сварного шва и околошовной зоны является протекторная защита.
Для её осуществления необходимо обеспечить постоянный электрический контакт протектора с трубой. Большинство существующих способов основано на простой радиальной деформации протектора в трубе, что приводит к исчезновению электрического контакта протектора с трубой в процессе эксплуатации из-за разных коэффициентов термического расширения. В результате этого ни одна из применяемых технологий не гарантирует требуемой надежности защиты зоны сварного шва в течение всего периода эксплуатации трубопровода. Применение же сложных конструкций, требующих высокую точность установки в трубе, не оправдывает себя при сооружении промысловых трубопроводов в полевых условиях. Они дороги, малопроизводительны, а кроме того, неприемлемы при сварке трубопровода.
Самым простым способом крепления протектора к трубе является сварка давлением. Протекторы, выпускаемые промышленностью, имеют литую структуру и низкие пластические свойства, что в процессе сварки давлением приводит к их растрескиванию и отсутствию свариваемости из-за высоких внутренних напряжений. В результате возникает необходимость формирования структуры протектора предварительной термомеханической обработкой для получения ультрамелкозернистой структуры, которая позволяет исключить растрескивание и значительно снизить усилия при сварке давлением.
Таким образом, определение режимов предварительной термомеханической подготовки структуры металла протектора к сварке давлением и температура ее осуществления, которая бы удовлетворяла необходимым условиям сварки протектора в трубе, является актуальной задачей.
Цель работы
Получение ультрамелкозернистой структуры протектора,
обеспечивающей его свариваемость с металлом трубы.
В диссертации решались следующие задачи:
Анализ существующих материалов для изготовления протекторов и методов защиты от коррозии внутренней поверхности сварных швов и околошовной зоны труб с заводской изоляцией.
Разработка способа крепления протектора в трубе.
Исследование влияния режимов термомеханической обработки металла протектора для получения ультрамелкозернистой структуры.
Исследования механических свойств и структуры протектора при выборе технологических параметров сварки давлением для достижения высокой прочности сварного соединения.
Определение эффективности работы металла протектора в сточных водах нефтепромыслов.
5 Научная новизна
1 Установлено, что ультрамелкозернистая структура протекторов,
полученная термомеханической обработкой, позволяет снизить температуру
сварки давлением до 250 С и напряжения течения до 50 МПа.
2 Показано, что в зоне соединения сталь - напыленный слой исключается
образование хрупких интерметаллидов, что приводит к повышению
свариваемости протектора с металлом трубы.
3 Установлено, что получение полностью динамически
рекристаллизованной структуры металла протектора приводит к
зернограничному проскальзыванию в зоне контакта протектор-напыленныи
слой и активации зернограничной диффузии, что способствует разрушению и
локализации оксидной пленки, тем самым значительно повышая прочность
сварного соединения.
Практическая ценность
1 Практическая ценность состоит в разработке способа установки
протектора в концевой части трубы с защитным покрытием для повышения
коррозионной стойкости внутренней поверхности кольцевого сварного шва и
околошовной зоны {патент РФ №2329431).
Предложенный способ протекторной защиты от коррозии сварного шва и околошовной зоны внедряется в трубопроводных системах предприятия ОАО «Подземнефтегаз».
Практическая ценность состоит в использовании предложенного способа защиты от коррозии внутренней поверхности зоны сварного шва промысловых трубопроводов в учебном процессе студентов специальности 240801 «Машины и аппараты химических производств» ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» по дисциплине «Коррозия и защита нефтегазового и нефтегазопромыслового оборудования».
6 Апробация работы
Основное содержание работы докладывалось и обсуждалось:
- на Международной научно-практической конференции «Трубопроводный
транспорт» (Уфа, 2005);
инновационно - промышленном форуме «Промэкспо» (Уфа, 2006);
Международной научно-технической конференции «Геотехнические и эксплуатационные проблемы нефтегазовой отрасли» (Тюмень, 2007);
58-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (Уфа, 2007).
на Международной научной конференции «Инновационная деятельность предприятий по исследованию, обработке и получению современных конструкционных материалов и сплавов».
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 1 статья в ведущем рецензируемом журнале.
