Введение к работе
Актуальность работы. Высокие требования, предъявляемые к долговечности и надежности эксплуатации трубопроводных систем, определяют необходимость обеспечения высокоэффективного антикоррозионного неорганичного покрытия труб. В настоящее время, в зависимости от природно-климатических условий, до 40% аварий на трубопроводах связано с коррозионными разрушениями.
Эмалированные трубы с дешевизной материалов, необходимых для изготовления эмалированных изделий, быстротой и экономичностью процесса эмалирования, высокими эксплуатационными и декоративными качествами эмалированного металла, особенно высокой коррозионной стойкостью, в последнее время нашли применение в строительстве нефтегазовых магистральных трубопроводов.
Изготовление стальных эмалированных труб не решает, однако, задачи сооружения эмалированного трубопровода необходимой длины и конфигурации, при этом необходимо надежно и прочно соединять трубы между собой и с аппаратами. Применение сварки обычными методами было исключено в связи с возникновением серьезных дефектов эмалевого покрытия. Наиболее эффективный метод — это соединение при помощи фланца. Но для получения равнопрочного соединения необходимо, чтобы толщина фланца несколько превышала толщину труб.
При изготозленин фланца не только затрачивается много металлического материала и снижается производительность, но также с точки зрения механики ип фланцевом соединении часто возникает высокая концентрация напряжений, так как нефтегазовые магистральные трубопроводы обычно работают под высоким давлением, фланец не достаточно обеспечивает плотность соединения.
Таким образом, разработка технологии сварки эмалированных труб, удовлетворяющей требованиям промышленного производства и
применения, ишіяется сложной и актуальной задачей.
Пси, рабо п.і: разработка технологии односторонней сварки эмалированных труб для возможных вариантов нефтегазопромысловых сред, а также для бытовой области, отвечающей требованиям промышленного производства.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие за
дачи: "
-
Исследование реакции на термический цикл саарки эмалированных труб при различных тепловложениях сварки и коррозионной стойкости эмали в ЗТВ.
-
Разработка методики выбора сварочных материалов и условия формирования сварных соединений, обеспечивающих зашиту корневого шва от коррозии.
-
Формулирование принципов обеспечения достаточной коррозионной стойкости внутренней стороны сварного соединения с эмалированным покрытием.
-
Разработка технологии сварки эмалированных труб с повышенной коррозионной стойкостью корневого шва.
Объекты и методы исследования. Объект исследования — эмалированные трубы, изготовленные из Ст20 с эмалью МК-5. Для исследования сварных соединений моделировались пластины из Ст20 и СтЗ, близкие по химическому составу и основным свойствам. Применялись электроды следующих марок: УОНИ-13/55, ОЗЛ-б, В-56.
Основные методы испытаний: химический и металлографический анализы, стандартное испытание имитации сварочного термического цикла, стандартные механические испытания, измерения твердости и микротвердости, измерения электрического потенциала и термоэлектрического потенциала, коррозионные испытания в различных средах.
Научная новітні,
1) Сформулированы принципы обеспечения достаточной коррозионной стойкости' внутренней стороны сварного соединения с эмалированным покрытием:
— Химико-металлургический, заключающиеся: 1). в обратном со
четании основности и кислотности эмали с покрытием электродя, 2). в
обосновании выбора химического состава электрода, обеспечивающего
его катодность по отношению к основному металлу и сопротивляемость
образованию технологических трещин.
— Физико-механический и технологический, заключающийся в
обеспечении заданного равновесия сил (давления дуги, веса расплавляе
мых металла и покрытия и сил их поверхностного натяжения) при фор
мировании корня шва и технологических факторов (диаметр электрода,
режим сварки, техника сварки), реализующие эти условия.
2). Исследована реакция эмали на термический цикл сварки в зоне термического влияния. Установлено, что при сварке эмалированных труб в зоне термического влияния эмалевого покрытия происходят структурные изменения, снижающие коррозионную сопротивляемость покрытия в зависимости от тепловложения и рН среды; при сварке эмалированных труб со сниженной погонной энергией обеспечивается высокая коррозионная стойкость.
3). Определена допустимая доля участия основного металла при ... сварке эмалированных трубопроводов высоколегированными электродами.
— Выявлено, что при сварке корневых швов соединения эмалиро
ванных труб высоколегированными электродами со значительным запа
сом аустенитностн (В-56, ОЗЛ-б) с допустимой долей участия основного
металла корневые швы имеют достаточно высокую коррозионную стой
кость.
. 4
Практическая'ценность.
Разработан ряд новых технологий получения коррознонностой-K1I.X сварных соединений эмалированных труб: а), сварных соединений со шлак-эмалевым покрытием; б), сварных соединений с повышенной коррозионной стойкостью корневого шва при использовании электродов с заданным запасом аустенитности; в), сварных соединений с внутренней коррозионностойкой "манжетой. Эти технологии расширяют возможность применения эмалированных труб в строительстве объектов нефтегазового комплекса.
новизна разработок подтверждена одним патентом РФ.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на: Всесоюзной конференции "Новые технологии в газовой промышленности", Москва: 1995 г.; Международном конгрессе "Защита — 95", Москва: 1995 г.; Конференции "Проблемы и перспективы развития нефтегазового строительства", Москва, 1996 г.; Второй всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России, Москва, 1997 г..
"Основное содержание
Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы из 70 наименований и приложений. Основной материал изложен на 140 страницах, включая 67 рисунков и 25 таблиц, приложения на 4 страницах.