автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Обеспечение прочностных и коррозионных свойств сварных соединений нефтепромысловых труб на уровне свариваемого металла

На правах рукописи

Выбойщик Леонид Михайлович

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ И КОРРОЗИОННЫХ СВОЙСТВ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБ НА УРОВНЕ СВАРИВАЕМОГО МЕТАЛЛА

Специальность 05.16.01- Металловедение и термическая обработка металлов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тула 2009 г.

003469932

Работа выполнена в Тольяттинском Государственном университете

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Лучкин Рудольф Сергеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Сергеев Николай Николаевич

доктор технических наук, профессор Ушаков Борис Константинович

Ведущая организация:

ООО "Самарский инженерно-технический центр", г Самара.

Защита диссертации состоится 15 июня 2009 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.271.03 при ГОУ ВПО "Тульский государственный университет" по адресу: 300600, г.Тула, прЛенина, 92, ТулГУ, корпус 9 . ауд.101.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

Автореферат разослан «07» мая 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

фяхиьи^__ ИБ- Тихонова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Нефть и нефтепродукты современных месторождений характеризуются наличием значительного количества газов (кислорода, углекислого газа, сероводорода) и воды, что осложняет эксплуатацию оборудования процессами химической, электрохимической коррозии и коррозионно-механического разрушения (до 90%) материала промысловых и магистральных труб. Продолжительность работы нефтепроводных коммуникаций ниже нормативных значений и масштабы материальных и экологических потерь вследствие аварий значительны.

В настоящее время в технологическом процессе изготовления труб применяют два способа сварки - автоматическую сварку под слоем флюса (ЭДС) и высокочастотную сварку (ВЧС). Сварные нефтепромысловые трубы характеризуются, по сравнению с цельнотянутыми, низкой себестоимостью, размерной стабильностью, высокой коррозионной стойкостью основного металла и возможностью изготовления труб различного типоразмера.

При изготовлении газонефтепроводных труб начинают широко применять коррозионностойкие низколегированные стали, полученные контролируемой прокаткой, с высоким уровнем прочностных и пластических свойств. Однако, сварные соединения, вследствие резко выраженной структурной, механической и электрохимической неоднородностей, отличаются пониженной стойкостью к коррозионно-механическому разрушению и лимитируют технический ресурс труб. Преобладают эксплуатационные отказы в заводских сварных соединениях и для месторождений Западной Сибири составляют 70% от общего числа разрушений. Повышение качества сварных труб требует разработки соответствующей технологии сварки и послесварочной термической обработки с целью формирования соединений, близких по эксплуатационным характеристикам основному металлу.

Несмотря на большой объем исследований, проблемы повышения работоспособности сварных нефтепроводов, в частности, из современных низкоуглеродистых низколегированных сталей не решены полностью и являются актуальными.

Цель работы. Повышение механических свойств и коррозионной стойкости сварных соединений труб из низколегированных низкоуглеродистых сталей.

Указанная цель может быть достигнута при решении следующих задач:

1. Провести сравнительную оценку особенностей структуры, механических и коррозионных свойств соединений труб, полученных способами электродуговой и высокочастотной сварки.

2. Оценить влияния размерных и структурных особенностей строения характерных зон сварного соединения на механические и коррозионные свойства низкоуглеродистых низколегированных трубных сталей.

3. Изучить влияние вида и режимов послесварочной термической обработки на структуру и свойства соединений и установить режимы обработки, обеспечивающие высокую коррозионную стойкость сварных соединений в Н23-содержащих средах.

4. Разработать более корректную методику ускоренных сравнительных испытаний на трещиностойкость сварных соединений и основного металла труб в агрессивных средах.

5. Разработать требования и создать эталон структуры сварных соединений, соответствие которым обеспечивает высокую коррозионную стойкость сварных труб в условиях эксплуатации.

Научная новизна работы:

1. Установлена взаимосвязь размеров и структуры характерных зон сварного соединения со стойкостью к водородному растрескиванию и сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением.

2. Показано, что сокращение по времени термомеханических процессов при ВЧС труб приводит к формированию в сварных соединениях мартенсито-бейнитных и феррито-перлитных структур, сохраняющих размер зерна и дисперсность карбидных частиц свариваемого металла.

3. Установлено, что высокий отпуск сварных соединений с неравновесной структурой характерных структурных зон (мартенсит, бейнит) позволяет получить зернистую форму карбидных частиц, что обеспечивает более высокую коррозионную стойкость сварных соединений.

4. Впервые показаны принципы и технологические пути получения труб со сварными соединениями близкими по структурному состоянию и, соответственно, механическим свойствам и коррозионной стойкости свариваемого металла.

5. Предложено для сравнительного анализа структур характерных зон сварного соединения и свариваемого металла использовать четыре параметра: фазовый состав, загрязненность неметаллическими включениями, размер зерна, дисперсность и распределение карбидной фазы.

На защиту выносятся:

1.Результаты оценки механических свойств и коррозионной стойкости сварных соединений труб, выполненных ЭДС и ВЧС.

2.Методика ускоренной сравнительной оценки коррозионной трещиностойкости сварного соединения и основного металла труб.

3.Схема формирования структуры и результаты анализа микроструктуры характерных зон сварных соединений стали 13ХФА.

4.Результаты анализа распределения карбидов (карбонитридов) в свариваемом металле и в характерных зонах сварных соединений ВЧС.

5.Эталоны и характеристики макро и микроструктуры сварных соединений труб из низкоуглеродистых низколегированных сталей, полученных ВЧС, обеспечивающие высокую стойкость к коррозионно-механическому разрушению в наводороживающих средах.

Практическая значимость работы заключается в повышении механических и коррозионных свойств сварных соединений труб из низкоуглеродистых низколегированных сталей на основе совершенствования послесварочной термической обработки и методики контроля свойств соединений, которые представлены для практического внедрения следующими разработками:

- Предложено при изготовлении труб нефтяного сортамента вместо способа ЭДС использовать ВЧС, который обеспечивает более высокую стойкость со-

единений в H2S - содержащих средах;

- разработана методика ускоренной сравнительной оценки коррозионной трещиностойкости основного металла и сварных соединений труб;

-установлены характеристики и эталоны структур различных зон сварного соединения низкоуглеродистых низколегированных трубных сталей, обеспечивающие требуемые эксплуатационные свойства;

- разработаны эффективные режимы термической обработки сварных труб из стали 13ХФА, обеспечившие снижение потери пластичности при выдержке в H2S - содержащей среде (стандарт NACE ТМ 01-77) с 50 до 20% и повышение трещиностойкости (Kissc) с 37 до 65 МПа^м"2.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы были представлены и обсуждались на: Международной конференции «Физика прочности и пластичности материалов» (Тольятти 2003г.); научной конференции преподавателей и студентов ТГУ «Современная физика» (Тольятти 2004г.); Всероссийской научно-технической конференции «Современные тенденции развития автомобилестроения в России» (Тольятти 2004г.); первой международной конференции «Безопасность. Технология. Управление» (Тольятти 2005г.); Всероссийской научно-технической конференции «Теплофизические и технологические аспекты управления качеством в машиностроении» (Тольятти 2005г.); III Евразийской научно-практической конференции «Прочность неоднородных структур» (Москва 2006г.); Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Современные проблемы повышения эффективности сварочного производства» (Тольятти 2006г.); Международной конференции «Взаимодействие дефектов неупругие явления в твердых телах» (Тула 2007г.); Международной конференции «Прочность и разрушение материалов и конструкций» (Оренбург 2008г.); IV Евразийской научно-практической конференции «Прочность неоднородных структур» (Москва 2008г.); III Международной научно-практической конференции «Материалы в автомобилестроении» (Тольятти 2008г.); Международной научно-технической конференции «Пайка 2008» (Тольятти 2008г.).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 16 печатных работ, три из которых - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографического списка из 191 наименования. Изложена на 172 страницах компьютерного текста, в т.ч. 66 рисунков, 18 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приведен анализ отечественных и зарубежных исследований, определены современное состояние и перспективные направления в области повышения эксплуатационных свойств сварных нефтепроводных труб.

Основной причиной аварийности труб является коррозия внутренней поверхности и наиболее «слабым» элементом, обычно определяющим работоспособность стальных труб в агрессивных средах, является сварное

соединение. Из всех проявлении коррозионного разрушения более опасными являются водородное растрескивание (ВР) и сульфидное коррозионное растрескивание под напряжением (СКРН), возникновение которых инициируется атомарным водородом, диффундирующим в металл из коррозионной рабочей среды.

Вопросам сероводородной коррозии оборудования, используемого для добычи и транспортировки нефти посвящен ряд фундаментальных исследований, выполненных Ботвиной JI.P., Василенко И.И., Вороненко Б.И., Тоник A.A., Карпенко Г.В., Стекловым О.И., Саакиян JI.C., Тетюевой Т.В., Шрейфером A.B. Однако, данных о влиянии особенностей строения сварного соединения, как неравновесной и неоднородной системы, на развитие коррозионного разрушения недостаточно для решения задач повышения работоспособности соединений и необходимо проведение более детальных исследований, в частности, особенностей развития коррозионного разрушения в НгБ-содержащих средах сварных соединений.

В настоящее время отсутствует однозначная оценка влияния режимов послесварочной термической обработки и структуры сварных соединений на их склонность к коррозионно-механическому разрушению.

Рекомендуемые методики испытаний на ВР и СКРН (стандарт NACE) недостаточны для оценки развития повреждений в материале такой сложной неоднородной системы как сварная труба, требуется их дополнение специальными металлографическими и фрактографическими исследованиями, а также разработка более надежных методов ускоренных сравнительных испытаний на трещиностойкость основного металла и сварных соединений труб в условиях, приближенных к эксплуатационным.

Во второй главе приводятся сведения об исследуемых трубных сталях и методах специальных исследований, обосновывается выбор металлических материалов, способов сварки, режимов термической обработки, методов исследований и условий проведения экспериментов.

В качестве объектов исследований при решении задач повышения коррозионной стойкости сварных соединений нефтепромысловых труб использовали низкоуглеродистые низколегированные стали 09ГСФ и 13ХФА (ТУ1383-010-48124013-03), получившие широкое применение в трубном производстве. Эти стали обладают повышенной коррозионной стойкостью и хладостойкостью, упрочнены дисперсионными фазами (карбидами, нитридами) и предназначены для эксплуатации в H2S - содержащих средах. Листовой прокат этих сталей поставляют как в обычном исполнении (сталь 09ГСФ), так и с дополнительным субструктурным и фазовым упрочнением методом контролируемой прокатки (сталь 13ХФА). Химический состав и механические свойства материалов исследуемых труб (по данным изготовителя) приведены в табл. 1 и 2, плавки стали 13ХФА специально выбраны с резким отличием содержания углерода и серы.

Исследования и испытания проводили на прямошовных трубах из сталей 09ГСФ и 13ХФА, полученных методами ЭДС (ОАО "Челябинский трубный завод") и ВЧС (ОАО "Выксунский металлургический завод"). В настоящее время весь объем сварных нефтепромысловых труб производят этими двумя способами.

Таблица 1. Химический состав сталей

Сталь Условный № плавки Массовая доля элементов, % х 100

С Si Мп Р S Cr Ni Al Cu N Nb Ti V As

09ГСФ 1 8 56 56 1,0 0,2 2 2 4 0,2 0,5 2,2 1,1 7,6 0,2

2 9 60 57 0,8 0,2 1 1 4 0,3 0,8 2,7 1,4 8,1 -

13ХФА 3 5 31 51 1,0 0,1 55 2 4 0,2 0,7 1,3 0,4 5,0 0,2

4 10 28 57 0,6 0,3 56 4 3 0,6 0,6 2,1 0,3 4,6 0,3

5 10 25 60 0,7 0,3 56 2 5 0,2 0,6 2,8 0,3 4,6 0,2

Таблица 2. Механические свойства сталей

Сталь Условный № плавки ÖB, МП а От, МПа 5,% KCV(-40°C), Дж/см2

09ГСФ 1 567 516 27,3 207

2 576 503 26,2 204

13ХФА 3 580 455 27,0 225

4 620 475 29,0 169

5 610 520 25,4 163

Выбор методов и средств экспериментальных исследований основан на необходимости получения информации об изменении строения, механических и коррозионных свойств сварных соединений в зависимости от технологических особенностей процессов сварки и послесварочной термической обработки труб. В работе использовали следующие традиционные методы исследований:

- металлографический анализ, включающий световую микроскопию (на микроскопах ММ-6, фирмы «Leitz» и Axiotec, фирмы «Zeiss»); электронную микроскопию (растровый сканирующий электронный микроскоп SEM-505, фирмы «Philips») и количественный анализ распределения карбидной фазы (сканирующий зондовый силовой микроскоп SOLVER P-47PRD - с разрешающей способностью 10 нм);

- механические испытания на статическое растяжение и сплющивание (испытательные машины 1231У-10 и Н50КТ фирмы "Tinius Olsen") с регистрацией параметров акустической эмиссии (прибор АВН-3), на ударную вязкость (копер МК-30), на микротвердость (прибор BUEHLER LTD);

- фрактографический анализ изломов после механических, коррозионных испытаний и внецентренного отрыва (растровый сканирующий электронный микроскоп SEM-505, фирмы «Philips»);

- локальный рентгеноспектральный анализ распределения легирующих элементов в сварных соединениях (растровый сканирующий электронный микроскоп Superprobe-773, фирмы «Yeol»);

- коррозионные испытания на общую коррозию, водородное растрескивание (стандарт NACE TM 02-84) и сульфидное коррозионное

растрескивание под напряжением (стандарт NACE ТМ 01-77). Образцы, не разрушившиеся за 720 часов пребывания в агрессивной среде при напряжении о=0,8оо,2, дополнительно подвергали испытаниям на растяжение и определяли степень потери пластичности ^=(50 - 5)/5о, (8о и 5 - относительное удлинение до и после пребывания в коррозионной среде);

- оценка электрохимической активности поверхности характерных зон сварного соединения и основного металла на основе измерения электродных потенциалов (специальная установка).

Для получения сравнительных характеристик трещиностойкости основанного металла и сварных соединений труб предложена методика испытаний С-образных образцов, более соответствующая условиям эксплуатации труб (заявка на патент №2008/112072 от 28.03.2008). Образцы шириной 50 мм вырезали из труб и на их поверхности наносили полуэллиптический надрез длиной 15 мм, глубиной 3 мм, шириной 2 мм с радиусом менее 0,25 мм.

Рис. 1. Схема сплющивания образцов на испытательной машине

При этом использовали две схемы расположения надрезов: а) на одном образце - на поверхности шва, на другом - на поверхности основного металла; б) два параллельных идентичных надреза на одном образце (в сварном соединении и на основном металле). Вторая схема наглядно показывает сравнительное развитие разрушения в сварном соединении и основном металле в идентичных условиях. С-образные образцы стягивали шпильками для создания на поверхности растягивающих напряжений сг=0,8а02 и в таком состоянии выдерживали в H2S - содержащей среде в течение 720 часов (стандарт NACE ТМ 01-77). Образцы, не разрушившиеся при коррозионно-механических испытаниях, дополнительно подвергали сплющиванию с записью параметров акустического сигнала (рис. 1). Критерием начала движения трещины служил первый

дискретный всплеск сигнала акустической эмиссии, энергия которого вдвое превышала энергию сигнала от пластической деформации.

В третьей главе приведены описание и результаты сравнительного анализа структуры и свойств сварных соединений, полученных ЭДС и ВЧС. В литературе имеются сведения о технологии проведения сварочных работ, но нет данных о работоспособности и коррозионной стойкости в H2S - содержащих средах соединений труб, изготовленных этими способами сварки.

Исследования выполняли на трубах 0219x8 мм из стали 09ГСФ. Характер термодеформационного и физико-химического процессов при ЭДС и ВЧС различны и, соответственно, отличаются размеры, свойства и структура характерных зон соединений. Сварные соединения, полученные ЭДС, имеют большой объем наплавленного металла и значительной протяженностью зоны термического влияния. Для труб с толщиной стенки 8 мм ширина зон структурной неоднородности составляет 20 - 24 мм. Металл шва имеет структуру бейнитного типа с «островками» ферритных зерен, в объеме металла зоны сплавления преобладают ферритные зерна, возникновение которых связано с процессами обезуглероживания стали в области высоких температур; остальные объемы зоны термического влияния представлены феррито-перлитной структурой с постепенным (в направление к основному металлу) уменьшением размера зерен.

Особенности процесса высокочастотной сварки (сосредоточенный нагрев незначительного объема кромок трубной заготовки, высокие скорости нагрева и охлаждения) определяют появление в зоне сплавления и переходной зоне соединения смешанных мартенсито-бейнитных структур, а в зонах крупных и мелких кристаллов - феррито-перлитных структур, отличающихся на 1-2 балла по размеру зерна основного металла. Общая протяженность области структурной неоднородности для соединений, выполненных ВЧС, составляет 3- 4 мм, что в 6-8 раз меньше, чем в соединениях, полученных ЭДС.

Наличие в соединениях, выполненных ВЧС, неравновесных мартенсито-бейнитных структур требует проведения последующей термической обработки. Высокий отпуск при 700 °С обеспечил для металла характерных зон сварного соединения феррито-перлитную структуру с мелкими частицами карбидной фазы в феррите.

При испытаниях на СКРН (стандарт NACE ТМ 01-77) при напряжении а=0,8о0>2 образцы из основного металла и сварных соединений не разрушились (табл.3), что свидетельствует о высокой коррозионной стойкости. Для сварных соединений, полученных ЭДС, воздействие коррозионной среды и механических напряжений приводит к большей деградации структуры, что отражается в потере пластичности 4 (ВЧС-30%, ЭДС-70%) и ударной вязкости KCV -60 °С (ВЧС -46%, ЭДС - 77%).

Приведенные результаты позволяют рекомендовать сварные трубы, полученные ВЧС, для трубопроводных систем нефтяных месторождений с высокой агрессивностью среды, как более коррозионностойкие по сравнению с трубами, полученными ЭДС.

Таблица 3. Механические свойства основного металла и сварных соединений

труб из стали 09ГСФ.

№ плавки Способ сварки Место вырезки Механические свойства образцов* 8 8

без выдержки выдержка в Н28-содержащей среде с "о ° \ ' %

МПа МПа 5о,% КСУ -60 °С, Дж/см2 МПа °0,2, МПа 5,% КСУ -60 °с, Дж/см2

1 ВЧС Осн. мет. 566 519 27,1 191 483 425 25,8 141 5,0

Св. шов 583 523 24,4 194 592 567 17,2 104 30

2 эдс Осн. мет. 573 493 26,6 190 585 488 18,3 89 31

Св. шов 579 496 18,0 193 532 502 5,3 44 70

Средние значения выборки из пяти образцов

Четвертая глава посвящена изучению влияния послесварочной термической обработки на структуру и свойства соединений ВЧС.

Исследования проводили на патрубках, вырезанных из прямошовных труб 0219x8мм, изготовленных ВЧС на ОАО «ВМЗ» из рулонной стали 13ХФА производства ОАО «Северсталь». Сталь 13ХФА обладает более высокой коррозионной стойкостью по сравнению со сталью 09ГСФ и в последнее время нашла широкое применение для производства труб, транспортирующих Н25-содержащие среды.

Для изучения изменений структуры и свойств сварных соединений использовали следующие режимы: температуры нагрева - 680, 700, 720, 760, 780, 800, 860 и 920 °С, соответствующие высокотемпературному отпуску и нормализации; время выдержки - 30 мин; охлаждение на воздухе от температур нагрева и подстуживание на воздухе до 600 °С с последующим ускоренным охлаждением в воде (обозначен УО табл. 4).

Изменение структуры сварных соединений при термическом воздействии зависит от исходной структуры характерных зон соединения (вид структурных составляющих, равновесность их состояния, размер и распределение карбидной фазы), наличия деформационных и фазовых остаточных напряжений и однородности химического состава соединения.

Локальный рентгеноспектральный анализ состава основного металла и сварного соединения не выявил существенных отклонений в содержании таких элементов, как Сг, Мп и 81, что объясняется особенностями термического цикла ВЧС.

Металлографический анализ изменения структуры от температуры отпуска проводили для всех характерных зон сварного соединения и основного металла. Основной металл представлен мелкой феррито-перлитной структурой со средним

размером зерна 5-10 мкм. После сварки зона сплавления, переходная зона и частично зона крупных кристаллов характеризуются неравновесной структурой бейнитного типа. Отпуск сварных соединений уменьшает степень неравновесности и способствует образованию феррито-перлитной структуры (рис.3). Размеры зерна зоны сплавления, переходной зоны и зоны крупных кристаллов соответствуют основному металлу - 5-10 мкм (10-11 балл), в зоне мелких кристаллов средний размер зерна составляет 2-5 мкм (12 балл). Ширина всего соединения не превышает 3-4 мм, зоны сплавления — около 100 мкм.

Металл сварного соединения после отпуска 720 °С по характеру структуры и величине зерна практически наследует структуру основного металла. В области мелких кристаллов наблюдается даже двукратное уменьшение размера зерна по сравнению с основным металлом. Необходимо отметить, что высокий отпуск (720 °С) приводит к образованию в зоне сплавления и переходной зоне выделений цементита зернистой формы (рис 2,в и г), (в основном металле, где цементит в перлите имеет пластинчатую форму), что способствует повышению ударной вязкости и коррозионной стойкости соединения. Некоторая сфероидизация цементита в перлите основного металла при объемной термической обработке также положительно сказывается на коррозионных свойствах всей трубы (рис.2,б).

Нагрев сварных труб из стали 13ХФА, полученной контролируемой прокаткой, с температур выше 800 °С приводит к разупрочнению основного металла. Следовательно, нормализация при термической обработке сварных труб из низкоуглеродистых низколегированных листовых сталей, упрочненных термической или термомеханической обработками, не рекомендуется.

Результаты механических испытаний образцов на растяжение до и после выдержки в Н28 -содержащей среде при а = 0,8а0,2 (табл.4) показали значительное влияние термической обработки на чувствительность сварных соединений к коррозионно-механическим воздействиям. Наименьшее снижение пластичности соответствует отпуску при температуре 720 °С (рис.4). Повышение Е, при дальнейшем увеличении температуры отпуска, по-видимому, связано с выделением карбидных частиц по границам зерен и возникновением напряжений, обусловленных фазовым переходом. Следует отметить, что при ускоренном охлаждении в воде с температуры 600 °С систематически наблюдается снижение степени потери пластичности (рис.4, выделено темным), то есть повышается сопротивление коррозионному разрушению. Очевидно ускоренное охлаждение при отсутствии фазовых превращений позволяет создать на поверхности трубы (образца) остаточные напряжения сжатия, препятствующие развитию процессов электрохимического разрушения.

Фрактография изломов образцов после механических испытаний показала, что сварные соединения, не прошедшие отпуск, имеют более хрупкий характер разрушения и доля вязкой составляющей не превышает 50%. Наибольшая доля вязкого разрушения соответствует отпуску при 720 °С. Проведенная оценка чувствительности сварных соединений к электрохимическому воздействию (определение электродных потенциалов металла) также показала, что отпуск в области температур 700-740 °С обеспечивает большую устойчивость сварных соединений в используемой агрессивной среде.

Для получения дополнительных представлений о развитии замедленного разрушения в наводороживающей среде на основе разработанного метода испытаний С-образных образцов с контролируемым надрезом (см. рис. 1) определены характеристики трещиностойкости соединений и основного металла -коэффициент интенсивности напряжений в надрезе до (К]) и после выдержки в агрессивной среде (К^с) (рис.5).

Рис. 2 Структура цементита (х 10000): а - основной металл, исходное состояние; б - основной металл, отпуск 720 °С; в и г - сварное соединение, отпуск 720 °С.

13

Рис.3 Влияние температуры отпуска на изменение структуры переходной зоны сварного соединения (хЮОО): а - после сварки; б, в, г, д - отпуск при температурах 680, 720, 760 и 800 °С соответственно; е - основной металл.

^ Бет ТО 680 720 760 800^ |Би ТО 720^

С&арное соединение

Основной металл

Рис. 4 Влияние температуры отпуска на степень потери пластичности сварного соединения и основного металла при испытании на СКРН Ц - ускоренное охлаждение; П - обычное охлаждение

Таблица 4. Механические свойства основного металла стали 13ХФА и сварного соединения до и после выдержки в Н28-содержащей среде

Режим термической обработки До выдержки После выдержки в течение 720 ч Степень потери пластичности %

а», МПа МПа Оа.2 Ов 8о, % ов, МПа «Го,2, МПа О0.2 Св 5, %

Без ТО 544 523 444 460 0,81 0,83 24 20,3 535 534 480 486 м 0,9 16,3 10,0 32,1 50,7

Отпуск 680 °С 548 559 466 419 0,85 0,75 26 22,6 522 480 03 12^9 42^9

Отпуск 680 °С, УО 544 537 422 414 0,77 0,77 24 22,8 516 468 0^9 15/7 31Д

Отпуск 720 °С 520 534 400 411 0,76 0,77 24 22,2 518 510 471 470 № 0,9 18.0 17,5 25,0 21,2

Отпуск 720 °С, УО 544 525 389 383 0,71 0,72 28 22,5 512 466 оЗ 17^8 20Д

Отпуск 760 °С 471 506 396 372 0,84 0,73 25,3 24,0 512 440 щ> 29Д

Отпуск 760 °С, УО 483 511 400 368 0,82 0,72 25,9 24,2 485 420 0^8 пЭ ш

Отпуск 800 °С 460 485 360 370 0,78 0,76 30,7 26,1 434 394 0^ т 27Д

Отпуск 800 °С, УО 460 487 360 355 0,78 0,73 30,0 26,3 470 400 0^8 20$ 23^9

Примечание: числитель - основной металл; знаменатель -сварное соединение; УО - ускоренное охлаждение в воде с 600 °С

Трещиностойкость основного металла и сварных соединений в исходном состоянии (А, образцы №1 и 2, рис. 5) практически одинакова. Выдержка в Н28-содержащей среде резко уменьшает трещиностойкость основного металла (К.185с/К1=0,71 ) и особенно сварных соединений (К^с /К)=0,53), не прошедших термическую обработку. Термическая обработка позволяет значительно повысить стойкость соединения к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением. Наиболее высокую стойкость обеспечивает отпуск при 720°С (отношение К^с/К] возрастает до 0,92). Дальнейшее повышение температуры термической обработки приводит к снижению значения К138С, что, по-видимому, связано с изменением структуры и возникновением напряжений вследствие фазовых превращений.

V

К^МПа-м'2 .

80 -

А Б

Рис. 5. Влияние термообработки на трещиностойкость: А - исходные значения

(без выдержки в НгБ-содержащей среде); 1 - основной металл; 2 - сварное соединение; Б - выдержка в Н28-содержащей среде 720 часов при 0^=0,800,2; 3 -основной металл; 4, 5, 6, 7, 8 - сварное соединение без ТО и после отпуска 680 °С, ^ 720 "С, 760 °С и 800 °С соответственно; | | - основной металл; (_] - сварное соединение

В пятой главе рассматриваются принципы и возможности получения сварных соединений, имеющих коррозионную стойкость на уровне свариваемых сталей, и создание технологии ВЧС и послесварочной обработки, обеспечивающие необходимую структуру и свойства соединений. В основу разработки положено допущение, что сварное соединение должно состоять из структурных зон, которые по своим коррозионным свойствам соответствуют или превосходят свариваемый металл. Большое значение также имеет загрязненность сварных соединений неметаллическими включениями и общая протяженность как самого соединения, так и его отдельных зон.

Предложена схема формирования структуры сварных соединений однородных металлических материалов (рис. 6), на основе которой можно сделать определенные выводы о строении и структуре сварного соединения. Проводимые оценки основываются на данных о физико-химических характеристиках и

структуре свариваемого материала, технологических параметров сварочного процесса (вводимая удельная мощность, термодеформационный цикл сварки) и других характеристик внешних воздействий. По этой схеме сделан анализ структуры сварного соединения труб 0219x8мм из стали 13ХФА, полученных при следующих режимах ВЧС: мощность индуктора Р=720 кВт, скорость сварки V=24 м/мин, расстояние от индуктора до точки схождения кромок 320 мм, величина усадки 5 мм.

Структурное состояние зон сварного соединения оценивали по основным параметрам, определяющим коррозионную стойкость: фазовый состав; загрязненность и распределение неметаллических включений; размер зерна; дисперсность и распределение карбидной фазы.

Загрязненность сульфидными включениями основного металла и сварных соединений оценивали по фрактографии изломов при внецентренном отрыве в области повышенной ликвации. Исследование проводили на образцах до и после выдержки 96 часов в НгБ-содержащей среде (стандарт NACE ТМ 02-84). Зарождение и развитие водородных трещин происходит не равномерно, а локализуются в местах скопления сульфидных включений. В металле зоны сплавления соединения наблюдается сульфидные включения меньшего размера по сравнению со свариваемым металлом количество и соответственно меньшая концентрация водородных трещин и более вязкий излом, что обусловлено особенностями ускоренной кристаллизации, перемешиванием и частичным выдавливанием жидкого металла при ВЧС.

Для получения представлений об условиях формирования структуры характерных зон сварного соединения сделан расчет изменений температурного поля в процессе нагрева и охлаждения, (термический цикла ВЧС) труб 0219x8 мм и изменения температур по периметру трубы (рис 7).

Термические я фазовые калряжешп

М «ч

ргоксхга

Фнз.-хиы. свойства

Структура свариваемого металла

Внешнее силовое воздействие Изыеяеове химсостава

JK 1

Превраще- Прекраще-

ния при яыреве ния при ожяэзеяин

Вводимая удваьни мощность

Терьшчессий англ сварки

/

Структура сварааго соезннапя,

получении сваркой

Термический обработок

СязовсЙ

ции обработка

Структурные яздевеяяж

пря обработке сваряого соедяаеят

Мех-

C5CKCTS2

Струяура я свойства свариваемою матерюза (исходное состояние)

Формирование стругтуры еря скарке

Фяз.-хнм. свойства

Структура сварного соезннеюп

Фори^оваяве Структура я оовлп

структуры при сваряого св<имевия

воаесвароч- (конечное состояи») воя обработке

Рис. 6. Схема формирования структуры сварного соединения.

Распределение температур после сварки принято в виде нормального закона распределения вероятностей; константы, характеризующие особенности распределения тепла для данного процесса, определены по размеру сварного

соединения (отличие структуры), которое соответствует минимальной температуре фазового превращения (методика Ю.Н. Скачко). Область нагрева до критических температур металла соединения незначительна и для температурного интервала от 1500 до 400 °С составляет менее Змм. Термический цикл сварки кратковременный: нагрев до 1500 °С происходит в течение 0,6 с, время охлаждения до 400°С составляет 6 с; скорости охлаждения металла различных зон сварного соединения находятся в пределах от 200 до 20 "С/с, в интервале температур 800-500 °С - 80 °С/с.

В соответствии с термокинетическими диаграммами распада аустенита сталей, близких по химическому составу стали 13ХФА, при таких скоростях охлаждения в сварном соединении должны формироваться неравновесные мартенсито-бейнитные структуры, что и показал металлографический анализ металла зоны сплавления, переходной зоны и частично зоны крупных кристаллов. При последующем высоком отпуске эти структуры трансформируются в феррито-перлитные с зернистой формой цементита.

т,°с Т,°с

Рис. 7. Изменение температуры при сварке ВЧС труб 0219x8 мм из стали

13ХФА. а- по профилю трубы, б- по времени (термический цикл сварки).

Сталь 13ХФА, полученная контролируемой прокаткой, характеризуется средним размером зерна 5-10 мкм (12 балл) и дополнительным упрочнением мелкодисперсными карбидами и карбонитридами хрома, ванадия и ниобия. В сварных соединениях, полученных ВЧС, размер зерна в зоне сплавления, переходной зоне и в зоне крупных кристаллов практически соответствует величине зерна основного металла (11-12 балл), а в зоне мелких кристаллов дополнительно уменьшается до 13 балла. Сохранение мелкого зерна обусловлено кратковременным термическим циклом сварки и, соответственно, значительной скоростью прямого и обратного а<->у превращений, а также торможением роста аустенитного зерна мелкими частицами карбидной фазы.

Имеющиеся в стали 13ХФА карбиды и карбонитриды ванадия, ниобия и хрома обладают высокой устойчивостью к коалесценции, короткий термический цикл ВЧС не приводит к существенному укрупнению, а тем более к растворению этих устойчивых фаз. Сравнительный анализ распределения по размерам

карбидных и карбонитридных частиц в различных зонах сварного соединения и в основном металле проведен на сканирующем зондовом микроскопе SOLVER Р-47 PRO. Характер поверхности переходной зоны и зоны мелких кристаллов при стандартном травлении (3-5%-ный спиртовой раствор HNO3) приведен на рис.8.

Рис.8. Поверхность сварного соединения: а - на расстоянии 500 мкм от центра шва; б - на расстоянии 1200 мкм от центра шва.

В качестве показателя количественной сравнительной оценки размеров карбидов в основном металле и в зонах сварного соединения приняли количество карбидов (в %) с площадью менее 0,1 мкм2. Все зоны сварного соединения идентичны основному металлу по величине карбидов, что обусловлено особенностями термического цикла ВЧС (рис. 9), отпуск при температуре ниже 720 °С не приводит к укрупнению карбидных частиц.

Особенности эксплуатации нефтепроводных систем предъявляют высокие требования к коррозионной стойкости сварных соединений и предопределяют разработку дополнительных критериев оценки эксплуатационной надежности этих систем. Нами предлагается в качестве таких критериев использовать эталонные структуры сварного соединения, несоответствие которым является отбраковочным признаком. Эталоны структур разработаны на основе проведенных исследований и соответствуют структурному состоянию сварного соединения, имеющему наиболее высокие коррозионные и механические свойства.

Структуру сварного соединения предлагается оценивать на двух масштабных уровнях: по макро- и микроструктуре соединения. Макроуровень определяет соответствие эталону макроструктуры сварного соединения и предусматривает оценку геометрических характеристик всего соединения и его зон, расположения волокон в сварном соединении, наличия грубых сварочных дефектов (поры, трещины, непровары) и нестыковку кромок. Наличие отклонений от принятых параметров макроструктуры свидетельствуют о грубых нарушениях применяемой технологии формовки и сварки труб. Микроуровень определяет соответствие с эталоном структуры характерных зон сварного соединения.

а

б

г

19

100 95

П Й 87 в '"1 " и » 89

• II 'IЛ

П----ш -^ШЛ---о ---Ох^з—^—1=:—

а 6

Рис. 9 Количество карбидов со средней площадью менее 0,1 мкм2, в % : О - основной металл; Щ - зона сплавления; И - на расстоянии 500 мкм от центра шва; 0 - на расстоянии 1200 мкм от центра шва. а - без ТО; б - отпуск

720 °С.

Для труб среднего диаметра (100-500 мм) и толщина стенки от 5 до 12 мм из низколегированных низкоуглеродистых сталей предлагаются следующие требования к эталонам макро- и микроструктуры сварных соединений ВЧС.

Характеристика макроструктуры:

- размер сварного соединения в средней части должен находиться в пределах от 0,2 до 0,6 от толщины стенки трубы;

- ширина зоны сплавления не более 0,15 - 0,30 мм;

- изгиб волокон, выходящих на поверхность должны составлять 30-60°;

- травимость сварного соединения должна быть близкой основному металлу и в соединениях отсутствовать ярко выраженные светлая или темная полосы;

- грубые сварочные дефекты недопустимы (ТУ на поставку труб).

Эталоны микроструктуры сварного соединения труб из стали 13ХФА

созданы для двух структурных состояний соединений: непосредственно после сварки и после последующего отпуска при 720 °С, который обеспечил значительное соответствие структур сварного соединения и свариваемого металла (рис. 10).

Характеристика микроструктуры:

- структура феррито-перлитная;

- перлит мелкопластинчатый или с зернистой формой цементита;

- размер зерна в зоне сплавления, в переходной зоне и зоне крупных кристаллов не менее 10 балла, в зоне мелких кристаллов не менее 11 балла;

- загрязненность сульфидными и другими включениями на уровне основного металла, но ниже 2 балла;

- дисперсность частиц карбидной и карбонитридной фаз должна соответствовать основному металлу или требованию, что более 90% частиц имеют среднюю площадь менее 0,1 мкм2.

Рис. 10. Эталоны структуры характерных зон сварного соединения труб из стали 13ХФА после отпуска 720°С хЮОО: а - зона сплавления; б - переходная зона; в - зона крупных кристаллов; г - зона мелких кристаллов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Сварные соединения труб ВЧС более устойчивы к коррозионно-механическому разрушению по сравнению с соединениями ЭДС. При выдержке в коррозионной среде (стандарт NACE ТМ 01-77) сварные соединения труб из стали 09ГСФ соответственно имеют значения по потери пластичности (ВЧС -30%, ЭДС - 70%) и ударной вязкости KCV - 60 °С (ВЧС - 46%, ЭДС - 77%), что обусловлено различиями размеров, строения и структуры характерных зон этих соединений.

2. ВЧС прямошовных труб из сталей 09ГСФ и 13ХФА в зоне сплавления и промежуточной зоне сварного соединения формирует мартенсито-бейнитные структуры протяженностью до 1 мм. Высокотемпературный отпуск приводит к образованию в этих зонах структуры сорбита отпуска с зернистой формой цементита и высокой коррозионной стойкостью.

3. Отпуск при температуре 720 °С труб из стали 13ХФА позволил для сварных соединений уменьшить потери пластичности при выдержке в H2S -содержащей среде (стандарт NACE ТМ 01-77) с 50 до 20% и повысить трещиностойкость (Kissc) с 37 до 65 МПа-м1/2. Более высокие значения коррозионной стойкости обеспечивает двухстадийное охлаждение после отпуска (720-600 °С - воздух, 600 °С - вода)

4. Предложенный способ ускоренных испытаний образцов с нанесением дозированных надрезов дает более наглядное и корректное представление о трещиностойкости сварных соединений и основного металла по сравнению с используемыми способами испытаний на СКРН (NACE ТМ 01-77).

5. Короткий по времени термический цикл ВЧС обеспечивает в сварных соединениях наследование структуры свариваемого металла.

6. Показано, что сварные соединения труб из стали 13ХФА, имеющие феррито-перлитную структуру, с размером зерна более 10 балла, высокую дисперсность карбидных выделений (90% частиц с площадью менее 0,1 мкм2) и загрязненность металлическими включениями менее 2 балла, обладают коррозионной стойкостью на уровне основного металла.

7. Использование предложенных требований к структуре и разработанных эталонов макро- и микроструктуры сварных соединений повышает уровень контроля качества сварных соединений.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Платонов С.Ю. Выбор режимов термической обработки нефтепромысловых труб / С.Ю. Платонов, JI.M. Выбойщик //Сборник тезисов международной конференции «Физика прочности и пластичности материалов». -Тольятти: ТГУ, 2003. - С. 2.60

2. Платонов С.Ю. Сравнительный анализ структуры и свойств прямошовных труб, полученных электродуговой сваркой под слоем флюса и высокочастотной сваркой / С.Ю. Платонов, В.В. Масаков, J1.M. Выбойщик // Сборник тезисов международной конференции «Физика прочности и пластичности материалов». -

Тольятти: ТГУ, 2003. - С. 3.5

3. Выбойщик Л.М. Анализ структуры и свойств сварного шва труб с повышенной коррозионной стойкостью и ударной вязкостью / Л.М. Выбойщик , В.В. Масаков // Сборник трудов научной конференции преподавателей и студентов Тольяттинского государственного университета «Современная физика» - Тольятти: ТГУ, 2004. - С. 11-15

4. Платонов С.Ю. Получение сварных труб с повышенной коррозионной стойкостью и ударной вязкостью / С.Ю. Платонов, В.В. Масаков, Л.М. Выбойщик // Сборник трудов всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Современные тенденции развития автомобилестроения в России». - Тольятти: ВАЗ, 2004. - С. 91-98.

5. Выбойщик Л.М. Повышение надёжности трубопроводов / Л.М. Выбойщик, В.В. Масаков // Сборник трудов первой международной конференции «Безопасность. Технологии. Управление». - Тольятти: ТГУ, 2005. - С. 318-323

6. Платонов С.Ю. Повышение качества сварных соединений при электродуговой сварке / С.Ю.Платонов, В.В. Масаков, Л.М. Выбойщик // Сборник трудов всероссийской научно-технической конференции с международным участием посвященной 90-летию А.Н. Резникова «Теплофизические и технологические аспекты управления качеством в машиностроении». - Тольятти: ТГУ, 2005. - С. 63-64

7. Лучкин P.C. Повышение однородности структуры и свойств сварного соединения труб нефтяного сортамента / P.C. Лучкин, Л.М. Выбойщик // Сборник трудов всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Современные проблемы повышения эффективности сварочного производства», - Тольятти: ТГУ, 2006.1 часть. - С. 134-140.

8. Лучкин P.C. Выбор вида термической обработки труб из стали 13ХФА после сварки методом ТВЧ / P.C. Лучкин, Л.М. Выбойщик // Сборник трудов всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Современные проблемы повышения эффективности сварочного производства». -Тольятти: ТГУ, 2006. II часть - С. 93-96.

9. Лучкин P.C. Выбор режима термической обработки труб из стали 13ХФА после сварки методом ТВЧ / P.C. Лучкин, Л.М. Выбойщик // Сборник трудов всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Современные проблемы повышения эффективности сварочного производства». -Тольятти: ТГУ, 2006. II часть - С. 97-102.

Ю.Выбойщик Л.М. Структурный фактор коррозионно-механической прочности сварных соединений нефтепромысловых труб / Л.М. Выбойщик, P.C. Лучкин, С.Ю. Платонов // Сварочное производство. - 2008. - №6. - С. 12-16.

11.Выбойщик Л.М. Механизм разрушения областей структурной неоднородности / Л.М. Выбойщик, P.C. Лучкин, С.Ю. Платонов // Тезисы докладов XI Международной конференции «Взаимодействие дефектов и неупругие явления в твердых телах». - Тула: ТулГУ, 2007. - С. 63.

12.Выбойщик Л.М. Повышение коррозионно-механической прочности сварных нефтепромысловых труб / Л.М. Выбойщик, P.C. Лучкин, С.Ю. Платонов // Материалы V Международной конференции «Прочность и разрушение материалов и конструкций». - Оренбург: ОГТУ, 2008. - Т. 2. - С. 273-280.

13. Выбойщик J1.M. Механическое и коррозионное разрушение областей структурной неоднородности / J1.M. Выбойщик, P.C. Лучкин, С.Ю. Платонов // Тезисы докладов IV Евразийской научно-практической конференции «Прочность неоднородных структур». - Москва: МИСиС, 2008. - С. 33.

14.Способ испытания труб на коррозионную стойкость. Заявка на получение патента №2008112072 от 28.03.2008 // P.C. Лучкин, М.А. Выбойщик, Л.М. Выбойщик, С.Ю. Платонов.

15. Выбойщик Л.М. Обеспечение прочностных и коррозионных свойств сварных соединений нефтепромысловых труб на уровне свариваемого металла / Л.М. Выбойщик, P.C. Лучкин, // Известия Самарского научного центра РАН, специальный выпуск «Технология управления организацией. Качество продукции и услуг» - Самара: Издательство Самарского научного центра РАН, 2008. -Выпуск 9.-С. 19-21.

16. Выбойщик Л.М. Исследование структуры, механических и коррозионных свойств сварных соединений в зависимости от режимов термической обработки / Л.М. Выбойщик, P.C. Лучкин, С.Ю. Платонов // Деформация и разрушение металлов. - 2009. - №3. - С.24-29.

Подписано в печать 20.04.2009. Формат 60x84/16 Печать оперативная. Усл.п.л. 1. Уч.-изд.л. 1.16 Тираж 120 экз

Тольяттинский государственный университет Тольятти, Белорусская, 14

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Механизмы и кинетика разрушения сварных труб из низколегированных низкоуглеродистых сталей в условиях эксплуатации.

1.1. Основные причины разрушения нефтепроводных систем.

1.2. Особенности коррозионно-механического разрушения сварных труб в нефтепромысловых средах.

1.2.1. Коррозионное разрушение феррито-перлитных сталей в Н28 и С02-содержащих средах.

1.2.2. Влияние водорода на свойства сталей и представления о развитии водородного разрушения.

1.2.3. Влияние структурного и фазового состояния феррито-перлитных сталей на развитие процессов коррозионного разрушения в Н и СОг-содержащих средах.

1.2.4. Влияние примесных и легирующих элементов на поведение сталей в сероводородсодержащих средах.

1.3. Современные технологии изготовления сварных нефтепромысловых труб.

1.3.1. Основные способы сварки труб.

1.3.2. Термическая обработка сварных соединений.

1.4. Коррозионно-механическое разрушение сварных соединений низкоуглеродистых низколегированных сталей в сероводородсодержащих средах.

1.5. Экспериментальные методы оценки коррозионной стойкости сварных соединений.

1.6. Задачи исследований.

ГЛАВА 2. Объекты и методы исследований.

2.1. Выбор сталей, методов сварки и режимов термообработки.

2.2. Методы и оборудование для экспериментальных исследований.

2.2.1.Анализ микроструктуры и неметаллических включений.

2.2.2. Оценка механических свойств.

2.2.3.Оценка чувствительности металла сварных соединений к коррозионно-механическому воздействию.

2.2.4. Методы коррозионных испытаний.

2.2.5. Сравнительные испытания на трещиностойкость.

ГЛАВА 3. Сравнительный анализ структуры и свойств сварных соединений труб, полученных ЭДС и ВЧС.

3.1. Структура сварных соединений.

3.2. Механические и коррозионные свойства сварных соединений.

ГЛАВА 4. Влияние термической обработки на структуру и свойства сварных соединений, полученных ВЧС

4.1. Формирование структуры сварных соединений стали 13ХФА при термической обработке.

4.2. Механические свойства сварных соединений стали 13ХФА и фрактрография изломов.

4.3. Зависимость электрохимической активности поверхности металла сварных труб от термического и силового воздействий.

4.4. Характеристики трещиностойкости основного металла и сварных соединений.

ГЛАВА 5. Обеспечение высокой коррозионной стойкости сварных соединений труб из сталей 1ЗХФА.

5.1. Сравнительный анализ загрязненности сульфидами марганца основного металла и сварного соединения.

5.2. Определение структуры зон сварного соединения по термическому циклу сварки.

5.3 Влияние свариваемого металла и термического цикла сварки на структурные особенности сварного соединения.

5.4 Требования к структуре и эталоны структуры сварного соединения ВЧС, обеспечивающие высокую хладостойкость и коррозионную стойкость в Н28-содержащей среде.

Длительность эксплуатации трубопроводов России (средний срок, службы более 12. 15 лет), ускоренные темпы развития нефтяной и газовой промышленности предъявляют повышенные требования к качеству, надежности и долговечности нефтегазового оборудования.

Нефть и нефтепродукты современных месторождений характеризуются наличием значительного количества газов (кислорода, углекислого газа, сероводорода) и воды, что осложняет эксплуатацию оборудования процессами чхимической, электрохимической коррозии и коррозионно-механического разрушения материала промысловых и магистральных труб. Продолжительность работы нефтепроводных коммуникаций ниже нормативных значений и масштабы материальных и экологических потерь вследствие аварий значительны.

Весьма тревожно и состояние существующих магистральных нефтепроводов. Возрастающий объем действующих трубопроводов, отработавших нормативный срок, является одной из главных причин увеличения количества аварий [1].

Сварные трубы нефтяного сортамента успешно конкурируют с цельнотянутыми. Их основные преимущества: низкая себестоимость, размерная стабильность и более высокая коррозионная стойкость основного металла, обусловленная расположением зоны повышенной ликвидации в центре стенки трубы. Однако, неоднородность структуры и свойств, характерные для сварных соединений часто приводят к локализации коррозионного разрушения и определяют продолжительность безаварийной эксплуатации сварных труб.

Повышенная агрессивность сред в нефтяных скважинах и связанные с этим жесткие условия эксплуатации трубопроводов предъявляют основные требования к прочности сварных труб нефтяного сортамента, их хладостойкости и высокой стойкости к воздействию различных агрессивных сред. Наличие сварных соединений в конструкциях, работающих в таких условиях, усложняет решение проблем, связанных с обеспечением необходимой коррозионной стойкости трубопроводов ввиду отсутствия обоснованных рекомендаций по выбору материалов свариваемых труб, оптимальной технологии сварки, последующей обработки и контроля соединений.

Традиционные стали, применяемые в современных условиях добычи и транспортировки нефти и газа, практически не позволяют обеспечить требуемые прочностные и коррозионные характеристики конструкций. Трубная промышленность начинает широко использовать новые коррозионностойкие низкоуглеродистые низколегированные стали, полученные контролируемой прокаткой, с высоким уровнем прочностных и пластических свойств. Однако, свойства сварных соединений остаются значительно ниже соответствующих характеристик свариваемого металла. Это требует разработки современной технологии сварки и последующей обработки труб из малолегированных сталей повышенной прочности и коррозионной стойкости с целью формирования сварных соединений близких по эксплуатационным характеристикам основному металлу.

Целью настоящей работы является повышение механических свойств и коррозионной стойкости сварных соединений труб из низколегированных низкоуглеродистых сталей в нефтепромысловых средах.

6. Основные выводы по работе

1. Сварные соединения труб ВЧС более устойчивы к коррозионно-механическому разрушению по сравнению с соединениями ЭДС. При выдержке в коррозионной среде (стандарт NACE ТМ 01-77) сварные соединения труб из стали 09ГСФ соответственно имеют значения по потери пластичности ВЧС - 30%, ЭДС - 70% и ударной вязкости KCV - 60 °С (ВЧС -46%, ЭДС - 77%), что обусловлено различиями размеров, строения и структуры характерных зон этих соединений.

2. ВЧС прямошовных труб из сталей 09ГСФ и 13ХФА в зоне сплавления и промежуточной зоне сварного соединения формирует мартенсито-бейнитные структуры протяженностью до 1 мм. Высокотемпературный отпуск приводит к образованию в этих зонах структуры сорбита отпуска с зернистой формой цементита и высокой коррозионной стойкостью.

3. Отпуск при температуре 720 °С труб из стали 13ХФА позволил для сварных соединений уменьшить потери пластичности при выдержке в H2S -содержащей среде (стандарт NACE ТМ 01-77) с 50 до 20% и повысить

1 /О * трещиностойкость (Kissc) с 37 до 65 МПа-м Более высокие Значения коррозионной стойкости обеспечивает двухстадийное охлаждение после отпуска (720-600 °С - воздух, 600 °С - вода)

4. Предложенный способ ускоренных испытаний образцов с нанесением дозированных надрезов дает более наглядное и корректное представление о трещиностойкости сварных соединений и основного металла по сравнению с используемыми способами испытаний на СКРН (NACE ТМ 01-77).

5. Короткий по времени термический цикл ВЧС обеспечивает в сварных соединениях наследование структуры свариваемого металла.

6. Показано, что сварные соединения труб из стали 13ХФА, имеющие феррито-перлитную структуру, с размером зерна более 10 балла, высокую дисперсность карбидных выделений (90% частиц с площадью менее 0,1 мкм ) и загрязненность металлическими включениями менее 2 балла, обладают коррозионной стойкостью на уровне основного металла.

7. Использование предложенных требований к структуре и разработанных эталонов макро- и микроструктуры сварных соединений повышает уровень контроля качества сварных соединений.

1. Патон Б.Е. Современные направления повышения прочности и ресурса сварных конструкций / Б.Е. Патон //Автоматическая сварка. 2000. №9-10. С 39.

2. Исламов Ф. И. Аварийный ремонт промысловых трубопроводов / Ф.И. Исламов, Х.А. Азметов, P.C. Гумеров и др. М.: ВНИИОЭНГ Обзор. Инф. Сер. «Нефтепромысловое дело», 1989. - 34 с.

3. Гильмутдинов A.B. Анализ коррозионного состояния трубопроводов Арланского месторождения. Проблемы сокращения объемов воды при добычи нефти / A.B. Гильмутдинов, C.B. Дорофеев, A.A. Каткова // Сб. науч. тр. БашНИПИнефть. Уфа, 1997.

4. Завьялов В.В. Проблемы эксплуатационной надежности трубопроводов на поздней стадии разработки месторождлений / В.В. Завьялов — М.: ОАО «ВНИИО-ЭНГ», 2005. 322 с.

5. Коршак A.A. Обеспечение надежности магистральных трубопроводов / A.A. Коршак, Г.Е. Коробков, В.А. Душин и P.P. Набиев Уфа, ДизайнПолиграфСервис, 2000. - 170 с.

6. Клюк Б.А. Прочность и ремонт участков магистральных трубопроводов в Западной Сибири / Б.А. Клюк, В.В. Стоянов, Г.Н. Тимербулатов М.: Машиностроение, 1994. — 120 с.

7. Astafiev V.l. Influence of microstructure and nonmetallic inclusions on sulfide stress corrosion cracking in low-alloy steels / V.l. Astafiev, S.V. Artamoshkin and T.V. Tetjueva // fat. 1. Press. Vessels and Piping. 1993. Vol. 55. №1. P.243-250.

8. Ботвина JI. P. Кинетика разрушения конструкционных материалов /

9. Л.Р. Ботвина-М: Наука, 1989.

10. Ботвина JI. Р. Закономерность повреждаемости низколегированных сталей в коррозионно-активных сероводородсодержащих средах / Л.Р. Ботвина, Т.В. Тетюева, С.А. Крупнин//Физико-химическая механика материалов. 1990. № 2. С. 27-33

11. Ботвина JL Р. Влияние зоны пластической деформации на фрактальные свойства поверхности излома / JI.P. Ботвина, A.B. Иоффе, Т.В. Тетюева // МиТОМ. 1997. №7. С. 21-25.

12. Тетюева Т.В. Стадийность множественного разрушения низколегированных сталей в среде сероводорода / Т.В. Тетюева, Л.Р. Ботвина, A.B. Иоффе // МиТОМ. 1998. №2. С. 14 22.

13. Василенко И.И. Коррозионное растрескивание сталей / И.И. Василенко, Р.К. Мелехов — К.: Наук, думка, 1977.

14. Стеклов О.И. Испытания сталей и сварных соединений в наводорожи-вающих средах / О.И. Стеклов, Н.Г. Бодрихин, В.М. Кушнаренко и др. М.: Металлургия, 1992.

15. Карпенко Г.В. Коррозионное растрескивание сталей / Г.В. Карпенко, И.И. Василенко К.: Техниса, 1971.

16. Саакиян Л.С. Защита нефтепромыслового оборудования от коррозии / Л.С. Саакиян, А.П. Ефремов М.: Недра, 1982.

17. Сокол А .Я. Структура и коррозия металлов и сплавов: Атлас. Справ, изд. / А .Я. Сокол, Е.А. Ульянин, Э.Е. Фельдгандлер и др. М.: Металлургия, 1989.

18. Шрейдер A.B. Влияние водорода на нефтяное и химическое оборудование / A.B. Шрейдер, И.С. Шпарбер , Ю.И. Арчаков М.: Машиностроение, 1976.

19. Смяловски М. Влияние водорода на свойства железа и его сплавов / М. Смяловски // Защита металлов. 1967. Т. 3. №3. С. 267-277.

20. Smialowski М. Hydrogen in steel / М. Smialowski Oxford: Pergamon Press, 1952.

21. Иофа З.А. Влияние сероводорода,ингибитора и pH среды на скорость электрохимических реакций и коррозию железа / З.А. Иофа, Кам Фан Лыонг // Защита металлов. 1974. Т. 10. №3. С.300-303.

22. Полякова A.A. Защита от водородного износа в узлах трения / A.A. Поляков М: Машиностроение, 1980.

23. Белоглазов С.М. Наводороживание стали при электрохимических процессах / С.М. Белоглазов Л.: Изд - во ЛГУ, 1975.

24. Карпенко Г.В. Влияние водорода на свойства стали / Г.В. Карпенко, В.И. Крипякевич М: Металлургия, 1962.

25. Стеклов О.И. Прочность трубопроводов в коррозионных средах / О.И. Стеклов, К.Д. Басиев, Т.С. Есиев Владикавказ: РИИП, 1995.

26. Popperling R. Einflu groen der H induzierten Spannun- gri 3korrosion bei niedriglegierten Stahlen / R. Popperling, W. Schwenk // Werkst. Und Korros. 1980. 31. № l.P. 15-20.

27. Сухотин A.M. Физическая химия пассивирующих пленок на железе / A.M. Сухотин Л.: Химия, 1989.

28. Галактионова H.A. Водород в металлах / H.A. Галактионова М.: Машиностроение, 1970.

29. Ikeda A. In: Second Intern. Congr. On Hydrogen in Metals / A. Ikeda, Y. Morita, F. Terasaki // 6-1 l/VI/1977. Paris. 1977.

30. Ikeda A. In: Proc. Intern.Corrosion Forum / A. Ikeda, M. Ueda, S. Mukai // Corrosion-85. Massathysets. 1985. P. 29

31. Астафьев В.И. Оценка склонности сталей к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением / В.И. Астафьев, Д.Ю. Рагузин, Т.В. Тетюева, П.С. Шмелев // Зав. лаборатория. 1994. №1. С. 37-40.

32. ГутманЭ.М. Защита трубопроводов нефтяных промыслов от сероводородной коррозии / Э.М. Гутман, М.Д. Гетманский, О.В. Клапчук и др. -М.: Недра, 1988.

33. Кузнецов В.П. Механизм углекислотной коррозии газопромыслового оборудования / В.П. Кузнецов // РНТС. Сер. Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности. ВНИИОЭНГ, 1976. №11.С. 6-10.

34. Маркин А.Н. Исследование углекислотной коррозии стали в условиях осаждения солей / А.Н. Маркин, Н.Е. Легезин // Защ. мет. 1993. 29. №3. С. 452-459.

35. Гоник A.A. Коррозия нефтепромыслового оборудования и меры ее предупреждения / A.A. Гоник-М.: Недра, 1976.

36. Кузнецов В.П. Некоторые особенности углекислотной коррозии оборудования газоконденсатных и газовых скважин в жесткой пластовой воде / В.П. Кузнецов // РНТС. Сер. Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности. ВНИИОЭНГ, 1979. №1. С. 19-24

37. Назаров A.A. Сульфидное коррозионное растрескивание стали и способы ее защиты / A.A. Назаров //Защ. мет. 1992. 28. №4. С. 531 -544

38. Шпарбер И.С. Сульфидное растрескивание и борьба с ним в нефтегазодобывающей промышленности / И.С. Шпарбер М: ВНИИОЭНГ, 1970

39. Duncan G. Enhanced recovery engineering including well design, completion and production practices / G. Duncan // World Oil. 1994. XI. Vol. 215. №11. P. 63-66

40. Grobner P.J. Development of higher strength H2S-resistant steels for oil field applications / P.J. Grobner, D.L. Sponseller, W.W. Cias // Mater. Perform. 1975. 14.6. P. 35-43

41. Lee T.D. Effect of hydrogen on fracture of U-notched spicemens of spheriodized AISI 1095 steel / T. D. Lee, T. Goldenberg, J. P. Hirth // Metallurgical Transactions A. 1979. V. 10A. №2. P. 199-208.

42. Lin J. K. The effect of hydrogen on the initiation of shear localization in plain-carbon steels / J.K. Lin, R.A. Oriani // Acta Metallurgica. 1983. V. 31 №7. P.1071-1077

43. Reddy K.G. Hydrogen embrittlement of maraging steel / K.G. Reddy, S. Arumugam, T.S. Lakshmanan // Journal of material science. 1992. V. 27. №19. P.5159-5162.

44. Chen S. Hydride formation and decomposition in electrically chargedmetastable austenitic stainless steel / S. Chen, M. Gao, R.P. Wei // Metallurgical and Material Transactions. A., 1996. V.27A. №1. P. 29-40. •

45. Uwakweh O. N. C. Morphology and aging of the martensite induced by cathodic charging of high-carbon austenitic steels / O.N.C Uwakweh, J. M. R. Genin //Metallurgical Transactions. A., 1991. V. 22A. №9. P. 1979- 1991.

46. Yang Q. Critical hydrogen charging conditions for martensite transformation and surface cracking in type 304 stainless steel / Q. Yang, L.J. Qiao, S. Chiovelli and J.L.Luo //Scripta Materialia. 1999. V40. №11. P. 1209-1214.

47. Hirth J.P. Effects of hydrogen on the properties of iron and steel / J.P. Hirth // Metallurgical transactions. A., 1980. V. 11A. P. 861-890.

48. Иоффе A.B. Механизм разрушения трубных сталей в сероводород-содержащих средах: дис. канд. техн. наук / А.В. Иоффе Тольятти, 2000. - 136с.

49. Chen X. The kinetic and micromechanics of hydrogen-assisted cracking in Fe-3 pet Si single crystal / X. Chen, W.W. Gerberich // Metallurgical Transactions — A., 1991. Vol. 22A. №1. P.59-71.

50. Тетюева Т.В. Закономерности сульфидной коррозии низколегированных трубных сталей / Т.В. Тетюева, П.С. Шмелев, М.С. Рыхлевская // Нефтяное хозяйство. 1993. №6.

51. Nair S.V. A plastic flow induced fracture theory of Kissc / S.V. Nair, J.K. Tien // Metallurgical and Material Transactions A. 1985. Vol. 16A. N12. pp. 23332340.

52. Jani S. A mechanistic study of transgranular stress corrosion of type 304 stainless steel / S. Jani, M. Marek, R.F. Hochman, E.I. Meletis // Metallurgical Transactions A., 1991. Vol. 22A. №6. P.1453-1461.

53. Beachem C.D. A new model for hydrogen-assisted cracking (hydrogen"embrittlement") / C.D. Beachem //Metallurgical Transactions. 1972. V. 3. №2. P. 437-451.

54. Gerberich W.W. Hydrogen-controlled cracking an approach to threshold stress intensity / W.W. Gerberich, Y.T. Chen // Metallurgical Transactions - A., 1975. V. 6A. №2. P. 271 -278.

55. Gerberich W.W. Hydrogen-controlled cracking an approach to threshold stress intensity / W.W. Gerberich, Y.T. Chen // Metallurgical Transactions - A., 1975. V. 6A. №2. P. 271 -278.

56. Гудремон Э. Специальные стали T.2. / Э. Гудремон М: Металлургиз-дат, 1960.

57. Волков А.К. Влияние термической обработки на наводораживаемость стали 40Х / А.К. Волков, Р.А. Рябов //МиТОМ. 1997. № 1. С. 31-33.

58. Богоявленский B.JI. Коррозия сталей на АЗС с водным теплоносителем / В.Л. Богоявленский М.: Энергоиздат, 1984.

59. Вороненко Б.И. Коррозионное растрескивание под напряжением низколегированных сталей. Ш.Влияние структуры и термической обработки / Б.И. Вороненко // Защ. Мет. 1997. Т.ЗЗ. №6. С.573-589

60. Вороненко Б.И. Коррозионное растрескивание под напряжением низколегированных сталей. П.Влияние легирующих элементов / Б.И. Вороненко // Защ. Мет. 1997. Т.ЗЗ. №5. С.472-488

61. Szklarska-Simalowska Z. / Z. Szklarska-Simalowska, E. Lunarska //Werkst. UndKorros. 1981. V.32. №11. P.478.

62. Колачев Б.А. Водородная хрупкость металлов / Б.А. Колачев М.: Металлургия, 1985.

63. Herbsleb G. / G. Herbsleb, R.K. Popperling, W. Schwenk // Corros. 1981. V.37. №5. P. 247

64. Moore E.M. Factors influencing the hydrogen cracking sensitivity of pipeline steels / E.M. Moore, J.J. Warga // Mater. Perform. 1976. V.15. №6. P. 17-23

65. Pressouyre G.M. / G.M. Pressouyre, R. Blondeau, L. Cadiou // Energy Syst. 1984. V.6. №1. P.59.

66. Нельсон Г.Г. Водородное охрупчивание / В кн.: Охрупчивание конструкционных сталей и сплавов /Под ред. K.JI. Брайента, С.К. Бенерджи -М: Металлургия, 1988

67. Snape R. Sulfide stress corrosion of some medium and low-alloy steels / R. Snape //Corros. 1967. V.23. №6. P. 154-172

68. Гафаров H.А. Коррозионные среды Оренбуржского ГКМ и их влияние на состояние металлоконструкций / Н.А. Гафаров, А.А. Гончаров и др. //Хим. и нефтян. машиностроение. 1996. №7 С.59-62

69. Joshi A. Influence of density and distribution of intergranular sulfides on the sulfide stresscracking properties of high strength steels / A. Joshi // Corros. 1978. V.34. №2. P. 47-52

70. Рыхлевская M.C. Влияние химического состава и структуры низколегированных трубных сталей на закономерности сульфидной коррозии: автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук / М.С. Рыхлевская Тольятти, 1998. - 20с.

71. Hill М. Oil well casing: evidence of the sensitivity to rapid failure inanHiS environment / M. Hill, E.P. Kowasaki, G.E. Kronbach // Mater. Prot. and Perform. 1972. V.l 1. №1. P. 19-22

72. Назаров А.А. Сульфидное коррозионное растрескивание стали и способы ее защиты / А.А. Назаров //Защ. мет. 1992. 28. №4. С. 531 -544

73. Афанасьева С.А. Влияние легирования малоуглеродистой стали на ее стойкость к сероводородному растрескиванию / С.А. Афанасьева, A.B. Шрейдер, В.Г. Дьяков и др. // РНТС. Сер. Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности. ВНИИОЭНГ, 1980. №5. С. 5-8

74. Погоржельский В. И. Контролируемая прокатка / В.И. Погоржельс-кий, Л. А. Литвиненко, Ю. И. Матросов и др. М.: Металлургия, 1979. - 184с.

75. Гладштейн Л. И. Структура аустенита и свойства горячекатаной стали / Л. И. Гладштейн, Д. А. Литвиненко, Л.Г. Окучин М.: Металлургия, 1983. -112с.

76. Погоржельский В.И. Контролируемая прокатка непрерывно литого металла / В. И. Погоржельский М.: Металлургия, 1986. - 151с.

77. Матросов Ю. И. Контролируемая прокатка многостадийный процесс ТМО низколегированных сталей / Ю.И.Матросов //Сталь. 1987. № 7. С. 75-80.

78. Хайстеркамп Ф. Ниобий содержащие низколегированные стали / Ф. Хайстеркамп, К. Хулка, Ю.И. Матросов и др. М.: СП «Интермет Инжиниринг», 1999. - 94с.

79. Узлов И.Г. Эффективность деформационно-термической обработки углеродистых и экономнолегированных конструкционных сталей / И.Г. Узлов // Металлургическая и горнорудная промышленность. 1998. № 1. С. 42-45

80. Большаков В.И. Термическая и термомеханическая обработка строительных сталей / В.И. Большаков, В.Н. Рычагов, В.К. Флоров -Днепропетровск: СМч, 1994. -231с.

81. Эфрон Л. И. Термомеханическая прокатка как способ повышения комплекса прочностных и вязких свойств строительных сталей / Л. И. Эфрон // Металознавство та термгчна обробка метал1в. 2001. №3. С. 8-20

82. Матросов Ю. Д. Микролегирование как путь повышения механических свойств строительных сталей / Ю. Д. Матросов // Металознавство та терм1чна обробка метал1в. 2001. № 3. С. 21-31

83. Чабрукин В.Ф. Оценка опасности дефектов сварных соединений при диагностике газонефтепроводов / Чабрукин В.Ф., Канайкин В.А. // Сварочноепроизводство. 2000. №9. С. 41-44.

84. Стеклов О.И. Механокоррозиоиная прочность и мониторинг крупногабаритных конструкций повышенной экологической опасности / О.И. Стеклов // Защита металлов. 1996. т. 32. №4. С. 352-357.

85. Стеклов О.И. Мониторинг и прогноз ресурса сварных конструкций с учетом их старения и коррозии / О.И. Стеклов // Сварочное производство. 1997. №11. С. 16-21.

86. Кушнаренко В.М. Контроль коррозионного состояния и ремонт сварных конструкций, контактирующих с сероводородсодержащими средами /

87. B.М. Кушнаренко//Сварочное производство. 1995. №10. С. 13-14.

88. Моисеева Л.С. Факторы, влияющие на коррозионную повреждаемость и аварийность нефтепромысловых трубопроводов / Л.С. Моисеева, А.Е. Айсин,

89. C.А. Гуров //Коррозия: материалы, защита. 2007. №2. С. 12-20.

90. Руге Ю. Техника сварки. Справочник в двух частях / Ю. Руге М.: Металлургия, 1984.— 551с.

91. Фролов В.В. Теория сварочных процессов / В.В. Фролов М.: Высшая школа, 1988. - 558с.

92. Лившиц Л.С. Металловедение сварки и термическая обработка сварных соединений / Л.С. Лившиц, А.Н. Хакимов М.: Машиностроение, 1989.-335с.

93. Гельман A.C. Основы сварки давлением / A.C. Гельман М.: Машиностроение, 1970 - 312с.

94. Глуханов Н.П. Сварка металлов при высокочастотном нагреве / Н.П. Глуханов, В.Н. Богданов М. и Л.: Машгиз, 1962 — 183с.

95. Головнин Р.В. Радиочастотная сварка прямошовных труб / Р.В. Головнин, П.В. Лунин М.: Машгиз, 1961.

96. Рыбалка В.И. Температурное поле при сварке замкнутых профилей проката токами высокой частоты / В.И. Рыбалка, Ю.Н. Алексеев, В.А. Савченко // Сварочное производство. 1970. №2. С. 4-6.

97. Халамез Е.М. Распределение удельного давления по длине очага осадки при высокочастотной сварке труб / Е.М. Халамез, М.И. Разинов, P.M. Толстиков и др. // Сварочное производство. 1973. №4. С. 22-24.

98. Матвеев Ю.М. Причины образования «выплесков» при высокочастотной сварке труб / Ю.М. Матвеев, Е.М. Халамез, М.И. Разинов и др. // Сварочное производство. 1971. №6. С. 50-51.

99. Жуковский Б.Д. Производство электросварных труб сваркой методом сопротивления / Б.Д. Жуковский — М.: Металлургиздат, 1953.

100. Скачко Ю.Н. Расчет охлаждения шва, выполненного высокочастотной сваркой / Ю.Н. Скачко, В.В. Полухин, М.А. Паникаров // Автом. Сварка. 1971. №9. С. 7-9.

101. Бесхлебный В. А. Влияние режима высокочастотной сварки спиральных труб внахлестку на пластичность сварных соединений / В.А. Бесхлебный, В.Г. Бычков // Сварочное производство, 1985. №7. С. 18-19.

102. Бычков В.Г. Механические свойства нахлесточных соединений спиральных труб, изготовленных высокочастотной сваркой / В.Г. Бычков, В.А. Бесхлебный// Сварочное производство. 1989. №1. С. 12-14.

103. Бесхлебный В.А. Особенности оценки качества высокочастотной сварки спиральношовных труб встык / В.А. Бесхлебный, В.Г. Бычков // Сварочное производство. 1988. №2. С. 21-22.

104. Банасаев Ю.А. О неразрушающем контроле качества соединений труб, изготовляемых высокочастотной сваркой / Ю.А. Банасаев, В.Я. Иванцов, Е.В. Грехов // Сварочное производство. 1979. №10. С. 29-30.

105. Юб.Тришевский И.С. Высокочастотная сварка продольных стыков замкнутых профилей сложной геометрической формы / И.С. Тришевский, В.И. Рыбалка, А.И. Иващенко // Сварочное производство. 1984. №4. С. 13-15.

106. Лысов B.C. Влияние исходного состояния свариваемого металла на свойства сварных соединений среднеуглеродистых сталей / B.C. Лысов, Е.С. Масленников, В.Г. Федоров // Сварочное производство. 1986. №2. С. 27-28.

107. Зимин H.B. Высокочастотная сварка изделий из стали 17ГС толщиной 10-12 мм / Н.В. Зимин, В.Н. Иванов и др. // Автомат. Сварка. 1973. №8. С. 5760.

108. Будкин Г.В. Прочность сварных труб большого диаметра, свариваемых токами высокой частоты / Г.В. Будкин, В.Н. Иванов и др. // Автомат. Сварка. 1975. №12. С. 13-16.

109. Ю.Ковальчук Г.З. Образование светлой полоски при стыковой сварке оплавлением горячих заготовок / Г.З. Ковальчук, В.П. Гречко и др.// Сварочное производство. 1979. №2. С. 7-8.

110. Тришевский И.С. Свойства стыковых соединений, из стали 17Г1С, полученных высокочастотной сваркой без последующей термической' обработки / И.С. Тришевский, В.И. Рыбалка и др.// Сварочное производство. 1983. №3. С. 16-18.

111. Н.Ромашов A.A. Повышение качества соединений при высокочастотной сварке труб в результате обдува кромок кислородом / A.A. Ромашов, Г.Е. Левинский, И.А. Астахов // Сварочное производство. 1983. №1. С.16-18.

112. Можаренко И.П. Предупреждение появления трещин при сварке ТВЧ в соединениях труб из низкоуглеродистых и низколегированных сталей / И.П. Можаренко, А.Д. Ветлянская, С.Ф. Куприй и др. // Сварочное производство. 1988. №7. С. 9-11.

113. Веревкина H.H. Применение газопламенного нагрева для местной термообработки сварных соединений из стали 09Г2С толщиной 80мм / H.H. Веревкина, Э.И. Фридкис // Сварочное производство. 1979. №4. С. 25-27.

114. Корольков П.М. Работоспособность сварных . соединений тонкостенных трубопроводов из стали 20 в коррозионной среде / П.М. Корольков // Сварочное производства. 1991. №4. G. 13-15.

115. Корольков П.М. Влияние местной термообработки на коррозионную стойкость сварных соединений технологических трубопроводов малых диаметров>из стали 20 / П.М. Корольков // Сварочное производство; 1994. №6. С. 24-26.

116. Добротина З.А. Разупрочнение зоны термического влияния5 стали повышенной прочности: под действием отпускав после сварки / З.А. Добротина, A.C. Акритов и др. // Сварочное производство: 1976. №2. С. 28-30:

117. Янковский В.М1.Влияние параметров процесса локальной термическойобработки; на свойства сварных соединений труб большого диаметра / В.М.i '

118. Янковский, Л:И. Шайтан и др. // Сварочное производство. 1980.' №6. С.23-26.

119. Янковский- В.М. Влияние деформаций и термической обработки на свойства сварных соединений труб; большого диаметра / В.М. Янковский, Л.И. Шайтан и др. // Сварочное производство. 1978. №3. С. 24-26.

120. Полнов В.Г. Влияние вибрационной обработки на- механические свойства сварных соединений? низкоуглеродистой г стали: и стали 09Г2С / В.Г. Полнов, О.Г. Чикалиди и др. // Сварочное производство. 1991. №6.,С. 20-21.

121. Оленин Е.П. Снижение виброобработкой остаточных напряжений в сварных элементах / Е.П. Оленин, A.C. Аверин и др. // Сварочное.производство. 1983. №5. С. 11-13.

122. Шлеер Ф.З. Вибрационная обработка сварных крупногабаритных конструкций с целью уменьшения деформации; и склонности к образованию трещин / Ф.З. Шлеер, В.И. Панов // Сварочное производство. 1983. №5. С. 1315.

123. Сутырин Г.В; Снижение остаточных напряжений сварных соединений низкочастотной вибрационной обработкой / Г.В. Сутырин // Сварочное производство. 1983. №2. С. 22-24,

124. Ярченко Ю.А. Влияние ультразвуковой обработки на сопротивляемость сварных соединений высокопрочных сталей образованию холодных трещин при сварке / Ю.А. Ярченко, В.Г. Федоров и др. // Сварочное производство. 1979. №4. С. 8-10.

125. Кривко В.П. Ультразвуковая обработка сварных соединений / В.П. Кривко, Г.И. Прокопенко // Сварочное производство. 1979. №5. С. 32-33.

126. Меркин Б.В. Снижение остаточных сварочных напряжений электрогидравлической обработкой швов / Б.В. Меркин, Е.П. Оленин // Сварочное производство. 1981. №1. С. 2-3.

127. Будкин Г.В. Прочность труб большего диаметра, сваренных токами высокой частоты / Г.В. Будкин, В.Н. Иванов и др. // Сварочное производство. 1986. №2. С. 28-30.

128. Treiss Е. Induktionsgluhung der Schweissnahtbei der Fertigung HFI-geschwesster Shanhlleitungsrohre / Treiss E. // III International* Kongress. 1981. Bd.20. №11. P. 627-630.

129. Ольшанский H.A. Обоснование выбора термообработки сварных соединений бейнитного класса / H.A. Ольшанский, A.B. Зайцева и др. // Сварочное производство. 1984. №6. С. 23-24.

130. Перунов Б.В. Влияние высокого отпуска на стойкость сварных соединений трубных сталей при эксплуатационном наводороживании / Б.В. Перунов, В.Ф. Яковенко и др. // Сварочное производство. 1984. №8. С. 29-32.

131. Стеклов О.И. Влияние термодеформационного цикла на стойкость низкоуглеродистых сталей против сероводородного коррозионного растрескивания / О.И. Стеклов, Б.В. Перунов, В.М. Кровякова // Сварочное производство. 1976. №5. С. 3-4.

132. Лившиц Л.С. Влияние технологии сварки на стойкость сварных соединений против коррозионного растрескивания в сероводородной среде / Л.С. Лившиц, Л.П. Баухрих, Р.П. Стромова // Сварочное производство. 1976. №5. С. 4-6.

133. Стеклов О.И. Прочность конструкций в агрессивных средах / О.И. Стеклов М.: Машиностроение, 1976. - 200с.

134. Стеклов О.И. Стойкость материалов и конструкций к коррозии под напряжением / О.И. Стеклов М.: Машиностроение, 1990. - 384с.

135. Стеклов О.И. Мониторинг крупногабаритных сварных конструкций, эксплуатирующихся при воздействии экологически и коррозионноопасных сред / О.И. Стеклов // Сварочное производство. 1992. №8. С. 4-6.

136. Моисеева JI.C. Факторы, влияющие на коррозионную повреждаемость и аварийность нефтепромысловых трубопроводов / JI.C. Моисеева, А.Е. Айсин, С.А. Гуров // Коррозия: металлы, защита. 2007. №2. С. 12-20.

137. Башенко В.В. Сравнительная оценка коррозионной стойкости сварного шва, обработанного щетками OSBORN и абразивом / В.В. Башенко, Л.П. Батурова, Д.В. Шишков // Сварочное производство. 2005. №6. С. 9-12.

138. Стеклов О.И. Влияние шероховатости поверхности на коррозионное растрескивание сварных соединений / О.И. Стеклов, Н.Г. Бодрихин // Защита металлов. 1986. №4. С. 656-657.

139. Корж Т.В. Влияние структуры металла сварного шва на его склонность к водородной хрупкости / Т.В. Корж, Т.А. Чернышова и др. // Сварочное производство. 1985. №5. С. 24-26.

140. Стеклов О.И. Влияние остаточных сварочных напряжений на коррозионные разрушения сварных соединений / О.И. Стеклов // Сварочное производство. 1972. №5. С. 12-15.

141. Назиров A.A. Сульфидное коррозионное растрескивание стали и способы ее защиты / A.A. Назиров // Защита металлов. 1992. №4. С. 531-544.

142. Круцан A.M. Коррозионное растрескивание и защита сварных конструкций из малоуглеродистых и низколегированных сталей / A.M. Круцан, В.И. Похмурский, Р.К. Мелехов // Защита металлов. 1998. т.34. №3. С. 257-265.

143. Чашин С.М. Свойства сварных соединений низколегированной стали Х42 после эксплуатации в сероводороде / С.М. Чашин, С.А. Ермолаев и др. // Сварочное производство. 1991. №11. С. 18.

144. Маркова Т.П. Критическое произведение серы и марганца- в низкоуглеродистой ферритной стали с 17% Сг / Т.П. Маркова, Л.И. Фрейман и др. //Защита металлов 1987. С. 832-835.

145. Балаковская М.Б. Влияние структуры металла сварных соединений на свлонность к хрупкому разрушению / М.Б. Балаковская, В.М. Балдин и др. // Сварочное производство. 1974. №9. С. 34-35.

146. Челышев В.В. Оценка коррозионной стойкости сварного соединения газонефтепроводных труб / В.В. Челышев, И.И. Бурняшев, В.В. Кириченко // Сварочное производство. 1984. №4. С. 23-25.

147. Добротина Э.А. Хладостойкость сварных соединений стали 09Г2СБФ / Э.А. Добротина, С.П. Литвиненко, Г.А. Розанова // Сварочное производство.1979. №1. С. 25-27.

148. Походня И.К. Связь ударной вязкости со структурой металла соединения, выполненного автоматической сваркой с принудительным формированием / И.К. Походня, Л.Н. Орлов и др. // Сварочное производство.1980. №11. С. 16-17.

149. Чепрасов Д.П. Структура и фазовый состав зернистого бейнита на участке полной- перекристаллизации ЗТВ сварного соединения из низкоуглеродистых и низколегированных сталей / Д.П. Чепрасов // Сварочное производство. 2006. №2. С. 3-8.

150. Шпарбер И.С. Сульфидное растрескивание стали и борьба с ним в нефтегазодобывающей промышленности (обзор зарубежной литературы) / И.С. Шпарбер М.: ВНИИОЭНГ, 1970.

151. Клевцов Г.В. Фрактодиагностика разрушения металлических материалов и конструкций / Г.В. Клевцов, Л.Р. Ботвина и др. М.: МИСиС, 2007.- 264с.

152. Куркин С.А. Прочность сварных тонкостенных сосудов, работающих под давлением / С.А. Куркин М.: Машиностроение, 1976.

153. Лукьянов В.Ф. Испытание элементов корпусных конструкций при двухосном напряженном состоянии / В.Ф. Лукьянов, Ю.Г. Людмирский, В.В.

154. Напреников//Заводская лаборатория. 1986. №7. С. 59-62.

155. Сигаев А.А. Разработка методов обеспечения стойкости сварных соединений металлоконструкций бурового оборудования, работающего в сероводородсодержащих средах: дис. докт. техн. наук / А.А. Сигаев Пермь, 1997.

156. Кушнаренко В.М. Сопротивление сталей сероводородному растрескиванию / В.М. Кушнаренко // Защита металлов. 1993. Т. 29. №6. С.885-889.

157. Вороненко Б.И. Коррозионное растрескивание под напряжением низколегированных сталей (обзор) I Критерий и методы исследования / Б.И. Вороненко // Защита металлов. 1997. Т. 33. №2. С. 132-143.

158. Heady R. Evaluation of Sulfide Corrosion Cracking Resistence in Low Alloy Steels / R. Heady // Corrosion. 1977. V 33, №3. P. 98-107.

159. Выбойщик M.A. Влияние термической обработки на структуру и коррозионную стойкость сварного соединения нефтепромысловых труб / М.А. Выбойщик, Т.В. Тетюева, С.Ю. Платонов, Н.Г. Куренкова // Техника машиностроения. 2001. №4. С. 32-38.

160. Платонов С.Ю. Повышение коррозионной стойкости сварных соединений нефтепромысловых труб: автореферат дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук / С.Ю. Платонов Тольятти, 2001. - 23 с.

161. Забильский В.В. Влияние водорода на акустическую эмиссию и характеристика трещиностойкости высокопрочной стали / В.В. Забильский, С.Г. Ильина // ФММ. 2000. №6. С. 105-107.

162. Скальский В.Р. Влияние водорода на растрескивание металлов и контроль таких процессов методом аустической эмиссии / В.Р. Скальский // Техн. и диагностика и неразруш. контроль. 1995. №1. С. 52-65.

163. Быков В.А. Пластичность, прочность и разрушение судостроительных материалов / В.А. Быков JL, Судостроение, 1974.

164. Платонов С.Ю. Выбор режимов термической обработки нефтепромысловых труб / С.Ю. Платонов, JI.M. Выбойщик //Сборник тезисовмеждународной конференции «Физика прочности и пластичности материалов». — Тольятти, 2003. С. 2.60

165. Г69. Выбойщик JI.M. Повышение надёжности трубопроводов / JI.M. Выбойщик, В.В. Масаков // Сборник трудов первой международной конференции «Безопасность. Технологии. Управление» Тольятти, 2005. С.318-323

166. Выбойщик Л.М. Структурный фактор коррозионно-механической прочности сварных соединений нефтепромысловых труб / Л.М. Выбойщик, P.C. Лучкин, С.Ю. Платонов // Сварочное производство. 2008. №6. С. 12-16.

167. Выбойщик Л.М. Механизм разрушения областей структурной неоднородности / Л.М. Выбойщик, P.C. Лучкин, С.Ю. Платонов // Тезисы докладов XI Международной конференции «Взаимодействие дефектов и неупругие явления в твердых телах» Тула, 2007. С. 63

168. Лучкин P.C. Механическое и коррозионное разрушение областей структурной неоднородности / P.C. Лучкин, Л.М. Выбойщик, С.Ю. Платонов // Тезисы докладов IV Евразийской научно-практической конференции «Прочность неоднородных структур» Москва, 2008. С. 33

169. Заявка на получение патента №2008112072. Способ испытания труб на коррозионную стойкость / Лучкин P.C., Выбойщик М.А., Выбойщик Л.М.,

170. Платонов С.Ю.; заявка №2008112072 от 28.03.2008г.

171. Ортманн Т. К проблеме определения в механике разрушения начала стабильного роста трещины / Т. Ортманн, Е. Шик // Проблемы прочности. 1985. №1. С. 34-36.

172. Бартенев O.A. Регистрация методом акустической эмиссии зарождения и кинетики роста межкристаллитной трещины / O.A. Бартенев, В.В. Забильский, В.В. Величко // Заводская лаборатория. 1986. №10. С. 163-165.

173. Фадеев Ю.И. Упрощенный способ определения J-интеграла с применением акустической эмиссии / Ю.И. Фадеев, O.A. Бартенев // Заводская лаборатория. 1989. т. 55. №5. С. 54-57.

174. Сиротори М. Вычислительная механика разрушения / М. Сиротори, Т. Миеси, X. Мацусита М.: Мир, 1986. - 334с.

175. Выбойщик JI.M. Коррозионная стойкость нефтепромысловых труб / JI.M. Выбойщик, P.C. Лучкин, С.Ю. Платонов // Деформация и разрушение металлов. 2009. -№3 С24-29.

176. Кеше Г. Коррозия металлов. Физико-химические принципы и актуальность проблемы. Пер. с нем / Г. Кеше М.: Металлургия, 1984. - 400 с.

177. Рихард Б. Технология термической обработки стали. Пер. с нем. / Б. Рихард, Б. Зинфрид и др. М.: Металлургия, 1981. - 608 с.

178. Попова Л.Е. Диаграммы превращения аустенита в сталях ß-раствора в сплавах титана. Справочник термиста. / Л.Е. Попова, A.A. Попов 3-М.: Металлургия, 1991. — 502 с.

179. Кузьмин Е.М. Кинетика фазовых превращений при сварке термоупрочненных сталей 15ХГ и 10Г2ФР / Е.М. Кузьмин, Т.В. Яшунская и др. // Сварочное производство. 1974. №12. С. 6-8.

180. Акритов A.C. Влияние термического цикла сварки и термообработки на структуру и свойства металла ЗТВ сварных соединений из улучшенной стали 09Г2СБФ / A.C. Акритов, A.A. Колечко и др. // Сварочное производство. 1989. №11. С. 8-10.

181. Лебедев Д.Л. Структурная диаграмма ЗТВ низколегированныхсталей при малой длительности охлаждения / Д.Л. Лебедев // Сварочное производство. 2004. №12. С. 4-6.

182. Астафьев A.C. О росте зерна стали в околошовной зоне / A.C. Астафьев, А.П. Гуляев // Сварочное производство. 1972. №7. С. 45-47.

183. Акритов A.C. О росте зерна аустенита в околошовной зоне при сварке / A.C. Акритов, В.М. Бондаренко, М.Х. Шоршоров // Сварочное производство. 1989. №12. С. 28-30.