Производство применение и защита труб

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

 

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ 

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Институт природных ресурсов

Направление (специальность)   Нефтегазовое дело

Кафедра     Транспорта  и  хранения  нефти  и  газа

 

Реферат

Тема  «Производство, применение и защита труб»

 

Выполнил: ст. группы З-2Т82

А.А. Рубанова

Проверил: профессор д.т.н

В.И. Хижняков

 

 

 

Томск – 2012 г.

 

Содержание

Введение          3

1. Сортамент труб        6
1. Исходные материалы и заготовки для производства труб  6
2. Трубы нефтегазопроводные и общего назначения   8

2.2 Трубы для нефтеперерабатывающей и

нефтехимической промышленности      9

2.3 Сварные прямошовные трубы для трубопроводов   10

2.4  Трубы больших диаметров      11

2.5  Трубы для магистральных трубопроводов    13

2.6 Чугунные трубы        15

2.7 Общая характеристика производства труб   16

2.8 Производство бесшовных труб      21

2.9 Производство сварных труб      28

3  Свариваемость металлов и сплавов     36

4 Способы защиты труб       40

4.1  Полимерные материалы       42

4.2 Битумные материалы       46

4.3 Каменноугольные изоляционные материалы   51

4.4  Лакокрасочные материалы      52

4.5 Стеклоэмали        55

4.6 Цинковые и алюминиевые покрытия     57

5 Контроль технического состояния труб промысловых

Трубопроводов         58

Заключение          61

Список использованной литературы      62

 

Введение

Трубопроводный  транспорт является одним из самых экономичных, он обеспечивает доставку жидких и газообразных продуктов на дальние расстояния с минимальными потерями продукта в процессе доставки его потребителям.

Увеличение  объема добычи и транспортировки  нефти и газа по трубопроводам, систематическое повышение мощности сооружаемых газонефтепроводов, рост их протяженности определяют большую металлоемкость нефтяной и газовой промышленности, ежегодно расходующей несколько миллионов тонн стали, основная масса которой идет на изготовление труб.

Необходимость стабильного обеспечения промышленности сырьем и топливом и жесткие требования к работоспособности трубопроводов  определили не только большой расход металла для производства труб, но и применение для этой цели сталей с высокими механическими и эксплуатационными свойствами.

Производство  стали для труб наряду с требованиями высокой надежности в эксплуатации трубопроводов ставит вопрос о снижении их металлоемкости, обеспечении минимальной  стоимости при сохранении высоких  технологических и эксплуатационных параметров.

Металлические трубы производят из углеродистых, легированных и высоколегированных сталей, цветных металлов и сплавов, чугунов, а также биметаллическими из разных сочетаний металлов. При  необходимости трубы подвергают термической обработке и другим видам отделки.

Трубы изготовляют  бесшовными и со швом (сварные). Их применяют  в различных отраслях производства, транспорта и строительства.

В нефтяной и  газовой промышленности применяют  бесшовные и сварные трубы  для бурения, крепления и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, транспортирования нефти и газа. Для энергетического машиностроения применяют бесшовные трубы из качественных и высококачественных сталей. Трубы и изделия из них способны выдерживать высокое давление пара или жидкости, обладают заданными свойствами при рабочих температурах.

В машиностроении применяют сварные и бесшовные  трубы практически всех типоразмеров из стали и сплавов соответствующих  марок, производимых в стране.

В сельском хозяйстве  и промышленном строительстве используют бесшовные и сварные трубы из углеродистых и низколегированных сталей, применяемых для монтажа оросительных систем и различного рода коммуникаций.

В химической промышленности применяют трубы со специальными эксплуатационными свойствами, обеспечивающими работу в широком диапазоне давлений и температур.

Рост мощности трубопроводов и снижение температуры  перекачки газа вызвали необходимость  разработки новых конструкций труб и технологии их производства, в  результате чего появились многослойные трубы из витых обечаек, двухслойные спиралешовные, бесшовные трубы из полых заготовок, получаемые методом непрерывной разливки и др.

Трубы — главный  конструктивный элемент любых трубопроводов. Их качество, свойства металла и  сварных соединений в значительной степени определяют возможные отказы, остановки и аварии на газонефтепроводах, а также их размеры и последствия.

В настоящее  время стоит задача продолжения  сооружения не только мощных и сверхмощных  газонефтепроводов, но и строительства  широкой сети некрупных продуктопроводов, развития системы промысловых и сборных сетей различных диаметров и давлений. Отсюда следует, что в зависимости от рабочих параметров газонефтепроводов и промысловых сетей должны выпускаться различные типы труб, отличающиеся как диаметрами и конструкцией, так и марками применяемых сталей, способами изготовления труб и методами их обработки.

Самая общая  классификация труб имеет следующий  вид:

   трубы бесшовные и сварные для трубопроводов диаметром .менее 530 мм из простых углеродистых горячекатаных и термоупрочненных сталей, получаемые методом горячего деформирования;

· трубы для  трубопроводов диаметром 530... 1 220 мм из низколегированных сталей марки 17Г1С, получаемые методом холодного деформирования и последующей сварки, поставляемые в нормализованном или термоупрочненном состоянии;

· трубы сварные  для трубопроводов диаметром 1 220... 1 420 мм, предназначенные для работы под высоким давлением, получаемые из сталей контролируемой прокатки и из низколегированных термоупрочненных сталей;

· трубы специальной конструкции и назначения. Трубы малых диаметров могут проходить вторичную горячую или холодную деформацию в целях получения более качественной поверхности и повышения точности размеров.

 

1 Сортамент труб

 

Трубная  промышленность  производит  трубы широкого  сортамента  —  наружным  диаметром  d  от  0,1  до  2 500  мм  и  толщиной стенки  s от  0,01  до  150  мм.

В соответствии со стандартами бесшовные трубы из сталей разных  марок  изготовляют  диаметром  от  25  мм  до  550  мм.  Длина труб  l  составляет  обычно  от 4 до  12,5  м,  но  может  быть  и другой. Например, для  труб  из  коррозионно-стойкой  стали  их длина  колеблется  в  пределах  от  1,5  до  10  м.

Сварные  трубы  по  сравнению  с  бесшовными  изготовляют  с более  тонкой  стенкой,  которая имеет меньшие отклонения  по толщине.

Прочностная характеристика является основной для большинства  видов труб.  С  этой  целью  проводятся  механические  испытания  металла  готовых  труб.

По  категории  прочности  трубы  подразделяют  на  три  группы:

•  обычной  прочности (     < 550  МПа);

• высокой  прочности (     =  550...750  МПа);

•  особо  высокой прочности (     >750 МПа).

Гидравлическим  испытаниям  подвергают только те трубы,  которые  предназначены  для  работы  под давлением.

 

1.1 Исходные материалы и заготовки для производства труб

 

Для производства труб применяется углеродистая сталь обыкновенного качества, поставляемая по ГОСТ 380 — 94 с гарантией механических свойств и химического состава марок: Ст2пс, СтЗкп и др. Бесшовные трубы чаще изготовляют из качественных конструкционных углеродистых сталей марок сталь 10 или 20 по ГОСТ 1050 — 88. Кроме них, применяются низколегированные стали, например, для получения горячекатаных труб диаметром 530...1 220 мм, работающих под давлением 5,5... 6,4 МПа: 17Г1С, 13ГС и др.

При производстве бесшовных труб обычно применяется спокойная сталь, для сварных — спокойная, полуспокойная и кипящая. Спокойные стали более качественные, но дороже в производстве.

Для изготовления труб для магистральных газонефтепроводов применяется несколько марок низколегированных (ферритно-перлитных) сталей, поставляемых горячекатаными или нормализованными. Для труб диаметром 530...820 мм используется горячекатаная сталь 17Г1С, а также стали 09Г2, 10Г2С; для труб диаметром 1 020... 1 220 мм — простые нормализованные стали 17ПС-У и 15Г2АФЮ, упрочненные нитридами алюминия, сталь 13Г2АФ, упрочненная нитридами ванадия, и др.

В последнее  время выпускаются новые типы малоперлитных или бесперлитных сталей, получаемых методом контролируемой прокатки (09Г2ФБ и 08Г2ФЮ). Высокие свойства этих сталей достигаются при минимальном легировании (микролегирование карбонитридными элементами) за счет максимального измельчения их структуры при прокатке и контролируемом охлаждении. Повышение пластичности и вязкости стали обеспечивается благодаря формированию однородной структуры и субструктуры, пониженному содержанию вредных примесей и неметаллических включений, снижению уровня локальных внутренних напряжений.

В зависимости  от способа производства и назначения исходным материалом для производства труб могут быть катаная и кованая заготовки, слитки, а также заготовки, полученные центробежным и полунепрерывным литьем.

Более подробно применение сталей различных марок  будет рассмотрено при классификации труб по их назначению и способу применения.

 

2 Трубы нефтегазопроводные и общего назначения

 

Трубы нефтегазопроводные предназначены для строительства нефтегазопроводов, по которым транспортируются как обычные, так и сероводородосодержашие и коррозионно-активные вещества, для газлифтных систем, обустройства месторождений, в том числе в условиях Крайнего Севера.

Трубы изготовляют согласно ГОСТ 8731 — 74 «Трубы стальные бесшовные  горячедеформированные, технические  требования», ГОСТ 8732 — 78 «Сортамент» и ГОСТ 30564 — 98 «Трубы бесшовные горячедеформированные из углеродистых и легированных сталей со специальными свойствами».

В ограниченных объемах  применяются стальные холоднодеформированные и теплодеформированные трубы по ГОСТ 8733 — 74 (группа прочности Б) с гарантией химического состава и механических свойств и трубы бесшовные повышенной точности, поставляемые по ГОСТ 9567 — 75 «Сортамент и требования к точности размеров».

Трубы изготовляют из сталей марок: 10; 20; 35; 45; 09Г2С; 30ХГСА; 15ХМ и др. наружным диаметром 28...426 мм и с толщиной стенок 3...30 мм.

Механические свойства сталей марок 10 и 20 следующие: с_в = = 356...412 МПа, а₀.з = 216...245 МПа, 5 = 21...24%.

Трубы общего назначения (горяче- и холоднодеформированные) предназначены для изготовления деталей машин и узлов в буровой, нефтепромысловой, горно-шахтной, крановой, автомобильной и других отраслях машиностроения.

Трубы производят на волочильных  станах (оправочного и без- оправочного  волочения), способами холодной и  горячей прокатки на станах типа ХПТ и ХПТР.

Трубы изготовляют из сталей 10; 20; 35 и 45 (ГОСТ 1050 — 88) и других марок (10Х; 45Х; 18ХГТ; 30ХГСА; 15ХМ и др.) согласно ГОСТ 4543 —71. Такие трубы  обязательно испытываются на растяжение (о_в), а по требованию заказчика могут испытываться на твердость, загиб, сплющивание, раздачу. Трубы могут быть подвергнуты изотермическому отжигу.

Согласно ГОСТ 8731 — 74 и ГОСТ 8732 — 78 трубы изготовляют  диаметром в диапазоне 28...426 мм и толщиной стенок 3...55 мм. Длина немерных труб от 1,5 до 11,5 м, мерных — от 4,5 до 9 м.

Механические свойства труб в зависимости от марки сталей следующие: о_в = 353...686 МПа, ст₀,₂ = 216...323 МПа, 5 = 9...24%.

 

2.2 Трубы для нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности

 

Трубы для нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности (крекинговые) используются в установках крекинга нефтепродуктов и синтеза химических веществ. Такие трубы изготовляют из холоднодеформированных трубных заготовок или из горячепрессованных труб методом холодной прокатки по ГОСТ 550—75 (группы А и Б) «Трубы стальные бесшовные для нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности». Длина труб при поставке составляет от 4 до 12 м.

В последнее время  на Волжском трубном заводе освоен выпуск труб, получаемых методом горячего прессования. Этот метод имеет ряд преимуществ перед традиционной горячей прокаткой:

• потери давления на единицу условной длины при транспортировке по трубопроводам из прессованных труб на 40 % меньше, чем из катаных;
• прессованные трубы имеют более высокие средние значения прочности (на 5...7%) и пластичности (на 10... 14%), чем катаные, что уменьшает в несколько раз вероятность их разрушения по сравнению с катаными.