Введение 4
1.Состояние вопроса 6
1.1 Опыт эксплуатации трубопровода Карачаганакского месторождения 6
1.2 Результаты исследования механических свойств стали 10Х2М 9
2 Обоснование выбора способа сборки и сварки толстостенной трубы технологического трубопровода 16
2.1 Требования к подготовке кромок толстостенной трубы 16
2.2 Обоснование способа сварки толстостенных трубопроводов 17
2.3. Сборка трубопровода dтр = 426 мм 23
3 Проектирование технологии сборки и сварки толстостенной трубы dтр = 426 мм в монтажных условиях 25
3.1 Выбор оборудования 25
4 Технология сварки, термообработки и контроля качества сварного соединения 33
4.1. Требования к сварочным материалам 33
4.2 Требования к оборудованию для предварительного и сопутствующего (межслойного) подогрева и термической обработки 34
4.3 Оборудованию для регистрации данных сварочной дуги 35
4.5 Требования к герметизированной обитаемой камере 37
4.6 Общие требования 38
4.7 Подогрев кромок свариваемых труб 40
4.8 Ручная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом корневого шва 40
4.9 Ручная дуговая сварка электродами с основным видом покрытия заполняющих и облицовочного слоев шва» 42
4.10 Термообработка сварных с о единений 44
4.11 Контроль качества сварного соединения 46 5. Проект рекомендаций по сварке технологических трубопроводов из стали 10Х2М диаметром 426 мм и толщиной стенки от 54 до 86 мм 49
5.1 Область применения 49
5.2 Нормативные ссылки 49
5.3 Общие требования 50
5.4 Технология сварки 58
5.5 Ручная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом корневого слоя шва, ручная дуговая сварка покрытыми электродами заполняющих и облицовочного слоёв шва при монтаже технологических толстостенных трубопроводов 59
5.6 Термическая обработка сварных соединений 70
5.7 Контроль качества сварных соединений 72
5.8 Требования к безопасности при проведении сварочных работ 74
Заключение 76
Список использованных источников 77
После визита на установки обратной закачки Карачаганакского месторождения в июле 2002 года, инженеры по материалам изъявили обеспокоенность рядом проблем. Опыт Chevron Texaco на Тенгизе с таким же исходным материалом мельницы X60 выявил серьезные проблемы, связанные с тем, что материал был подвержен хрупкому разрушению и сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением (SSCC или СКРН).
Потенциал для хрупкого разрушения при снижении вязкости в материале X60 - -40 градусов Цельсия при толщине стенки более 34 мм. Толщина стенки сети трубопроводов X60 на установках обратной закачки УКПГ 2, как правило, от 54 мм до 84 мм.
Потенциал для СКРН связан с проблемой прочности сварного шва усиленного ванадием материала X60. Микросплавы в материале предрасположены вызывать высокую прочность в зоне сплавления и зоне термического влияния (ЗТВ). Применимый стандарт для проекта (NACE MR0175) предусматривает максимальную твердость равную 250HV. Пробные сварные швы, исследованные в Институте сварки (TWI) Кембриджа, показали твердость в 283HV. Высокая твердость может привести к СКРН в среде высокосернистого газа (H2S) при наличии влажности.
В результате было достигнуто решение: заменить текущий материал X60 подходящей альтернативой. Выбор пал на использование материала класса F22 (2,5% Cr, 1% Mo, низколегированная сталь) (10Х2М) для замены текущего X60. Материал F22 используется для труб, фитингов и фланцев, чтобы свести к минимуму беспокойство по поводу сварки различных материалов. F22 также имеет неотъемлемую сохранность и устойчивость к растрескиванию при -45C, сохраняя эти свойства при более низких температурах.
В настоящее время материал X60 был поставлен как часть пакета компрессора обратной закачки, который состоит из трех трехступенчатых компрессоров обратной закачки, охладители и связанных с ними трубопроводов.
Подобные установки с использованием данной стали существуют и на территории России. В настоящее время не существует нормативного документа, регламентирующего технологию сварки, термообработки и контроля качества технологического трубопровода из стали 10Х2М диаметром 426 мм и толщиной стенки 86 мм.
Исходя из выше сказанного, можно сделать заключение о необходимости разработки новых технологий, опираясь на опыт иностранных разработок, соблюдая российские стандарты.
Целью магистерской диссертации является разработка проекта рекомендаций по сварке трубопровода из стали 10Х2М диаметром 426 мм и толщиной стенки 86 мм.
В результате проведенных анализа исследований механических свойств стали 10Х2М после длительной эксплуатации, проведенных Белоярской атомной электростанцией, мы пришли к выводу, что данная сталь актуальна для применения в нефтегазовой отрасли.
Изучив ряд нормативных документов, Российских и зарубежных стандартов по сварке технологических трубопроводов и, проанализировав особенности сварки стали 10Х2М, мы разработали проект рекомендаций по сварке, контролю качества и термообработке сварных соединений технологического трубопровода из стали 10Х2М диаметром от 426 мм и толщиной стенки свыше 54 мм до 86 мм включительно.
