Исследование причин повышения пористости при ремонтной сварке резервуаров и магистральных трубопроводов для хранения и транспортирования нефти и нефтепродуктов
ВВЕДЕНИЕ 4
1. Анализ причин увеличения пористости сварных швов при проведении ремонта элементов системы транспорта нефти и нефтепродуктов 7
1.1. Анализ влияния химического состава сварочной ванны на образование газовых пор 7
1.2. Изменения химического и (или) структурного состава основного металла элементов системы трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов под влиянием эксплуатационных факторов 14
1.3. Выводы 22
2. Исследование изменений структуры и элементного состава металла резервуаров и трубопроводов для хранения нефти и нефтепродуктов под воздействием эксплуатационных факторов 24
2.1. Исследование структуры и элементного состава металла резервуара для хранения нефти и нефтепродуктов 24
2.2. Проведение количественного анализа водорода и углерода в металле 25
2.3. Исследование концентрации диффузионно-подвижного водорода в металле трубопровода после длительной эксплуатации 27
2.4. Определение содержания водорода в образцах материала сварных швов бывшего в эксплуатации трубопровода 38
2.5. Выводы 42
3. Снижение содержания водорода в металле и ослабления его вредного влияния на качество сварных соединений 44
3.1. Механизм абсорбции и диффузии водорода при сварке сталей 44
3.2. Определение технологических факторов, влияющих на снижение количества водорода в сварочной ванне 50
3.3. Определение наиболее активных добавок в сварочную ванную для удаления (связывания) из нее водорода 51
3.4. Технологические меры борьбы с пористостью сварного шва при ремонте резервуаров и трубопроводов в производственных условиях 58
3.5 Выводы 59
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 63
Цель работы: Разработка предложений по применению технологических мер борьбы с пористостью сварного шва в производственных условиях на основе анализа причин повышенной пористости при ремонте резервуаров и трубопроводов для транспортирования нефти и нефтепродуктов с целью повышения качества выполнения строительно-монтажных работ.
Методы исследования: аналитический и экспериментальные методы.
Объект исследования - технологический процесс сварки при ремонте резервуаров и трубопроводов для транспортирования нефти и нефтепродуктов.
Предмет исследования - методы снижения количества дефектов сварного шва.
Исходя из цели исследования, поставлена основная задача исследования: анализ причин увеличения пористости сварных швов при проведении ремонта резервуаров, магистральных и технологических трубопроводов системы транспорта нефти и нефтепродуктов.
В процессе исследования установлено, что именно эксплуатационные условия являются доминирующим фактором, влияющим на количество дефектов сварного шва (в частности, газовых пор) при ремонте металлоконструкций элементов системы трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. Внешние факторы, возникающие при подготовке к проведению ремонтных работ, не отличаются от факторов, имеющих место при проведении строительных работ в одинаковых климатических и производственных условиях при наличии единых требований и технологии их производства.
В работе сделаны выводы об увеличении содержания водорода в приповерхностном слое под воздействием эксплуатационных факторов, которое влечет за собой возрастание количества водорода в сварочной ванне при проведении ремонтных работ на магистральных трубопроводах.
Основными причинами повышенной пористости являются: увеличение количества диффузионного водорода, вызванное воздействием водородосодержащих газовых и жидкостных сред; увеличение количества связанного углерода в виде неметаллических включений; повышенное содержание неметаллических включений в металле, возникающее в процессе деформационного старения при распаде цементита и миграции атомов углерода.
Результаты количественного исследования водорода с внутренней (находившейся в контакте с нефтью) и внешней (контактирующей с антикоррозионным покрытием) стороны показали, что массовая концентрация водорода с внутренней стороны образца составляет значительно выше концентрации с внешней стороны.
При определении химического состава металла того же резервуара было установлено, что содержание углерода с внутренней стороны также превышает содержание углерода с внешней стороны на 20%.
Концентрация диффузионно-подвижного водорода с внутренней стороны, находящейся в контакте с транспортируемыми углеводородами, превышает концентрацию с внешней стороны на 30-54%.
Концентрация диффузионно-подвижного водорода зависит от степени загруженности трубопровода, так как в металле, вырезанном из нижней части трубопровода, фиксируется концентрация водорода, превышающая концентрацию в верхней части, на 2,3-12,9%.
Безусловно, проведенный анализ не является исчерпывающим, и поставленные ранее задачи требуют дальнейшего исследования. Возможные направления дальнейших исследований:
1. Определение наиболее активных добавок в сварочную ванную для удаления (связывания) из нее водорода.
2. Определение возможных режимов термообработки для удаления из металла диффузионного водорода (по возможности перевод водорода из связанного состояния в диффузионное и его последующее удаление).
3. Исследование режимов сварки для получения шва высокого
качества во избежание порообразования.
4. Исследования состава газа (смеси газов), позволяющих
уменьшить содержание водорода в сварочной ванне.
