Трещины в сварных соединениях труб большого диаметра и меры их предупреждения
Рассмотрены случаи разрушения сварных магистральных газопроводов, в том числе после длительной эксплуатации, вызванные наличием трещиноподобных дефектов в сварных соединениях труб, образовавшихся при их изготовлении. Дан анализ основных причин возникновения таких дефектов в металле швов и зоне тер...
Saved in:
| Date: | 2013 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2013
|
| Series: | Автоматическая сварка |
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102262 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Трещины в сварных соединениях труб большого диаметра и меры их предупреждения / А.А. Рыбаков, Т.Н. Филипчук, Л.В. Гончаренко // Автоматическая сварка. — 2013. — № 04 (720). — С. 16-22. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-102262 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1022622025-02-23T17:19:26Z Трещины в сварных соединениях труб большого диаметра и меры их предупреждения Cracks in welded joints of large-diameter pipes and measures of their prevention Рыбаков, А.А. Филипчук, Т.Н. Гончаренко, Л.В. Научно-технический раздел Рассмотрены случаи разрушения сварных магистральных газопроводов, в том числе после длительной эксплуатации, вызванные наличием трещиноподобных дефектов в сварных соединениях труб, образовавшихся при их изготовлении. Дан анализ основных причин возникновения таких дефектов в металле швов и зоне термического влияния с учетом особенностей технологических процессов производства и сварки труб. Показано, что трещины могут иметь различную ориентацию и происхождение, образовываться непосредственно в процессе сварки или на более поздних стадиях изготовления при выполнении смежных операций, например, экспандирования труб. Их образование обусловливается рядом причин технологического характера, например, перемещением свариваемых кромок труб в процессе сборки, некорректным выбором сварочных материалов (сварочной проволоки, флюса), локальным изменением химического состава металла шва или его структурной неоднородностью из-за попадания в шов экзогенных частиц, повышенной влажностью флюса и др. Описаны меры предупреждения образования трещиноподобных дефектов в сварных соединениях труб. Результаты исследований могут быть использованы в трубосварочном производстве для совершенствования технологии сварки и контроля трубной продукции, а также при обследовании трубопроводов в процессе их эксплуатации. Библиогр. 9, табл. 1, рис. 9. 2013 Article Трещины в сварных соединениях труб большого диаметра и меры их предупреждения / А.А. Рыбаков, Т.Н. Филипчук, Л.В. Гончаренко // Автоматическая сварка. — 2013. — № 04 (720). — С. 16-22. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102262 621.791:621.643 ru Автоматическая сварка application/pdf Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Научно-технический раздел Научно-технический раздел |
| spellingShingle |
Научно-технический раздел Научно-технический раздел Рыбаков, А.А. Филипчук, Т.Н. Гончаренко, Л.В. Трещины в сварных соединениях труб большого диаметра и меры их предупреждения Автоматическая сварка |
| description |
Рассмотрены случаи разрушения сварных магистральных газопроводов, в том числе после длительной эксплуатации,
вызванные наличием трещиноподобных дефектов в сварных соединениях труб, образовавшихся при их изготовлении.
Дан анализ основных причин возникновения таких дефектов в металле швов и зоне термического влияния с
учетом особенностей технологических процессов производства и сварки труб. Показано, что трещины могут иметь
различную ориентацию и происхождение, образовываться непосредственно в процессе сварки или на более поздних
стадиях изготовления при выполнении смежных операций, например, экспандирования труб. Их образование обусловливается рядом причин технологического характера, например, перемещением свариваемых кромок труб в
процессе сборки, некорректным выбором сварочных материалов (сварочной проволоки, флюса), локальным изменением химического состава металла шва или его структурной неоднородностью из-за попадания в шов экзогенных
частиц, повышенной влажностью флюса и др. Описаны меры предупреждения образования трещиноподобных
дефектов в сварных соединениях труб. Результаты исследований могут быть использованы в трубосварочном
производстве для совершенствования технологии сварки и контроля трубной продукции, а также при обследовании
трубопроводов в процессе их эксплуатации. Библиогр. 9, табл. 1, рис. 9. |
| format |
Article |
| author |
Рыбаков, А.А. Филипчук, Т.Н. Гончаренко, Л.В. |
| author_facet |
Рыбаков, А.А. Филипчук, Т.Н. Гончаренко, Л.В. |
| author_sort |
Рыбаков, А.А. |
| title |
Трещины в сварных соединениях труб большого диаметра и меры их предупреждения |
| title_short |
Трещины в сварных соединениях труб большого диаметра и меры их предупреждения |
| title_full |
Трещины в сварных соединениях труб большого диаметра и меры их предупреждения |
| title_fullStr |
Трещины в сварных соединениях труб большого диаметра и меры их предупреждения |
| title_full_unstemmed |
Трещины в сварных соединениях труб большого диаметра и меры их предупреждения |
| title_sort |
трещины в сварных соединениях труб большого диаметра и меры их предупреждения |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2013 |
| topic_facet |
Научно-технический раздел |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102262 |
| citation_txt |
Трещины в
сварных соединениях труб большого диаметра и меры их
предупреждения / А.А. Рыбаков, Т.Н. Филипчук, Л.В. Гончаренко // Автоматическая сварка. — 2013. — № 04 (720). — С. 16-22. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| series |
Автоматическая сварка |
| work_keys_str_mv |
AT rybakovaa treŝinyvsvarnyhsoedineniâhtrubbolʹšogodiametraimeryihpredupreždeniâ AT filipčuktn treŝinyvsvarnyhsoedineniâhtrubbolʹšogodiametraimeryihpredupreždeniâ AT gončarenkolv treŝinyvsvarnyhsoedineniâhtrubbolʹšogodiametraimeryihpredupreždeniâ AT rybakovaa cracksinweldedjointsoflargediameterpipesandmeasuresoftheirprevention AT filipčuktn cracksinweldedjointsoflargediameterpipesandmeasuresoftheirprevention AT gončarenkolv cracksinweldedjointsoflargediameterpipesandmeasuresoftheirprevention |
| first_indexed |
2025-11-24T02:12:25Z |
| last_indexed |
2025-11-24T02:12:25Z |
| _version_ |
1849635997601497088 |
| fulltext |
УДК 621.791:621.643
ТРЕЩИНЫ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ ТРУБ
БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА И МЕРЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ
А. А. РЫБАКОВ, Т. Н. ФИЛИПЧУК, Л. В. ГОНЧАРЕНКО
ИЭС им. Е. О. Патона НАНУ. 03680, г. Киев-150, ул. Боженко, 11. E-mail: rybakov@paton.kiev.ua
Рассмотрены случаи разрушения сварных магистральных газопроводов, в том числе после длительной эксплуатации,
вызванные наличием трещиноподобных дефектов в сварных соединениях труб, образовавшихся при их изготовлении.
Дан анализ основных причин возникновения таких дефектов в металле швов и зоне термического влияния с
учетом особенностей технологических процессов производства и сварки труб. Показано, что трещины могут иметь
различную ориентацию и происхождение, образовываться непосредственно в процессе сварки или на более поздних
стадиях изготовления при выполнении смежных операций, например, экспандирования труб. Их образование обус-
ловливается рядом причин технологического характера, например, перемещением свариваемых кромок труб в
процессе сборки, некорректным выбором сварочных материалов (сварочной проволоки, флюса), локальным изме-
нением химического состава металла шва или его структурной неоднородностью из-за попадания в шов экзогенных
частиц, повышенной влажностью флюса и др. Описаны меры предупреждения образования трещиноподобных
дефектов в сварных соединениях труб. Результаты исследований могут быть использованы в трубосварочном
производстве для совершенствования технологии сварки и контроля трубной продукции, а также при обследовании
трубопроводов в процессе их эксплуатации. Библиогр. 9, табл. 1, рис. 9.
К л ю ч е в ы е с л о в а : дуговая сварка, магистральные газонефтепроводы, сварные соединения, разрушения, тре-
щины, причины образования, предупреждение
Как свидетельствуют статистические данные [1,
2], основными причинами аварий линейной части
магистральных газонефтепроводов являются так
называемые строительные (образовавшиеся при
выполнении строительно-монтажных работ) и эк-
сплуатационные (преимущественно коррозион-
ные, в том числе стресс-коррозионные) дефекты.
Считают, что разрушения трубопроводов, обус-
ловленные строительными причинами, наиболее
часты в начальный период их эксплуатации [2].
По мере увеличения длительности работы тру-
бопроводов, напротив, существенно возрастает
количество разрушений из-за коррозионных пов-
реждений.
В то же время, как свидетельствуют рассле-
дования ряда отказов магистральных трубопро-
водов, в том числе после длительной эксплуа-
тации, их разрушения могут быть связаны с де-
фектами, образовавшимися в процессе изготов-
ления труб, в частности, наличием трещинопо-
добных дефектов в сварных соединениях.
Так, при аварии на газопроводе диаметром
820 мм, последствия которой показаны на рис. 1,
очагом разрушения явилась протяженная трещина
в заводском продольном шве трубы. Длина тре-
щины составляла 850 мм, глубина 4…6 мм
(рис. 2). По всей протяженности дефект не рас-
пространялся за пределы наружного шва. Повер-
© А. А, Рыбаков, Т. Н. Филипчук, Л. В. Гончаренко, 2013
Рис. 1. Разрушение трубопровода (а) и фрагменты разрушившихся труб (б, в)
16 4/2013
хность трещины повреждена поверхностной кор-
розией, тогда как вне дефекта — в зоне развития
разрушения (долома) коррозионные повреждения
излома отсутствовали, что является дополнитель-
ным подтверждением образования трещины при
изготовлении трубы. Разрыв трубопровода про-
изошел после 35 лет его эксплуатации при дав-
лении 4,5 МПа (рабочее давление газопровода
5,4 МПа). Трубы изготовлены из стали 17ГС тол-
щиной 9 мм.
В сварном соединении магистрального газоп-
ровода диаметром 1420 мм, сооруженного в
1983 г. из труб с толщиной стенки 15,7 мм (сталь
типа Х70), при внутритрубной диагностике вы-
явлен дефект, классифицированный как «потеря
металла». При контрольном шурфовании в про-
дольном шве трубы обнаружена сквозная трещи-
на, через которую вытекал транспортируемый газ
(рис. 3). Истечение газа начиналось при давлении
более 3 МПа, при меньшем давлении
трещина закрывалась. Дополнительным
неразрушающим контролем в этом же
шве выявлена еще одна трещина, ко-
торая выходила на поверхность только
внутреннего шва. Фрактографические
исследования поверхности этих дефек-
тов позволяют утверждать, что они так-
же образовались в процессе изготовле-
ния трубы.
При гидравлических испытаниях вновь соору-
женного нефтепровода произошло разрушение ря-
да труб размером 1220×19 мм из стали К60
(рис. 4). При этом зафиксировано давление
12,4 МПа (заводское испытательное давление
13,3 МПа). Трубы разорвались по околошовной
зоне продольного заводского шва на длине при-
мерно 1,6 м. Исследования на растровом микрос-
копе рельефа излома в зоне разрушения позволили
установить, что оно развивалось от наружной по-
верхности трубы к внутренней, и, в основном,
по вязкому механизму. Установлено, что причи-
ной разрушений труб стали надрывы по зоне тер-
мического влияния продольного шва (рис. 4, б).
Таким образом, описанные случаи разрушений
трубопроводов были вызваны наличием в сварных
соединениях трещиноподобных дефектов, кото-
рые образовались еще на стадии производства
труб. Ниже дан анализ условий и причин воз-
никновения указанных дефектов в сварных сое-
динениях труб с учетом применяемых техноло-
гических процессов их производства (здесь ана-
лизируются прямошовные трубы большого диа-
метра, сваренные дуговой сваркой под флюсом).
Для удобства изложения материалов рассматри-
ваемые дефекты условно объединены в отдельные
Рис. 2. Трещина в наружном продольном шве разрушившейся трубы диа-
метром 820 мм
Рис. 3. Сквозная поперечная трещина в металле шва трубы
диаметром 1420 мм: а — внешний вид трубы с трещиной в
шве со стороны наружной поверхности; б — макрошлиф
металла шва с трещиной (стрелкой обозначено истечение газа
из трещины в продольном шве)
Рис. 4. Разрушение в околошовной зоне трубы диаметром
1220 мм: а — характер разрушения; б — надрыв в металле
ЗТВ
4/2013 17
группы, исходя из общих признаков и превали-
рующей причины их образования.
Продольные кристаллизационные трещины.
Случаи образования трещин этого типа, анало-
гичных трещине, явившейся причиной описанно-
го ранее отказа газопровода диаметром 820 мм,
известны еще на ранней стадии освоения произ-
водства сварных труб большого диаметра [3]. На-
иболее часто они возникали при применении ус-
таревшей двухслойной технологии сварки. При
такой технологии продольный шов прямошовной
трубы сваривали в два слоя последовательно с
наружной и внутренней поверхности трубы, при-
чем первый, преимущественно наружный слой,
выполняли в сборочно-сварочном стане в процес-
се сборки кромок трубной заготовки, что при чрез-
мерных деформациях этих кромок создает усло-
вия для образования продольных горячих крис-
таллизационных трещин. В 1960-х годах прямо-
шовные трубы диаметром до 1220 мм изготав-
ливали с применением такой технологии сварки
и в больших количествах использовали для со-
оружения магистральных трубопроводов. На
рис. 5 продольные трещины показаны на примере
швов труб диаметром 820 мм из стали 14ХГС.
На поверхности трещин видны грубые столбчатые
кристаллиты, что подтверждает их горячее про-
исхождение.
В начале 1970-х годов была разработана и ре-
ализована в трубосварочном производстве трех-
слойная технология сварки вначале спирально-
шовных, а затем прямошовных труб большого ди-
аметра, при которой кромки трубных заготовок
в момент их сопряжения свариваются в защитном
газе сборочным (технологическим) швом [4]. Пос-
ледний затем полностью переваривается наруж-
ным и внутренним рабочими слоями, выполняе-
мыми под флюсом. Такая технология позволила
устранить образование в швах продольных тре-
щин, связанных с перемещениями свариваемых
кромок. Следует отметить, что современные нор-
мативные документы предусматривают обяза-
тельное применение при сооружении ответствен-
ных газонефтепроводов труб, сваренных по трех-
слойной технологии с предварительным соедине-
нием кромок технологическим швом. Это же тре-
бование, на наш взгляд, следует оговаривать при
заключении контрактов на поставку труб. Что ка-
сается старых трубопроводов, то в них возмож-
ность присутствия таких дефектов не исключена,
в том числе из-за отсутствия в период их стро-
ительства достаточных средств неразрушающего
контроля сварных соединений труб.
Продольные трещиноподобные дефекты, свя-
занные с усадочной рыхлостью в швах. Дефекты
этого типа (рис. 6) образуются при многодуговой
сварке под флюсом с повышенной скоростью
вследствие, как указано в работе [5], обособления
хвостовой части сварочной ванны и кристалли-
зации последних порций жидкого металла в ус-
ловиях затрудненной усадки. Глубина усадочных
рыхлостей (показано стрелкой на рис. 6, а) обычно
небольшая (0,3…0,5 мм). Однако трещины, ко-
торые иногда сопровождают рыхлость, могут
иметь бoльшую глубину. Такие трещины распо-
лагаются по центру шва и имеют, как и в пре-
дыдущем случае, межкристаллитный характер. В
работе [5] показано, что вероятность образования
Рис. 5. Продольная трещина в наружном шве трубы из стали
14ХГС, обусловленная действием преимущественно силово-
го фактора: а — вид со стороны наружного шва; б — по-
верхность излома
Рис. 6. Макрошлиф с усадочной рыхлостью по центру шва (а)
и микроструктура (×250) этого участка (б)
18 4/2013
усадочной рыхлости возрастает с повышением
скорости многодуговой сварки и применением
плавленого флюса среднего и крупного грануло-
метрического состава. В случае использования
при сварке труб агломерированного флюса уса-
дочные рыхлости, как правило, отсутствуют.
Холодные поперечные трещины в швах могут
образовываться вследствие воздействия двух ос-
новных факторов [6–8]: формирования в металле
шва закалочных структур и/или наличия избы-
точного водорода. Вид холодной поперечной тре-
щины в продольном шве трубы, обусловленной,
преимущественно, структурным фактором, пока-
зан на рис. 7. Установлено, что трещины этого
типа в металле шва труб из типовой микролеги-
рованной стали класса прочности К56-К65 воз-
никают в связи с повышенным его легированием,
в первую очередь марганцем, молибденом, нио-
бием, ванадием, что способствует образованию
структур закалочного типа с высокой твердостью
HV49 — 280…350. В двухсторонних сварных со-
единениях труб такие трещины чаще всего за-
рождаются в металле локальных хрупких зон пер-
вого шва с повышенной твердостью, образующих-
ся при повторном нагреве во время выполнения
второго шва. Разрушение имеет, преимуществен-
но, внутрикристаллитный характер.
Особенности образования холодных попереч-
ных трещин водородного происхождения иссле-
довали на примере сварных соединений труб ди-
аметром 914 мм из стали Х65 (рис. 8). Трещины
выходили на поверхность наружного, внутреннего
или обоих швов. Особых отличий структуры в
металле зоны образования трещин от обычной не
выявлено. Структуры закалки в швах отсутство-
вали. Не выявлены также полигонизационные гра-
ницы, которые могли бы свидетельствовать о по-
вышенном микролегировании шва. Твердость по
Виккерсу металла шва не превышала критический
уровень с точки зрения трещинообразования
(НV49 — 260). Вместе с тем исследованиями на
растровом микроскопе выявлено сосредоточение
мелких пор в зоне трещины, что свидетельствует
о ее водородном происхождении (рис. 8). Ана-
логичные поры выявлены и в районе сквозной
поперечной трещины, ставшей причиной отказа
ранее упомянутого газопровода диаметром
1420 мм.
Данные работы [8] подтверждают представле-
ние о замедленном характере образования попе-
речных трещин водородного происхождения в ме-
талле швов труб. В связи с этим выявление их
непосредственно в процессе изготовления труб
затруднено.
При изготовлении труб наиболее вероятным
источником повышенной концентрации диффу-
зионно-подвижного водорода в металле швов яв-
ляется применение флюса повышенной влажнос-
ти, а также ускоренное охлаждение сварного со-
единения перед выполнением ультразвукового
контроля.
Трещины разной ориентации металлургичес-
кого происхождения, обусловленные локальным
изменением химического состава металла швов
труб, могут образовываться из-за различных при-
чин, в основном, вследствие попадания в шов эк-
зогенных частиц. Например, известны случаи воз-
никновения трещин в металле швов в связи с мес-
Рис. 7. Холодные поперечные трещины, образовавшиеся в
швах со структурами закалочного типа: а — поперечная тре-
щина на внешней поверхности шва; б — продольный мак-
рошлиф
Рис. 8. Трещины водородного происхождения в металле шва трубы, выполненной под флюсом (×1400): а — скопление пор
в зоне трещины; б — примеры торможения развития микротрещин порами
4/2013 19
тным его обогащением углеродом, марганцем и
формированием структурных составляющих с вы-
сокой твердостью. Такие трещины, в частности,
выявляли в швах труб при использовании плав-
леного флюса АН-60 и АН-67Б из-за его загряз-
нения частицами футеровки печи в процессе из-
готовления [9]. Трещины этого типа разной ори-
ентации располагались как в наружном, так и во
внутреннем шве, имели нитевидный характер и,
в основном, небольшие размеры, однако, в ряде
случаев они распространялись на все сечение шва.
Образование трещин в металле швов труб может
быть вызвано также грубыми неметаллическими
(шлаковыми) включениями экзогенного характера
из загрязненного флюса при его повторном ис-
пользовании и некачественной сепарации.
Зафиксированы случаи образования трещин в
местах локального обогащения металла швов труб
медью а иногда и цинком (рис. 9). Трещины за-
рождались в поверхностных слоях шва и разви-
вались перпендикулярно его оси на глубину до
15 мм. Загрязнение металла шва указанными эле-
ментами может быть связано с оплавлением мун-
дштуков или контактных плашек сварочных ап-
паратов, в том числе из-за нарушения стабиль-
ности многодугового процесса сварки под флю-
сом, например, при повышенном напряжении дуг,
что приводит к шунтированию дуг шлаковой кор-
кой. Образующиеся при этом трещины имеют от-
носительно небольшие размеры, что затрудняет
их выявление неразрушающими методами.
Трещины в ремонтируемых участках швов
труб, где проводили исправление выявленных де-
фектов (пор, шлаковых включений, непроваров
и др.) с предварительным их удалением и пос-
ледующей многопроходной механизированной
многослойной сваркой под флюсом, образуются,
как правило, в связи с неблагоприятными струк-
турными характеристиками металла «ремонтно-
го» шва. Трещины развиваются преимущественно
в продольном направлении, зарождаются, как пра-
вило, в последнем слое «ремонтного» шва, а затем
распространяются в металле предыдущих слоев
этого шва и ЗТВ.
Установлено, что исследуемые трещины могут
быть отнесены к холодным, а их образование
обусловлено постепенным увеличением от слоя
к слою массовой доли легирующих элементов
(марганца, кремния, молибдена, хрома и др.) при
выполнении многопроходных швов сварочными
материалами, обычно применяемыми для этих це-
лей в трубном производстве. Например, в случае
использования флюса АН-60 и проволоки
Св-08Г1НМА для исправления дефектного учас-
тка продольного шва трубы из стали 10Г2ФБ со-
держание марганца в последнем (четвертом) слое
«ремонтного» шва возрастало до 1,97 %, кремния
— до 0,98 %, а молибдена до 0,53 % (в первом
слое этого шва количество указанных элементов
находилось на уровне 1,69, 0,45 и 0,16 %, соот-
ветственно). Чрезмерный уровень легирования
металла последних слоев шва приводило к фор-
мированию участков структуры верхнего бейнита
с высокой твердостью, пониженной пластич-
ностью и вязкостью, обогащению ферритной мат-
рицы кремнием, также снижающим ее пластич-
ность, образованию развитой системы полигони-
зационных границ с микротрещинами. Более под-
робно вопросы оптимизации химического состава
и структуры металла в участках швов труб, под-
вергаемых ремонту, будут рассмотрены в наших
дальнейших публикациях.
Трещины-надрывы в околошовной зоне свар-
ных соединений, аналогичные приведенным на
рис. 4, могут образовываться при выполнении опе-
рации экспандирования труб, необходимой для
обеспечения требуемых их размеров. Возникно-
вение таких трещин является следствием действия
ряда факторов: чрезмерных отклонений профиля
трубы в районе сварного соединения от круглой
формы перед экспандированием, неплавного пе-
рехода от усиления шва к основному металлу и
неблагоприятных структурных характеристик ме-
талла в участках, прилегающих ко шву, обуслов-
ленных сварочным нагревом. Чаще всего случаи
образования трещин-надрывов наблюдаются в пе-
риод освоения производства труб нового сорта-
мента или более высокого уровня прочности. Не-
большие размеры этих дефектов и расположение
в районе геометрического концентратора затруд-
няет их выявление неразрушающими методами
контроля. Именно трещины-надрывы в околошов-
ной зоне, образовавшиеся при экспандировании
труб, стали причиной рассмотренных ранее раз-
рушений магистрального трубопровода диамет-
ром 1220 мм.
Таким образом, изучение причин аварий ма-
гистральных трубопроводов и проведенные на
трубосварочных заводах исследования технологи-
ческих сварочных и смежных процессов позво-
лили установить особенности расположения, при-
чины и механизм образования трещиноподобных
дефектов в швах труб, предназначенных для ис-
пользования при сооружении магистральных тру-
Рис. 9. Трещины в металле шва в участках локального обога-
щения медью (в правом углу фрагмент трещины, ×6)
20 4/2013
бопроводов. С учетом этих данных разработан и
частично реализован на действующих трубосва-
рочных предприятиях комплекс мер по снижению
вероятности возникновения таких дефектов и по-
вышению достоверности методов контроля. Нап-
ример, как отмечалось ранее, практически пов-
семестно при изготовлении труб ответственного
назначения используется трехслойная технология
сварки (с предварительным выполнением сбороч-
ного шва) взамен устаревшей двухслойной свар-
ки. Сварку труб выполняют только под керами-
ческим флюсом вместо плавленого, в котором воз-
можно присутствие отслоившихся частичек фу-
теровки печи и других посторонних частиц. На
большинстве трубных заводов исключена опера-
ция ускоренного охлаждения швов перед УЗК.
В значительной мере усовершенствованы обору-
дование и схема контроля сварных соединений
труб, в том числе за счет увеличения количества
УЗ-преобразователей и др. Более полный пере-
чень мер, рекомендованных для предупреждения
возникновения трещиноподобных дефектов в
швах труб большого диаметра, свариваемых ду-
говой сваркой под флюсом, приведен в таблице.
Вместе с тем для повышения гарантии отсут-
ствия трещиноподобных дефектов в швах труб,
на наш взгляд, помимо технологических мер и
совершенствования средств и методов контроля,
в нормативных документах Заказчика на трубы
необходимо устанавливать дополнительные тре-
бования к технологическому процессу их произ-
водства, например, ограничение влажности флю-
са, введение норм предельно допустимых содер-
жаний легирующих элементов в стали и металле
швов, контроль применяемых сварочных матери-
алов и формы трубной заготовки перед экспан-
дированием, регистрацию параметров сварочного
процесса и его аттестацию перед началом про-
изводства труб и др.
Результаты данных исследований могут быть ис-
пользованы также для совершенствования методов
диагностики магистральных трубопроводов.
Рекомендованные меры для предупреждения возникновения трещиноподобных дефектов в швах труб большого
диаметра, свариваемых дуговой сваркой под флюсом
Типы трещин Меры предотвращения образования трещин
Продольные кристаллизационные
трещины в наружных швах, обуслов-
ленные действием преимущественно
силового фактора
Применение трехслойной технологии сварки с предварительным соединением кромок труб
сборочным (технологическим) швом
Формовка трубных заготовок, исключающая чрезмерные деформации кромок при сборке
Продольные трещины в металле
швов труб, связанные с усадочной
рыхлостью
Улучшение формы шва (устранение «седловины», ограничение ширины шва)
Ограничение угла наклона «на спуск» стана для сварки внутренних швов труб в пределах не
более 20 мин.
Применение керамического флюса
Контроль качества флюса
Холодные поперечные трещины в
металле швов водородного проис-
хождения или обусловленные обра-
зованием закалочных структур
Контроль влажности флюса (влажность флюса должна быть не более 0,03 %)
Ограничение легирования металла шва (в первую очередь молибдена не более 0,3 % и нио-
бия не более 0,03 %)
Исключение операции ускоренного охлаждения УЗ-контролем сварных соединений (при не-
обходимости этой операции время между окончанием сварки и началом охлаждения должно
быть не менее 1 ч, а температура шва — не более 80 °С)
Для новых марок трубной стали и сварочных материалов контроль твердости металла перво-
го шва, в том числе с целью выявления в его корне локальных зон повышенной твердости
(более НV 260)
Трещины различной ориентации ме-
таллургического происхождения в
металле швов
Применение агломерированного флюса и контроль его качества
Контроль качества поверхности сварочной проволоки
Регистрация параметров сварочного процесса и контроль его стабильности
Контроль состояния наконечников сварочных мундштуков
Трещины в ремонтных участках за-
водских швов, выполняемых с при-
менением многослойной сварки
Применение сварочной проволоки с ограниченным количеством молибдена (до 0,3 %) и ни-
келя (до 0,6 %), а также агломерированного алюминатно-основного флюса
Аттестация процесса сварки для ремонта сварных соединений труб
Трещины-надрывы в околошовной
зоне сварных соединений
Контроль трубной заготовки и формы сварного соединения перед экспандированием (откло-
нение профиля поверхности трубы от теоретического круга в районе сварного соединения не
должно превышать 0,15 % Dн). Улучшение формы шва (например, угол перехода шва к ос-
новному металлу должен быть не менее 120°)
Ограничение величины экспандирования (до 0,9 %), особенно для толстостенных труб повы-
шенной прочности
Дополнительное ограничение предельно допустимого содержания легирующих элементов, в
частности, углерода (в зависимости от уровня прочности), молибдена (не больше 0,20 %),
ниобия (не больше 0,05 %), в том числе для трубной стали повышенной прочности, напри-
мер, Х80
4/2013 21
1. Кузнецов В. В., Ляпин А. А., Монахов Р. Е. Сравнитель-
ный анализ статистических данных по аварийности на
магистральных трубопроводах в России и в Западной
Европе // Нефть, Газ и Бизнес. — 2007. — № 1-2. —
С. 49–56.
2. Мазур И. И., Иванцов О. М. Безопасность трубопровод-
ных систем. — М.: Елима, 2004. — 1097 с.
3. Мандельберг С. Л., Рыбаков А. А., Сидоренко Б. Г. Стой-
кость сварных соединений трубных сталей против крис-
таллизационных трещин // Автомат. сварка. — 1972. —
№ 3. — С. 1–4.
4. Сварка в CO2 сборочных швов прямошовных труб боль-
шого диаметра / С. Л. Мандельберг, А. А. Рыбаков, Л. И.
Файнберг и др. // Там же. — 1972. — № 11. — С. 56–58.
5. Мандельберг С. Л., Семенов С. Е. Образование усадоч-
ных раковин на поверхности шва при многодуговой
сварке под флюсом с повышенной скоростью // Там же.
— 1962. — № 6. — С. 17–20.
6. Мандельберг С. Л., Буслинский С. В., Богачек Ю. Влия-
ние водорода на образование холодных трещин в швах
при сварке трубных сталей // Там же. — 1984. — № 2. —
С. 2–5.
7. Макаров Э. Л. Холодные трещины при сварке легиро-
ванных сталей. — М.: Машиностроение, 1981. — 248 с.
8. Гривняк И. Свариваемость сталей. — М.: Машинострое-
ние, 1984. — 215 с.
9. Мандельберг С. Л. Многодуговая сварка на повышенной
скорости с колебанием электрода // Автомат. сварка. —
1965. — № 2. — С. 8–13.
Поступила в редакцию 12.02.2013
Вагон габарита RIC — достойное пополнение
номенклатурного ряда пассажирских вагонов отКВСЗ
На Крюковском вагоностроительном заводе прошло заседание межведомственной приемочной
комиссии, на котором рассмотрены результаты испытаний пассажирского спального вагона ло-
комотивной тяги модели 61-7034 для международного сообщения габарита RIC на тележках
модели 68–7047 для железных дорог с шириной колеи 1520 мм и тележках модели 68-7044 для же-
лезных дорог с шириной колеи 1435 мм. Итогом проведенных испытаний стало подтверждение
соответствия вагона заявленным характеристикам и безопасность его эксплуатации.
Межведомственная комиссия определила, что конструкция нового вагона повышенной комфор-
тности на тележках с пневмоподвешиванием производства ПАО «КВСЗ» соответствует совре-
менному техническому уровню пассажирских вагонов. Было принято решение присвоить комплек-
там конструкторской документации на этот пассажирский вагон литеру 01 и разрешить Крюков-
скому вагоностроительному заводу изготовление опытной партии из 20 вагонов.
Новый этап в реализации проекта по модернизации вагонов
Киевского метрополитена
После завершения всех процедур с японской стороной по запуску контракта Крюковский ваго-
ностроительный завод получил авансовый платеж и начинает создание первого модернизирован-
ного поезда метро для Киевского метрополитена.
Кратко напомним суть дела: Киевская городская государственная администрация и ее глава
Александр Попов предложили проект использования «зеленых инвестиций», которые Украина полу-
чает по Киотскому протоколу, — модернизировать 95 вагонов столичного метрополитена. Про-
ект получил поддержку правительства. Не истратив ни одной копейки бюджетных средств,
столичный метрополитен обновит подвижной состав Святошинско-Броварской линии, который
на 90% состоит из морально и физически устаревших вагонов серии «Е», «Еж».
КВСЗ разрешили серийный выпуск новой цистерны
Вагон-цистерна модели 15-7076 предназначен для перевозки широкого спектра жидких (не-
вязких) нефтепродуктов. Может эксплуатироваться по всей сети железных дорог Украины и го-
сударств–участников Содружества Совета по железнодорожному транспорту с шириной колеи
1520 мм. Вагон-цистерна имеет раму усиленной конструкции и котел повышенной прочности.
Ходовая часть — две двухосные тележки модели 18-7055. Срок службы — 32 года. 28 февраля 2013
г. межведомственной приемочной комиссией было принято решение о ее постановке на серийное
производство. Администрация и профсоюзный комитет КВСЗ подписали колдоговор.
22 4/2013
|