1.2 Характеристика основных материалов конструкции.

Элементы трубопровода и обжимной приварной муфты сделаны из стали 09Г2С по ГОСТ 5520-79.

Сталь 09Г2С это низкоуглеродистая низколегированная сталь перлитного класса широко применяемая в условиях холодного климата. Сталь используется в строительстве трубопроводов, конструкций газонефтехимических производств, судов, мостов и других сооружений, эксплуатируемых в температурном интервале от -70 до +475 С в зависимости от структурного состояния, обеспеченного термообработкой[4].

Свариваемость стали 09Г2С - сваривается без ограничений, при использовании разлитных технологий сварки.[5]

Химический состав стали представлен в таблице 4, механические свойства – таблица 5[5].

Таблица 4-Химический состав стали 09Г2С,%

C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	As	Cu
0,09	0,8	1,3	< 0,035	<  0,04	0,3	0,3	0,08	0,3

ГОСТ	Состояние поставки			Сечение, мм		Предел текучести условный, МПа		Временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа		Относительное удлинение после разрыва, %
19282-73		Листы после закалки, отпуска (Образцы поперечные)	от 10 до 40.		390		530		19

Таблица 5 – Механические свойства стали 09Г2С

Содержание S и P относит сталь к качественным сталям. Наличие Mn в достаточных количествах, упрочняет феррит, снижает температуру начала y-a-превращения, способствует процессу карбидообращения, что может способствовать понижению сопротивляемости сварных соединений к образованию холодных трещин.

Одним из технологических решений, снижающих вероятность появления холодных трещин, является предварительный и сопутствующий подогрев.

Для определения температуры подогрева и необходимости подогрева в це-

лом, воспользуемся общепринятой методикой[6]. Для этого необходимо рассчитать эквивалент углерода Сэк. Восспользуемся формулой Деардена и О-Нила.

Сэ= С+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15=0,09+1,3/6+0,3/5+0,6/15=0,41% (1)

Таблица 6 – Группы свариваемости.

Согласно таблицы 6 определяем, что сталь 09Г2С пренадлежит к III группе свариваемости и согласно таблицы 7, предварительный и сопутствующий подогрев необходим.

Таблица 7- Условия сварки.

Для расчета температуры подогрева воспользуемся формулой Сефериана.

С”эк = Сэк+С’эк = Сэк+0,005S*Cэк (2)

где С”эк- общий углеродный эквивалент,

S- толщина стенки, мм.

С”эк = 0,41+0,005*18*0,41 = 0,45 %

Т= 350* (3)

где Т- температура подогрева, ͦ С

Т= 350*= 156 ͦ С

Сравним расчетное значение температуры предварительного подогрева с значениями принятыми в РД 153-39.4-086-01 Технология сварочно-монтажных работ по установке ремонтных конструкций (муфт и патрубков) на действующие магистральные нефтепроводы. Температура предварительного подогрева в РД дана - 100 ͦ С. В целях получения надежного сварного соединения будем использовать температуру подогрева – 156 ͦ С.

Согласно [7] для сварки стыков по технологии STT, будем использовать сварочную проволоку сплошного сечения диаметром 1,145 мм типа ER70S-6 по AWS A5.18.

Химический состав сварочной проволоки дан в таблице 8.

Механические свойства наплавленного металла даны в таблице 9.

Таблица 8- Химический состав сварочной проволоки L 56.

По химическому составу сварочная проволока L 56 подобна стали 09Г2С.

Таблица 9 – Механические свойства наплавленного металла.

Условия испытаний	Предел прочности, МПа	Предел текучести, МПа	Относит. удлинение, % на 2”	Ударная вязкость, Дж
				при -20 ° F (-29 ° C)	при -40 ° F (-40 ° C)
Требования ER70S-6 по AWS A5.18
100% СО2 , ПС	483 min	400 min	22 min	27 min	--
Результаты испытаний
100% СО2 , ПС	564	468	29	54	37

Из таблицы 9 видим, что механические свойства наплавленного металла шва в значительной степени удовлетворяют требования к действующему трубопроводу (таблица 2).