Повреждаемость объектов нефтегазового комплекса: виды дефектов, природа их появления, степень опасности. О.Ю. Полетаева

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет» Структурное подразделение

«Институт дополнительного профессионального образования»

О.Ю. Полетаева

ПОВРЕЖДАЕМОСТЬ ОБЪЕКТОВ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА: ВИДЫ ДЕФЕКТОВ, ПРИРОДА ИХ ПОЯВЛЕНИЯ,

СТЕПЕНЬ ОПАСНОСТИ

Учебное пособие

Уфа

ФГБОУ ВО «УГНТУ» • ССП УГНТУ «ИДПО»

2023

УДК 621.6

ББК 65.305.14

П49

П49 Повреждаемость объектов нефтегазового комплекса: виды дефектов, природа их появления, степень опасности [Электронный ресурс]: учебное пособие / О.Ю. Полетаева – Электрон. текстовые дан. (0,98 Мб) – Уфа: УГНТУ, 2023 – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM) – Систем. требования: проц. с такт. частотой 700МГц и выше; 128 Мб опер. памяти и выше; разреш. экрана 1024x768 пикс.; ОС Windows, macOS; Программа для чтения файлов .pdf. – Загл. с титул.экрана

В учебном пособии «Повреждаемость объектов нефтегазового комплекса: виды дефектов, природа их появления, степень опасности» приведены общие понятия о дефектах и подробно рассмотрены дефекты, образованные при температурно-деформационной обработке металла, дефекты сварных соединений, дефекты, образованные при транспортировке, хранении и монтаже, дефекты, образованные в процессе эксплуатации и дефекты изоляции.

Учебное пособие предназначено для слушателей Института дополнительного профессионального образования, студентов вузов, специалистов отрасли добычи, транспорта и хранения, переработки нефти и газа.

УДК 621.6

ББК 65.305.14

Оглавление

1 Общие понятия о дефектах..................................................................................... 4

2 Дефекты, образованные при температурно-деформационной обработке металла ......................................................................................................................... 6

3 Дефекты сварных соединений .............................................................................. 13

4 Дефекты, образованные при транспортировке, хранении и монтаже .............. 23

5 Дефекты, образованные в процессе эксплуатации ............................................. 25

6 Дефекты изоляции.................................................................................................. 30

Литература ................................................................................................................. 31

1 Общие понятия о дефектах

Дефектом называется каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям (ГОСТ 15467-79).

Дефекты по их расположению подразделяют на наружные и внутренние. Одни дефекты (поверхностные) выявляют визуально при внешнем осмотре, другие – можно обнаружить только с помощью инструмента или прибора.

Деление дефектов на явные и скрытые обусловливается предусмотренными правилами, методами и средствами контроля качества продукции. К правилам контроля относят его распорядок (регламент, график), к методам – технологию (способы, приемы, последовательность операций), объем (число контролируемых показателей или параметров) и точность. К средствам контроля, относят используемое оборудование (стенды, испытательные машины, оснастку позиций и площадок на полигонах и т.п.), измерительную и регистрационную аппаратуру, а также инструменты и приборы.

Явный дефект – дефект, для выявления которого в нормативной документации, обязательной для данного вида контроля, предусмотрены соответствующие правила, методы и средства. Скрытый дефект – дефект, для выявления которого в нормативной документации, обязательной для данного вида контроля, не предусмотрены соответствующие правила, методы и средства.

Дефект, устранение которого технически возможно и экономически целесообразно, называют устранимым; если же устранение дефекта технически невозможно или связано с большими трудовыми затратами (экономически нецелесообразно), такой дефект считают неустранимым.

Устранимость и неустранимость дефекта определяют применительно к рассматриваемым конкретным условиям производства и ремонта с учетом необходимых затрат и других факторов. Один и тот же дефект может быть отнесен к устранимым или неустранимым в зависимости от того, обнаружен он на ранних или на заключительных этапах технологического процесса производства (ремонта). Неустранимые дефекты могут переходить в категорию устранимых также в связи с усовершенствованием технологии производства

(ремонта) продукции и снижением затрат на исправление брака.

В зависимости от влияния на эффективность и безопасность использования продукции все дефекты подразделяются на:

- критический – дефект, при наличии которого использование продукции по назначению практически невозможно или недопустимо;

- значительный – дефект, который существенно влияет на использование продукции по назначению и/или на ее долговечность, но не является критическим;

- малозначительный – дефект, который не влияет существенно на использование продукции по назначению и ее долговечность.

Указанное разделение дефектов производится для последующего выбора вида контроля качества продукции (выборочный или сплошной) и для назначения такой характеристики выборочного контроля как риск потребителя (заказчика).

Для некоторых видов продукции определенные совокупности дефектов, каждый из которых: при отдельном его рассмотрении является малозначительным, могут быть эквивалентны значительному или даже критическому дефекту и должны относиться к соответствующей категории. Совокупности же значительных или значительных с малозначительными дефектов аналогичным образом могут быть эквивалентны критическому дефекту и должны относиться к категории критических.

Примерами дефектов могут быть выход размера детали за пределы допуска, неправильная сборка или регулировка (настройка) аппарата (прибора), (царапина на защитном покрытии изделия, недопустимо высокое содержание вредных примесей в продукте, наличие заусенцев на резьбе и т.д.

По происхождению дефекты изделий подразделяют на:

- конструктивные: к конструктивным дефектам относится несоответствие требованиям технического задания или установленным правилам разработки (модернизации) продукции. Конструктивные дефекты являются следствием несовершенства конструкции;

- производственные: к производственным дефектам относится несоответствие требованиям нормативной документации на изготовление или поставку продукции (возникают из-за несовершенства или нарушения технологии изготовления изделия при отливке и прокатке металлов, сварке, механической, термической и других видах обработки);

- эксплуатационные, появляющиеся после некоторой наработки изделия в результате усталости металла, коррозии, изнашивания, а также неправильного технического обслуживания и эксплуатации.

2 Дефекты, образованные при температурно-деформационной обработке металла

Расслоение – дефекты в виде нарушения сплошности (трещины) металла, представляющие собой раскатанные крупные дефекты слитка (глубокие уса- дочные раковины, усадочную пористость, скопления пузырей или неметаллических включений и т.д.). Расслоения расположены внутри деформированного слитка, а поверхность нарушения сплошности параллельна плоскости прокатки.

В изломах и на микрошлифах в сечениях проката, расположенных вдоль и поперек направления деформации, расслоения имеют вид трещин, параллельных поверхности деформации, а в сечении, параллельном поверхности деформации,

– вид плоских вытянутых участков светло-серого или темно окисленного цвета.

Причины образования:

- нарушение технологии выплавки и разливки стали;

- повышенная загрязненность металла и недостаточная защита его от вторичного окисления;

- несоблюдение температурно-временных параметров разливки стали с учетом режимов охлаждения, скорости качания кристаллизатора, а также режима вторичного охлаждения и скорости вытягивания слитка из кристаллизатора;

- отклонения в режиме температурно-деформационной обработки слитка и в режиме его прокатки.

Влияние на свойства. Возможно снижение механических свойств металла пропорционально площади дефекта.

Ликвация – дефект, проявляющийся в виде скопления вредных примесей и неравномерности химических элементов или соединений в объеме металла, возникающий в результате избирательной кристаллизации при затвердевании.

Причины образования:

- нарушение технологии выплавки и разливки стали;

- нарушение теплового режима при разливке стали;

- отсутствие защиты жидкой ванны;

- отклонения в режиме кристаллизации стали.

Влияние на свойства. Структура внутренних металлургических дефектов типа ликвационных зон в трубных сталях характеризуется повышенным содержание перлита и неметаллических включений типа сульфидов и сульфосиликатов, которые при воздействии значительных нагрузок (превышающих предел текучести) могут способствовать появлению дефектов несплошности металла – расслоений и трещин, которые могут снижать механические свойства пропорционально площади дефекта.

Флокены – дефекты в виде внутренних разрывов (трещин) в металлопродукции (прокат, поковка), образующиеся в результате водородного охрупчивания металла (большей частью внутризеренного). Размер и поверхность флокенов зависят от марок стали, их газонасыщенности и загрязненности.

Флокены образуются в деформированной стали и чаще всего в массивной зоне металлоизделия. В литой стали флокены имеют вид «светлых пятен». В металлопрокате плоскость флокенов чаще всего ориентирована параллельно плоскости прокатки. В кованом металле их расположение с направлением деформации связано в меньшей степени. Флокены наблюдаются и свойственны, в основном, легированным маркам стали.

Причины образования.

1. Грубые нарушения заданных технологических параметров выплавки и разливки жидкой стали, а также повышенная загрязненность и газонасыщенность металла.

2. Недостаточная защита стали при разливке.

3. Нарушения технологии температурно-деформационной обработки слитка.

4. На процесс образования флокенов влияют следующие факторы: повышенное содержание водорода; повышенное содержание элементов, увеличивающих растворимость водорода в жидкой стали и не образующих с водородом соединений или образующих нестойкие соединения (молибден, никель, вольфрам, марганец, кобальт); повышенное содержание неметаллических включений; наличие границ раздела металл-неметаллические включения, которые являются линзами-барьерами на пути диффузии атомарного и накопителями молекулярного водорода; повышенное содержание легирующих элементов, понижающих температуру превращения аустенита при охлаждении (углерод, молибден, никель, кремний, вольфрам, бор, хром, марганец); различные виды деформации, оказывающие влияние на ход диффузионных и препятствующих диффузии процессов.

Влияние на свойство. Присутствие флокенов снижает механические свойства металла пропорционально площади дефектов. Особенно резкое снижение свойств при наличии флокенов наблюдается в сварных соединениях, так как флокены способствуют появлению трещин в околошовной зоне.

Плена – дефект поверхности, представляющий собой сравнительно тонкие отслоение металла языкообразной или округлой формы деформированного металла (прокат, поковка), частично приваренные к основному металлу. Размеры плены могут быть различными: от еле заметных чешуек до 100 мм и более по длине и ширине. В некоторых случаях в зоне приварки плены наблюдается обезуглероженный слой металла с повышенным содержанием неметаллических включений.

Причины образования. Образуется вследствие раскатки или расковки рванин, подрезов, следов глубокой зачистки дефектов или сильной выработки валков.

рис. 1

Закат – дефект в виде нарушения сплошности поверхности в направлении прокатки. На бесшовной трубе располагается с одной или двух диаметрально противоположных сторон по всей длине или на значительной части поверхности.

Причины образования. Образуется путем вдавливания и закатывания уса, подреза, острого угла, заусениц или возвышений на поверхности, получившихся при предыдущем пропуске слитка через калибр прокатного стана. При этом металл не сваривается с основной массой проката.

Влияние на свойства. Изменений в микроструктуре нет либо наблюдается обезуглероживание.

Раковины от окалины – дефект поверхности в виде отдельных углублений, частично вытянутых вдоль направления прокатки, образующихся при выпадении вкатанной окалины; дефект имеет шероховатое дно, переход от основного металла к кратеру дефекта – плавный, границы – размытые. Раковины от окалины отличаются от рябизны большими размерами и меньшим количеством.

Образуется в результате прокатки или правки листа при вдавливании окалины.

Влияние на свойства. Как правило, дефект не влияет на свойства проката, но ухудшает внешний вид поверхности металлопродукции.

рис. 2

Волосовины – дефекты в виде волосовидных нитевидных несплошностей в металле, расположенных вдоль направления деформации и наблюдаемых в форме прерывистых или сплошных нитевидных поверхностных трещин.

Причины образования. Волосовины в деформированном металле являются следствием нарушений технологии выплавки и разливки стали (разливка стали с повышенной загрязненностью и газонасыщенностью металла) и нарушением технологии температурно-деформационной обработки слитка.

Рябизна – дефект поверхности в виде мелких углублений (шероховатости) от выпавшей окалины, сгруппированных в полосы различной протяженности и ширины. Дефект может занимать значительную поверхность, располагаясь преимущественно отдельными участками вдоль направления деформации.

Образуется в результате прокатки или правки листа при вдавливании окалины.

Дефект не снижает механические свойства металла, но ухудшается внешний вид изделия.

рис. 3

Чешуйчатость – дефект в виде сильно разветвленных мелких отслоений и надрывов металла, расположенных сотообразно на поверхности проката, то есть поверхность деформированного металла как бы покрыта металлическими чешуйками.

Чаще всего чешуйчатость встречается у низко- или среднеуглеродистых конструкционных сталей, в том числе, у легированных и медьсодержащих сталей.

Причины образования. Нарушение окислительно-восстановительного режима нагрева слитка перед деформацией, связанного с нарушением режима работы нагревательных агрегатов из-за плохой организации горения (факелов); неэффективного соотношения в газовоздушной смеси; слишком высокой температуры нагрева или чрезмерно длительной продолжительности и использования газа с высоким содержанием серы.

Влияние на свойства. Уровень механических свойств металла практически остается неизменным. Выбраковка металла определяется требованиями по чистоте поверхности и допускам по размерам металлопродукции.

Раковина-вдав – дефект в виде местных впадин (углублений) различной величины и формы, образованных в результате прокатки. В отдельных случаях дефекты повторяют контур инородных частиц, послуживших причиной их образования, и сопровождаются ореолом.

Образуется при выпадении вкатанной или вдавленной в холодном состоянии инородной частицы.

Дефект, как правило, не влияет на свойства готовой металлопродукции, но ухудшает внешний вид ее поверхности. Допустимость дефекта определяется техническими условиями.

рис. 5

Рванины пережога – дефект поверхности, представляющий собой раскрытые разрывы (трещины) в металле, как правило, по границам окисленных кристаллов или по скоплениям неметаллических включений, ориентированные поперек или под углом к направлению деформации.

Причины образования. Нарушение технологии подготовки поверхности и нагрева слитка перед деформационной обработкой; несоблюдение технологии охлаждения металла после температурно-деформационной обработки.

Поверхностный обезуглероженный слой – дефект представляет собой поверхностный слой с пониженным содержанием углерода в сравнении с основным металлом. Дефект визуально не выявляется. Микротвердость поверхностного обезуглероженного слоя пониженная.

Причины образования. Несоблюдение режимов температурно- деформационной обработки слитка (поковки); нарушение окислительно- восстановительного потенциала газовой атмосферы нагревательных систем.

Влияния на свойства. После удаления обезуглероженного слоя механические свойства металла остаются без изменений.

Доступ к остальному материалу учебного пособия ограничен в демонстрационной версии.

Возврат к списку