Нефтегазовые трубы 20кп: характеристики стали и область применения
Нефтегазовые трубы 20кп — это трубная продукция из углеродистой качественной конструкционной стали марки 20кп (кипящая), предназначенная для обустройства промысловых трубопроводов, систем поддержания пластового давления и внутрипромыслового транспорта углеводородных сред. Сталь 20кп выплавляется по ГОСТ 1050 и отличается пониженным содержанием кремния (не более 0,07 %), что обеспечивает высокую пластичность при холодной деформации, но ограничивает применение при низких температурах и в средах с сероводородом.
Технические параметры и сортамент
Трубы нефтегазового сортамента из стали 20кп поставляются по ГОСТ 8731, ГОСТ 8732, ГОСТ 8733, ГОСТ 8734, а также по отраслевым ТУ. Продукция выпускается в горячедеформированном и холоднодеформированном исполнении, с резьбой и без, с муфтами или под сварку. Ключевые механические характеристики: временное сопротивление — 372–412 МПа, предел текучести — 225–245 МПа, относительное удлинение — не менее 21 %, ударная вязкость KCU при +20 C — не менее 34 Дж/см.
| Параметр | Горячедеформированные | Холоднодеформированные | Термообработка | Рабочая среда |
|---|---|---|---|---|
| Наружный диаметр | 57–426 мм | 14–89 мм | без ТО | нефть, пластовая вода |
| Толщина стенки | 4–32 мм | 2–12 мм | нормализация | газ, газоконденсат |
| Давление рабочее | до 16 МПа | до 32 МПа | отпуск | пресная вода |
| Температура эксплуатации | –40…+425 C | –40…+350 C | без ТО | ингибированные среды |
Химический состав и структура
Сталь 20кп содержит: углерод — 0,17–0,24 %, марганец — 0,35–0,65 %, кремний — не более 0,07 %, фосфор — не более 0,030 %, сера — не более 0,035 %, хром — не более 0,25 %, никель — не более 0,30 %, медь — не более 0,30 %. Кипящая структура обусловлена неполным раскислением, что снижает себестоимость проката, но повышает склонность к ликвации и старению. Для нефтегазовых труб это ограничивает применение в условиях сероводородного растрескивания (HS) и при температурах ниже –40 C.
Области применения
- Промысловые трубопроводы системы сбора нефти и попутного газа на месторождениях с умеренным климатом.
- Нагнетательные скважины систем ППД при давлении до 16 МПа и температуре пластовой воды до 80 C.
- Технологические обвязки сепарационных установок, УКПГ и ДНС в газодобыче.
- Трубопроводы подачи ингибиторов коррозии и метанола на объектах обустройства.
- Вспомогательные линии водоснабжения и дренажа буровых установок.
- Нефтебазовые эстакады и внутрипарковые сети при отсутствии агрессивных сред.
Ограничения и условия эксплуатации
Трубы 20кп не предназначены для эксплуатации в средах с парциальным давлением HS выше 0,0003 МПа согласно NACE MR0175. При контакте с влажным сероводородом наблюдается сульфидное коррозионное растрескивание под напряжением. Также не рекомендуется применение при температурах ниже –40 C из-за риска хрупкого разрушения. Для повышения коррозионной стойкости внутренняя поверхность может покрываться эпоксидными или цементными облицовками, а наружная — изоляцией усиленного типа.
Сварка и монтаж
Сварка труб 20кп выполняется электродами Э42 или Э46, а также сварочной проволокой Св-08А под флюсом. Из-за склонности кипящей стали к образованию горячих трещин и пористости рекомендуется предварительный подогрев до 100–150 C при толщине стенки свыше 12 мм. После сварки стыки подвергаются неразрушающему контролю: радиографическому или ультразвуковому. Гидравлические испытания проводятся при давлении 1,5 от рабочего.
Вопросы и ответы
Можно ли применять трубы 20кп в средах с сероводородом?
Нет, сталь 20кп не стойка к сульфидному растрескиванию под напряжением. При парциальном давлении HS выше 0,0003 МПа требуется применение сталей с микролегированием и термообработкой, соответствующих NACE MR0175.
Какое максимальное рабочее давление выдерживают трубы 20кп?
Для горячедеформированных труб типовой диапазон — до 16 МПа при толщине стенки 4–32 мм. Холоднодеформированные трубы выдерживают до 32 МПа в зависимости от геометрии и требований ТУ.
При какой температуре эксплуатируются нефтегазовые трубы 20кп?
Диапазон от –40 C до +425 C для горячедеформированных и до +350 C для холоднодеформированных. Ниже –40 C применять не рекомендуется из-за риска хрупкого разрушения.
Чем отличается сталь 20кп от стали 20?
Сталь 20 — спокойная, полностью раскисленная, с содержанием кремния 0,17–0,37 %. Сталь 20кп — кипящая, с кремнием не более 0,07 %. Спокойная сталь имеет более однородную структуру и лучше сопротивляется хрупкому разрушению.
