Нефтепроводная труба 20пс: характеристики стали и область применения
Нефтепроводная труба 20пс — трубный прокат из углеродистой качественной конструкционной стали марки 20пс (спокойная, с нормализованной структурой), предназначенный для строительства линейных участков нефтепроводов, технологических обвязок насосных станций и внутрипромысловых коллекторов. Марка 20пс регламентируется ГОСТ 1050 и обеспечивает сочетание достаточной прочности, пластичности и свариваемости при температурах эксплуатации до –40 C.
Технические параметры и сортамент
Трубы выпускают бесшовными горячедеформированными и электросварными прямошовными по ГОСТ 8732, ГОСТ 10704, ГОСТ 20295 (тип 2, класс прочности К42). Наружный диаметр — от 57 до 1420 мм, толщина стенки — от 3,5 до 32 мм. Предел текучести стали 20пс — не менее 245 МПа, временное сопротивление — 410–530 МПа, относительное удлинение — не менее 21 %. Ударная вязкость при –40 C — не ниже 29 Дж/см.
| Параметр | Значение | Единица | Метод контроля | Стандарт |
|---|---|---|---|---|
| Предел текучести т | 245–310 | МПа | растяжение | ГОСТ 1497 |
| Временное сопротивление в | 410–530 | МПа | растяжение | ГОСТ 1497 |
| Относительное удлинение 5 | 21 | % | растяжение | ГОСТ 1497 |
| Ударная вязкость KCU при –40 C | 29 | Дж/см | ударный изгиб | ГОСТ 9454 |
| Твёрдость HB | 156 | ед. | Бринелль | ГОСТ 9012 |
| Углеродный эквивалент Сэкв | 0,43 | % | расчёт | ГОСТ 20295 |
Химический состав и структура
Сталь 20пс содержит 0,17–0,24 % углерода, 0,17–0,37 % кремния, 0,35–0,65 % марганца, не более 0,040 % серы и 0,035 % фосфора. Раскисление кремнием обеспечивает плотную структуру слитка без газовых пузырей, что критично для герметичности стенки под давлением до 7,4 МПа (испытательное давление по ГОСТ 3845). Нормализация при 880–920 C формирует феррито-перлитную структуру с размером зерна 7–9 баллов по ГОСТ 5639.
Сварка и монтаж
Труба 20пс сваривается всеми видами дуговой сварки без предварительного подогрева при толщине стенки до 20 мм. Рекомендуемые сварочные материалы:
- электроды Э50А типа Э42А по ГОСТ 9467 для ручной дуговой сварки;
- проволока Св-08Г2С в среде CO или Ar+CO для механизированной сварки;
- проволока Св-08А под флюсом АН-348А для автоматической сварки поворотных стыков;
- порошковая проволока рутилового типа для сварки корневого шва без подкладных колец.
Термическая обработка сварных соединений требуется при толщине стенки свыше 36 мм или при температуре эксплуатации ниже –40 C. Контроль швов — радиографический по ГОСТ 7512 или ультразвуковой по ГОСТ 14782.
Области применения
- Линейные участки магистральных нефтепроводов DN 300–1200 с рабочим давлением до 7,4 МПа.
- Технологические трубопроводы насосных и компрессорных станций, узлы замера и сепарации.
- Внутрипромысловые коллекторы системы сбора нефти и попутного газа на месторождениях.
- Трубопроводы нефтебаз, сливо-наливных эстакад и резервуарных парков.
- Обвязка теплообменного и насосного оборудования НПЗ в зонах с умеренным коррозионным воздействием.
- Переходы через автомобильные и железные дороги в защитных кожухах (футлярах).
Условия эксплуатации и ограничения
Труба 20пс рассчитана на рабочую температуру стенки от –40 до +425 C. При содержании сероводорода свыше 0,1 % и парциальном давлении HS более 0,0003 МПа применение ограничено из-за склонности к сульфидному растрескиванию под напряжением — в таких средах используют стали с микролегированием и контролем твёрдости. Скорость общей коррозии в нефтяных средах без ингибирования достигает 0,3–0,5 мм/год, что требует нанесения изоляционных покрытий (полиэтилен, эпоксид) или катодной защиты.
Вопросы и ответы
Чем сталь 20пс отличается от стали 20?
Индекс «пс» обозначает полуспокойную степень раскисления, тогда как марка 20 без индекса — спокойная сталь. Полуспокойная сталь содержит меньше кремния (0,05–0,15 %), что снижает стоимость, но повышает разброс механических свойств по сечению. Для нефтепроводов с высоким давлением предпочтительна спокойная сталь.
При каком давлении применяют трубу 20пс в нефтепроводах?
Типовое рабочее давление — от 1,6 до 7,4 МПа в зависимости от диаметра и толщины стенки. Испытательное давление при гидроиспытаниях на заводе — по ГОСТ 3845, обычно на 10–20 % выше рабочего.
Требуется ли термообработка сварных стыков трубы 20пс?
При толщине стенки до 36 мм и температуре эксплуатации выше –40 C термообработка не требуется. В остальных случаях выполняют высокий отпуск при 600–650 C с контролем твёрдости.
Какой класс прочности соответствует стали 20пс по ГОСТ 20295?
Сталь 20пс обеспечивает класс прочности К42 (предел текучести 245–310 МПа) при нормализованном состоянии. Для класса К50 и выше применяют микролегированные стали с контролируемой прокаткой.
