Магистральные стальные трубы из стали 20пс: характеристики и применение
Магистральные трубы из стали марки 20пс — это прямошовные или спиральношовные электросварные трубные изделия, изготовленные из спокойной углеродистой конструкционной стали, выплавляемой с ограниченным раскислением. Марка 20пс расшифровывается как сталь с содержанием углерода около 0,20 % и степенью раскисления «пс» — полуспокойная. Такая сталь занимает промежуточное положение между кипящей (кп) и спокойной (сп) сталями по однородности структуры и содержанию остаточного кремния.
Трубы магистральные 20пс применяются для сооружения линейных частей газо- и нефтепроводов, технологических трубопроводов компрессорных и насосных станций, а также для промысловых трубопроводов при транспортировке неагрессивных сред. Рабочее давление в таких системах обычно не превышает 5,5–7,4 МПа при диаметрах от 219 до 1420 мм.
Нормативная база и сортамент
Производство магистральных труб из стали 20пс регламентируется рядом стандартов, устанавливающих требования к химическому составу, механическим свойствам и геометрии:
- ГОСТ 20295-85 — трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов;
- ГОСТ 10704-91 — сортамент прямошовных электросварных труб;
- ГОСТ 10705-80 — технические требования к электросварным трубам;
- ТУ 14-3Р-04-94 — трубы для газопроводов на давление до 7,4 МПа;
- API 5L (аналоги — класс A25, A, B) при экспортных поставках.
Стандартный сортамент охватывает наружные диаметры 219–1420 мм, толщину стенки 6–32 мм, длину от 10,5 до 11,7 м (мерная) или немерная. Прямошовные трубы диаметром до 530 мм изготавливаются методом формовки и сварки листового проката, спиральношовные — из рулонной стали.
Механические свойства и химический состав
Сталь 20пс содержит 0,17–0,24 % углерода, 0,17–0,37 % кремния, 0,35–0,65 % марганца. Содержание серы не превышает 0,040 %, фосфора — 0,035 %. Полуспокойная сталь отличается от кипящей более плотной структурой слитка и меньшей ликвационной неоднородностью, что положительно сказывается на свариваемости и стойкости к хрупкому разрушению при отрицательных температурах.
| Параметр | Значение | Условия испытаний | Единица | Стандарт |
|---|---|---|---|---|
| Предел текучести | 245 | при растяжении | МПа | ГОСТ 20295 |
| Временное сопротивление | 412 | при растяжении | МПа | ГОСТ 20295 |
| Относительное удлинение | 21 | на образцах | % | ГОСТ 20295 |
| Ударная вязкость | 34 | при –20 C | Дж/см | ГОСТ 9454 |
| Толщина стенки | 6–32 | сортамент | мм | ГОСТ 10704 |
Технология производства и контроль качества
Магистральные трубы из стали 20пс изготавливаются методом дуговой сварки под флюсом (SAW) или высокочастотной сварки (HFW) для тонкостенных вариантов. После формовки и сварки проводится гидравлическое испытание давлением, экспандирование для снятия остаточных напряжений и калибровка концов под сварной стык.
Контроль качества включает ультразвуковую дефектоскопию продольных и кольцевых швов, рентгенографию выборочных участков, испытания на сплющивание и загиб. Для труб, предназначенных для эксплуатации в условиях Крайнего Севера, дополнительно проводятся испытания на ударный изгиб при температуре –40 C и ниже (по специальным ТУ).
Области применения
- Линейные участки магистральных газопроводов диаметром 530–1420 мм на рабочее давление до 5,5 МПа;
- Нефтепроводы и нефтепродуктопроводы с температурой перекачиваемой среды от –5 до +50 C;
- Технологические обвязки насосных и компрессорных станций, узлы замера и редуцирования;
- Промысловые трубопроводы систем поддержания пластового давления и сбора продукции скважин;
- Трубопроводы водоснабжения и теплоснабжения при умеренных параметрах теплоносителя.
Сварка и монтаж
Сталь 20пс обладает удовлетворительной свариваемостью без предварительного подогрева при толщине стенки до 20 мм. Для стыковой сварки применяются электроды типа Э50А или сварочная проволока Св-08ГА под флюсом АН-348А. При монтаже магистральных трубопроводов используются автоматические сварочные комплексы, обеспечивающие скорость сварки одного стыка 3–5 минут.
Термическая обработка сварных соединений требуется при толщине стенки свыше 25 мм или при температуре окружающего воздуха ниже –20 C. Контроль сварных швов осуществляется неразрушающими методами: радиографией, ультразвуком, магнитопорошковой дефектоскопией.
Вопросы и ответы
Чем сталь 20пс отличается от стали 20?
Сталь 20 — спокойная (полностью раскисленная), содержит 0,17–0,37 % кремния. Сталь 20пс — полуспокойная, с меньшим содержанием кремния и остаточным количеством кислорода в виде оксидов. Это снижает стоимость, но незначительно уменьшает однородность структуры.
При какой температуре можно эксплуатировать трубы из 20пс?
Стандартные трубы рассчитаны на эксплуатацию до –40 C. Для температур до –60 C требуются специальные ТУ с нормированной ударной вязкостью при низких температурах и ограничением содержания серы и фосфора.
Какой максимальный диаметр труб из стали 20пс?
Прямошовные трубы изготавливаются диаметром до 1420 мм, спиральношовные — до 1420 мм включительно. Толщина стенки при этом достигает 32 мм для прямошовных и 25 мм для спиральношовных.
Требуется ли термообработка сварных швов?
При толщине стенки до 25 мм и температуре выше –20 C термообработка не требуется. В остальных случаях проводится высокий отпуск или нормализация сварного соединения для снятия напряжений.
