[go: up one dir, main page]

RU2229524C2 - Method to increase resistance of pipes to corrosion and mechanical attacks - Google Patents

Method to increase resistance of pipes to corrosion and mechanical attacks Download PDF

Info

Publication number
RU2229524C2
RU2229524C2 RU2002120683/02A RU2002120683A RU2229524C2 RU 2229524 C2 RU2229524 C2 RU 2229524C2 RU 2002120683/02 A RU2002120683/02 A RU 2002120683/02A RU 2002120683 A RU2002120683 A RU 2002120683A RU 2229524 C2 RU2229524 C2 RU 2229524C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipes
mechanical
corrosion
residual
resistance
Prior art date
Application number
RU2002120683/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002120683A (en
Inventor
А.Н. Сокол (RU)
А.Н. Сокол
Ю.В. Макаров (RU)
Ю.В. Макаров
М.Л. Осипов (RU)
М.Л. Осипов
Original Assignee
Сокол Анатолий Николаевич
Макаров Юрий Владимирович
Осипов Михаил Леонович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сокол Анатолий Николаевич, Макаров Юрий Владимирович, Осипов Михаил Леонович filed Critical Сокол Анатолий Николаевич
Priority to RU2002120683/02A priority Critical patent/RU2229524C2/en
Publication of RU2002120683A publication Critical patent/RU2002120683A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2229524C2 publication Critical patent/RU2229524C2/en

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: production of pipes resistant to action of attacks of different corrosion factors and mechanical destruction. SUBSTANCE: the invention presents a method allowing to increase resistance of pipes against corrosion and mechanical attacks and is dealt with production and utilization of such pipes in the systems exposed to action of corrosion and mechanical effects. The technical result is achieved by formation on the pipes surfaces of residual squeezing voltages increasing the pipes resistance against corrosion-mechanical shattering. The purpose is achieved by heating of pipes with the joule heat and with simultaneous cooling their surfaces by a cooling agent. After refrigeration and alignments of temperatures along thickness of walls, the residual stresses of squeezing are formed on the pipes surfaces, and in the middle layers of the pipes walls - the residual tensile stresses. As a result resistance of the pipes surfaces against corrosion-mechanical shattering is increased. EFFECT: the invention allows to increase the pipes resistance against corrosion-mechanical shattering. 2 ex

Description

Изобретение относится к области производства и использования труб в системах, испытывающих воздействие различных коррозионных факторов и механических нагрузок.The invention relates to the field of production and use of pipes in systems experiencing the effects of various corrosion factors and mechanical stresses.

В стенках изготовленных труб всегда имеют место остаточные (внутренние) напряжения, уровень, характер распределения и степень неоднородности которых обуславливается режимами технологий, используемых при изготовлении, включая дополнительные остаточные напряжения от правки и калибровки труб (Гудермон Э. Специальные стали. Под ред. Займовского А.С. и Бернштейна М.Л. - М.: ГНТИ литературы по черной и цветной металлургии, 1959, т.1, с.349-366, рис.287).Residual (internal) stresses always occur in the walls of pipes made, the level, nature of distribution and the degree of heterogeneity of which is determined by the modes of technologies used in the manufacture, including additional residual stresses from straightening and calibration of pipes (Gudermon E. Special steels. Edited by Zaimovsky A . S. and Bernshtein M.L. - M .: GNTI literature on ferrous and non-ferrous metallurgy, 1959, v. 1, p. 349-366, fig. 287).

Уровень, характер распределения и степень неоднородности остаточных напряжений в трубах могут ускорять или замедлять процессы коррозионно-механического разрушения в них. При этом остаточные напряжения сжатия тормозят, остаточные напряжения растяжения ускоряют эти процессы (Нитцше К. Испытания металлов. - М.: Металлургия, 1967, с.254).The level, nature of the distribution and the degree of heterogeneity of the residual stresses in the pipes can accelerate or slow down the processes of corrosion-mechanical failure in them. In this case, the residual compressive stress slows down, the residual tensile stress accelerates these processes (Nietzsche K. Testing of metals. - M .: Metallurgy, 1967, p. 254).

Известно использование технологий термической обработки для снижения уровня остаточных напряжений.It is known to use heat treatment technologies to reduce the level of residual stresses.

Известен способ, включающий нормализацию и отпуск (Жуков А.П., Малахов А.И. Основы металловедения и теории коррозии. - М.: Высшая школа, 1991, с.111-112 и с.37-42). Недостатками нормализации и отпуска являются ограниченные возможности по снижению уровня остаточных напряжений, неравномерности характера распределения их по поверхностям и толщине стенок, остаточные деформации по сечению и длине труб.A known method, including normalization and tempering (Zhukov A.P., Malakhov A.I. Fundamentals of metal science and the theory of corrosion. - M.: Higher school, 1991, p.111-112 and p.37-42). The disadvantages of normalization and tempering are limited opportunities to reduce the level of residual stresses, the uneven nature of their distribution over surfaces and wall thicknesses, and residual deformations along the cross section and length of the pipes.

Наиболее близким к изобретению является известный способ повышения стойкости труб против коррозионно-механического разрушения, включающий формирование остаточных напряжений сжатия на поверхности труб путем нагрева джоулевым теплом и охлаждения внутренней и наружной поверхностей охлаждающим агентом (см. SU 1680785 А1, МПК 7 С 21 D 9/08, 30.09.1991).Closest to the invention is a known method of increasing the resistance of pipes against corrosion and mechanical damage, including the formation of residual compressive stresses on the surface of the pipes by heating with Joule heat and cooling the inner and outer surfaces with a cooling agent (see SU 1680785 A1, IPC 7 C 21 D 9 / 08/30/1991).

Данный аналог не обеспечивает формирование направленного (желаемого) остаточного напряженно-деформированного состояния труб.This analogue does not provide the formation of a directed (desired) residual stress-strain state of the pipes.

Техническим результатом изобретения является управление процессами формирования остаточного напряженно-деформированного состояния труб, обеспечивающего повышение стойкости труб против коррозионно-механического разрушения.The technical result of the invention is to control the processes of formation of the residual stress-strain state of the pipes, providing increased resistance of pipes against corrosion and mechanical damage.

Для достижения технического результата в известном способе повышения стойкости труб против коррозионно-механического разрушения, включающем формирование остаточных напряжений сжатия на поверхности труб путем нагрева джоулевым теплом и охлаждения внутренней и наружной поверхностей охлаждающим агентом, нагрев трубы осуществляют одновременно с охлаждением ее поверхностей.To achieve a technical result in the known method of increasing the resistance of pipes to corrosion-mechanical destruction, including the formation of residual compressive stresses on the surface of the pipes by heating with Joule heat and cooling the inner and outer surfaces with a cooling agent, the pipe is heated simultaneously with cooling of its surfaces.

Пример 1 осуществления поясним сначала, например, в отношении насосно-компрессорных труб (НКТ), изготавливаемых из среднеуглеродистых, низколегированных марок сталей. Трубу, предназначенную для снижения на ее поверхностях остаточных растягивающих напряжений и формирования сжимающих, оснащают на торцах токосъемниками, через которые пропускают ток для нагрева трубы. Охлаждение поверхностей стенок трубы может осуществляться одновременно с нагревом естественной конвекцией окружающей среды или принудительной (искусственной) конвекции жидкого или газообразного охлаждающего агента. Таким образом осуществляется нагрев трубы и одновременное охлаждение со стороны поверхностей. Труба разогревается из внутреннего объема стенок в направлениях к внутренней и наружной поверхностям. При этом возникающие температурные поля по толщине стенки трубы характеризуются более высокой температурой внутренних объемов (не имеющих возможности конвективного теплообмена с окружающей средой) по сравнению с приповерхностными объемами. Различие в температурах по толщине стенок приводит к различным продольным и тангенциальным температурным удлинениям в объемах по толщине стенок трубы. Это обстоятельство и является причиной возникновения различных по знаку и величине напряжений, вызывающих деформации в микрообъемах. Для сохранения неизмененными основных прочностных характеристик (предел прочности и предел текучести) максимальная температура нагрева трубы не должна вызывать изменений в кристаллической решетке стали, т.е. не должна превышать максимально возможной температуры высокого отпуска для материала конкретных труб. Другими обстоятельствами, оказывающими влияние на величину и знаки остаточных напряжений, являются интенсивность нагрева джоулевым теплом и интенсивность охлаждения. После охлаждения труб, т.е. после выравнивания температур по толщине стенок, произошедшие во время нагрева с одновременным охлаждением поверхностей остаточные деформации в микрообъемах вызовут снижение величины остаточных растягивающих и появление остаточных сжимающих напряжений со стороны поверхностей стенок труб. При этом во внутренних объемах по толщине стенок труб для уравновешивания приповерхностных сжимающих напряжений появятся остаточные напряжения растяжения. Предлагаемая технология особенно эффективна для сварных труб, в которых по всей длине и толщине швов и зон их термического влияния особенно высоки остаточные напряжения и непредсказуемого направления и которые невозможно ликвидировать известными способами, в т.ч. и термической обработкой.Example 1 implementation will explain first, for example, in relation to tubing (tubing) made of medium-carbon, low alloy steel grades. The pipe, designed to reduce residual tensile stresses on its surfaces and compressive, is equipped with current collectors at the ends, through which a current is passed to heat the pipe. The cooling of the surface of the pipe walls can be carried out simultaneously with heating by natural convection of the environment or forced (artificial) convection of a liquid or gaseous cooling agent. Thus, the pipe is heated and the surfaces are simultaneously cooled. The pipe is heated from the internal volume of the walls in the directions to the inner and outer surfaces. In this case, the arising temperature fields along the pipe wall thickness are characterized by a higher temperature of internal volumes (not having the possibility of convective heat exchange with the environment) as compared to near-surface volumes. The difference in temperature along the wall thickness leads to different longitudinal and tangential temperature elongations in the volumes along the wall thickness of the pipe. This circumstance is the cause of the occurrence of stresses of different sign and magnitude that cause deformations in microvolumes. To keep the basic strength characteristics (tensile strength and yield strength) unchanged, the maximum temperature of the pipe heating should not cause changes in the crystal lattice of steel, i.e. must not exceed the maximum possible high tempering temperature for the material of specific pipes. Other circumstances affecting the magnitude and signs of the residual stresses are the intensity of the Joule heat and the cooling rate. After cooling the pipes, i.e. after the temperature is equalized to the wall thickness, the residual deformations in the microvolumes that occur during heating with simultaneous cooling of the surfaces will cause a decrease in the residual tensile stresses and the appearance of residual compressive stresses from the side of the pipe wall surfaces. In this case, residual tensile stresses will appear in the internal volumes along the wall thickness of the pipes to balance near-surface compressive stresses. The proposed technology is especially effective for welded pipes in which the residual stresses and unpredictable directions are especially high along the entire length and thickness of the seams and zones of their thermal influence, and which cannot be eliminated by known methods, including and heat treatment.

Возможна реализация способа повышения стойкости труб против коррозионно-механического разрушения в условиях трубопроводов. В таких случаях способ осуществляют также путем нагрева джоулевым теплом участков трубопровода (труб и монтажных стыковых сварных швов) через токосъемники с одновременным охлаждением поверхностей способами, упомянутыми выше.It is possible to implement a method of increasing the resistance of pipes against mechanical corrosion in pipelines. In such cases, the method is also carried out by heating sections of the pipeline (pipes and assembly butt welds) through the current collectors with Joule heat while cooling the surfaces by the methods mentioned above.

Пример 2.Example 2

Трубу, предназначенную для формирования на ее поверхностях остаточных сжимающих напряжений, оснащают спутниками, включающими в том числе токосъемники, расположенные около торцов с обоих концов и предназначенные для осуществления нагрева труб джоулевым теплом, патрубки для прокачки охлаждающего агента через внутреннее пространство трубы, термодатчики и д.р. Для возможности охлаждения наружной поверхности трубу помещают в емкость с охлаждающим агентом. Нагрев трубы джоулевым теплом осуществляют одновременно с охлаждением: внутренней поверхности - прокачкой охлаждающего агента, наружной поверхности - охлаждающим агентом в емкости.The pipe, designed to form residual compressive stresses on its surfaces, is equipped with satellites, including current collectors located near the ends at both ends and designed to heat the pipes with Joule heat, pipes for pumping a cooling agent through the pipe’s interior, temperature sensors, etc. R. To allow cooling of the outer surface, the pipe is placed in a container with a cooling agent. The tube is heated by Joule heat simultaneously with cooling: the inner surface is pumped by a cooling agent, and the outer surface is cooled by a cooling agent in the tank.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет в процессе нагрева джоулевым теплом и одновременного охлаждения поверхностей создать градиенты температур по толщине стенок труб, а после нагрева и полного охлаждения труб сформировать на их поверхностях (внутренней и наружной) остаточные сжимающие напряжения, повышающие стойкость труб против коррозионно-механического разрушения.Thus, the present invention allows in the process of heating with Joule heat and simultaneous cooling of the surfaces to create temperature gradients along the thickness of the walls of the pipes, and after heating and complete cooling of the pipes to form on their surfaces (internal and external) residual compressive stresses that increase the resistance of pipes against corrosion-mechanical destruction.

Claims (1)

Способ повышения стойкости труб против коррозионно-механического разрушения, включающий формирование остаточных напряжений сжатия на поверхности труб путем нагрева джоулевым теплом и охлаждения внутренней и наружной поверхностей охлаждающим агентом, отличающийся тем, что нагрев трубы осуществляют одновременно с охлаждением ее поверхностей.A method of increasing the resistance of pipes to corrosion-mechanical destruction, including the formation of residual compressive stresses on the surface of the pipes by heating with Joule heat and cooling the inner and outer surfaces with a cooling agent, characterized in that the pipe is heated simultaneously with cooling of its surfaces.
RU2002120683/02A 2002-07-29 2002-07-29 Method to increase resistance of pipes to corrosion and mechanical attacks RU2229524C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002120683/02A RU2229524C2 (en) 2002-07-29 2002-07-29 Method to increase resistance of pipes to corrosion and mechanical attacks

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002120683/02A RU2229524C2 (en) 2002-07-29 2002-07-29 Method to increase resistance of pipes to corrosion and mechanical attacks

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002120683A RU2002120683A (en) 2004-02-10
RU2229524C2 true RU2229524C2 (en) 2004-05-27

Family

ID=32678738

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002120683/02A RU2229524C2 (en) 2002-07-29 2002-07-29 Method to increase resistance of pipes to corrosion and mechanical attacks

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2229524C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2299251C1 (en) * 2006-01-19 2007-05-20 Анатолий Михайлович Николаев Tube heat treatment method
RU2364485C2 (en) * 2006-10-11 2009-08-20 Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева Recovery method of industrial pipe-lines made of austenitic steel

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU37726A1 (en) * 1933-01-11 1934-07-31 С.Б. Белынский The method of hardening steel products for austenite
SU520409A1 (en) * 1975-01-02 1976-07-05 Московский вечерний металлургический институт Method rolls tubular products
SU1680785A1 (en) * 1989-04-04 1991-09-30 Днепропетровский Металлургический Институт Device for cryogenic quenching of slender hollow articles
RU2084547C1 (en) * 1994-04-20 1997-07-20 Институт прикладной механики Уральского отделения РАН Method of strengthening heat treatment of round billets and products

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU37726A1 (en) * 1933-01-11 1934-07-31 С.Б. Белынский The method of hardening steel products for austenite
SU520409A1 (en) * 1975-01-02 1976-07-05 Московский вечерний металлургический институт Method rolls tubular products
SU1680785A1 (en) * 1989-04-04 1991-09-30 Днепропетровский Металлургический Институт Device for cryogenic quenching of slender hollow articles
RU2084547C1 (en) * 1994-04-20 1997-07-20 Институт прикладной механики Уральского отделения РАН Method of strengthening heat treatment of round billets and products

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
НОВИКОВ И.И. Теория термической обработки металлов. - М.: Металлургия, 1978, с.89-90. *
РЖ "Металлургия", №12, 1977, реф. 12И524. SU 153925, БИ №8, 1963. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2299251C1 (en) * 2006-01-19 2007-05-20 Анатолий Михайлович Николаев Tube heat treatment method
RU2364485C2 (en) * 2006-10-11 2009-08-20 Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева Recovery method of industrial pipe-lines made of austenitic steel

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002120683A (en) 2004-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Maruschak et al. Degradation of the main gas pipeline material and mechanisms of its fracture
BRPI0811314A2 (en) TANK MANUFACTURING METHOD
Kim et al. Failure analysis of a thermally insulated pipeline in a district heating system
Josefson Residual stresses and their redistribution during annealing of a girth-butt welded thin-walled pipe
Solheim et al. Hydrogen induced stress cracking in supermartensitic stainless steels–Stress threshold for coarse grained HAZ
Zharinova et al. Ensuring industrial safety of pipelines with developed hard sections
García-García et al. Mechanical behavior of austenitic stainless-steel welds with variable content of δ-ferrite in the heat-affected zone
Padhy et al. Influence of temperature and alloying on the apparent diffusivity of hydrogen in high strength steel
Du et al. Microstructure, mechanical properties and residual stress of a 2205DSS/Q235 rapidly formed LBW joint
Shajan et al. Role of residual stress in the failure of HF-ERW welded tubes
RU2229524C2 (en) Method to increase resistance of pipes to corrosion and mechanical attacks
Hongfei et al. Failure analysis on 42CrMo steel bolt fracture
Xu et al. Research on the fatigue properties of sub‐heat‐affected zones in X80 pipe
Yan et al. Simulation of hydrogen diffusion in welded joint of X80 pipeline steel
Guo et al. Life prediction for stress corrosion behavior of 316L stainless steel elbow of nuclear power plant
Tavares et al. Investigation of the effect of low temperature aging on the mechanical properties and susceptibility to sulfide stress corrosion cracking of 22% Cr duplex stainless steel
CN120421931B (en) Drill rod machining method and machining device
Chang et al. Experimental and numerical investigations on residual stresses in a multi-pass butt-welded high strength SM570-TMCP steel plate
Poorhaydari Failure of a hydrogenerator reactor inlet piping by high-temperature hydrogen attack
Knysh et al. Influence of high-frequency peening on the corrosion fatigue of welded joints
Totten et al. Quenchants and Quenching Technology
Kim et al. Failure analysis of stainless steel metal hose used for welding
JPS5817807B2 (en) Heat treatment method for piping
CN107755980B (en) A kind of manufacturing method of 2205/X65 bimetal metallurgy composite-curve
Zhu et al. Microstructures and mechanical properties of welded joints of novel 3Cr pipeline steel using an inhouse and two commercial welding wires

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070730