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 PDFInfo
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title abstract description 9
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title abstract description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- VLNHDKDBGWXJEE-GYHUNEDQSA-N 5'-guanidinonaltrindole Chemical compound N1([C@@H]2CC=3C4=C(C(=CC=3)O)O[C@H]3C=5NC6=CC=C(C=C6C=5C[C@]2(O)[C@]34CC1)NC(=N)N)CC1CC1 VLNHDKDBGWXJEE-GYHUNEDQSA-N 0.000 description 1
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 101100291030 Arabidopsis thaliana GNTI gene Proteins 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Abstract
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)
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)
| 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)
| 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 |
-
2002
- 2002-07-29 RU RU2002120683/02A patent/RU2229524C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| 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)
| 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)
| 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 |