История промышленного внедрения стали 06ГФБА-А

Все перечисленные в других разделах свойства новой стали подтверждены на промышленном металле крупнейших металлургических комбинатов России: Новолипецком, Череповецком и Магнитогорском.

Из этого металла изготовлено 12000 тонн труб диаметром 530-1220 мм на Выксунском металлургическом, Челябинском трубопрокатном и Волжском трубном заводах. Внутритрубная инспекция нефтепроводов из стали 06ГФБА-А показала отсутствие дефектов металлургического происхождения в материале труб, а также отсутствие дефектов в сварных швах.

Разработанные в России в последнее время аналогичные трубные стали с низким содержанием углерода, например, такие как АБ-12, 08ГБ, 08Г1Б, 05Г1Б, 05Г1НДБ, 06Г2МДНБ, 07ГБ, 07ГФБ подтвердили правильность подхода при разработке стали 06ГФБА-А и ее модификации с добавками никеля и молибдена.

С момента начала разработок по созданию трубной стали 06ГФБА-А и технологии ее производства прошло более 15 лет. В настоящее время строительство и эксплуатация новых трубопроводов осуществляются в гораздо более жестких условиях, чем в 90-х годах.
Так, транспортировка газа с полуострова Ямал (участок Бованенково-Ухта) производится при повышенном давлении (11,8 МПа) и низких температурах (до минус 60оС);
при строительстве "Северного потока", "Южного потока", "Голубого потока" предусмотрены морские переходы с давлением в трубопроводах до 22 МПа и толщиной стенки труб до 40 мм;
трасса газопровода со Штокманского месторождения характеризуется низкими температурами эксплуатации, значительным количеством переходов через водные преграды, наличием скальных грунтов и заболоченных территорий;

при строительстве трубопроводов на Дальнем Востоке необходимо учитывать возможную сейсмическую активность в регионе до 9 балла включительно. 

При этом эксплуатация трубопроводов сопровождается циклическими нагрузками, связанными с температурными колебаниями, вибрациями вблизи компрессорных станций и перепадами давления транспортируемой среды.

Эксплуатация в таких чрезвычайно сложных природно-климатических условиях с возможными серьезными последствиями в случае возникновения аварийных ситуаций обусловливает отнесение трубопроводов к техногенно опасным системам. Поэтому к таким трубопроводам должны предъявляться очень высокие требования по обеспечению надежности и безопасности их функционирования.

При ужесточении условий прокладки и работы трубопроводов для достижения надежности при эксплуатации недостаточно обеспечивать требуемый уровень прочностных, пластических свойств и ударной вязкости при заданных температурах монтажа и эксплуатации.

Необходимо, чтобы металл труб также обладал высокой трещиностойкостью при статических и циклических нагрузках, коррозионной стойкостью.
Кроме того, с увеличением толщины стенки (до 40 мм и более) и рабочего давления возникает проблема разрушения трубопроводов из-за анизотропии свойств в z-направлении, а с увеличением длительности эксплуатации трубопроводов до 50 лет при выборе материалов для изготовления труб в обязательном порядке необходимо учитывать склонность металла к деградации свойств в процессе эксплуатации.

Столь жесткие требования к металлу могут быть удовлетворены путем строгой регламентации в технических условиях характеристик качества металла, минимально допустимые значения которых выявляются на основе их корреляционной связи с механическими и эксплуатационными свойствами, определяющими надежность трубопровода.

Повышение требований по чистоте и использование оптимизированной комплексной технологии при производстве нефтепроводных труб из стали 06ГФБА-А позволили значительно повысить чистоту металла, улучшить механические и антикоррозионные свойства стали, особенно в сероводородной среде, уменьшить охрупчивание металла, увеличить циклическую трещиностойкость и стабильность свойств в процессе эксплуатации.

О принципиальной возможности достижения регламентированных значений содержания примесей в стали 06ГФБА-А свидетельствуют результаты большого числа промышленных плавок стали 06ГФБА-А, проведенных в крупных конвертерах на трех ведущих металлургических комбинатах России: ОАО «НЛМК», ОАО «Северсталь» и ОАО «ММК».

Во всех исследованных 62-х плавках стали 06ГФБА-А концентрации серы, хрома, никеля, меди, мышьяка, сурьмы и олова полностью соответствовали заданным уровням и в подавляющем большинстве случаев уровни вредных примесей были значительно меньше регламентированных величин.
Разработанная на этих комбинатах комплексная технология выплавки стали, включавшая:
-получение чугуна в доменной печи с регламентированным химическим составом,
-внедоменную десульфурацию, скачивание шлака в конвертере,
-соответствующий температурный и шлаковый режимы плавки,
-использование низкофосфористых и низкосернистых легирующих добавок и охладителей,
-кислородное дутье с низким содержанием азота,
-внепечную обработку,
обеспечила получение в конвертерных цехах металлургических комбинатов около 15 тысяч тонн высококачественной новой стали для труб повышенной эксплуатационной надежности.

Комплекс выполненных работ по разработке новой марки стали 06ГФБА-А, технологии производства штрипса и рулонного проката из этой стали на непрерывных станах 2000 (ОАО «НЛМК», ОАО «Северсталь», ОАО «ММК»), на реверсивных станах 2800 и 5000 (ОАО «Северсталь»), последующие работы, направленные на всестороннее обоснование новых требований и норм, определяющих повышенную эксплуатационную надежность труб для магистральных нефтепроводов, обеспечили развитие этого направления, которое включает в себя следующие металловедческие принципы:
- снижение роли упрочнения за счет перлитной составляющей структуры;
- усиление роли измельчения зерна, как механизма, обеспечивающего одновременное повышение прочности и сопротивления хрупкому разрушению (смещение области хрупкого разрушения в сторону отрицательных температур – минус 60оС ÷ минус 90оС);
- создание структуры с повышенной плотностью дислокаций и развитой субструктурой;
- уменьшение центральной химической и структурной неоднородности, полосчатости;
- получение сталей с низким содержанием углерода, примесей (сера, фосфор), газов (азот, кислород), неметаллических включений.

Практически все трубы большого диаметра для магистральных трубопроводов изготавливаются в настоящее время по требованиям и технологиям, обоснованным, опробованным и внедренным применительно к стали 06ГФБА-А.