Влияние послесварочной термической обработки на эксплуатационные свойства стали 09Г2С, применяемой для изготовления буроопускных свай

Введение. Особенности строительства и эксплуатации объектов энергетики в зоне вечной и многолетней мерзлоты способствовали развитию и созданию целых научных направлений в области низкотемпературного металловедения. На этапе обустройства месторождений при строительстве фундаментов используется значительный объем свай. Обоснование применения и подтверждение возможности применения электросварных свайных труб без объемной термической обработки при обустройстве фундаментов на многолетнемерзлых грунтах позволит сократить затраты предприятий.

Целью работы являлось исследование изменений структуры и свойств в сварном шве стали 09Г2С буроопускных свай при термической обработке после сварки токами высокой частоты.

Материалы и методы. Для проведения натурных испытаний макетов трубчатых свай на открытом испытательном полигоне были смонтированы 6 трубчатых металлических свай из стали 09Г2С с ОТО (объемная термическая обработка) и без ОТО. После выдержки произведена демонтаж свай и произведены замеры остаточных напряжений, микронапряжений, испытания на определения ударной вязкости при отрицательных температурах и анализ микроструктуры.

Результаты. Исследования показали отсутствие существенных различий распределений остаточных напряжений, значений микронапряжений, в механических свойствах труб при испытаниях на одноосное растяжение труб с термической обработкой и без неё. Различие в результатах по ударной вязкости участка перегрева ЗТВ, труб с термической обработкой и без неё, возможно, связано с отпускной хрупкостью первого рода. Микроструктура основного металла трубы с ОТО и без ОТО представляет собой ферритоперлитную структуру.

Заключение. Установлено, что термическая обработка труб после сварки не имеет положительного влияния на микроструктуру и механические свойства. Показано, что микроструктура ЗТВ сварного шва стали 09Г2С неустойчива к охрупчиванию при отрицательных температурах –60 оС. Необходимо оптимизировать режим сварки токами высокой частоты для уменьшения эффекта охрупчивания металла сварного шва.

1. Баясан Р.М., Голубин С.И. Технология и технические средства термостабилизации мерзлых грунтов оснований магистральных и промысловых трубопроводов в криолитозоне // Инженерные изыскания, 2012 — № 7 — С. 64–69.

2. Шамилов Х.Ш., Гулин Д.А., Хасанов Р.Р., Султанмагомедов С.М. Обеспечение проектного положения подземных магистральных трубопроводов на талых участках многолетнемерзлых грунтов // Нефтегазовый терминал. Сборник научных статей Международной научно-технической конференции, 2015. — С. 221–226.

3. Бородавкин П.П. Подземные магистральные трубопроводы (Проектирование и строительство). — М.: Недра, 1982. — 384 с.

4. Соколов М.А. Многолетнемерзлые грунты в качестве основания промысловых трубопроводов // Нефтяное хозяйство, 2008. — №10. — С. 126–127.

5. Закирова Э.А., Гаррис Н.А. О постановке задач регулирования ореола протаивания вокруг трубопровода в районах распространения мерзлоты // Территория «Нефтегаз», 2017. — № 1–2. — С. 100–106.

6. Харионовский В.В. Надежность и ресурс конструкций газопроводов. М.: Недра, 2001. — 467 с.

7. Кушнир С.Я. Трубопроводный транспорт в условиях мерзлых грунтов // Материалы IX Междунар. науч.-практ. конф. по инженерному мерзлотоведению, посвященной 20-летию ООО «Фундаментстройаркос», — 2011. — С. 18–23.

8. СП 25.13330.2020 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах».

9. ГОСТ 57991–2017 «Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Сваи стальные из труб, применяемые для устройства фундаментов под опоры трубопроводов надземной прокладки. Общие технические условия».

10. Ткачук М.А., Багмет О.А., Степанов П.П. Разработка режимов локальной термической обработки сварного шва труб среднего диаметра, сваренных токами высокой частоты // Сталь, 2016. — №3. — С. 54–59.

11. Гончаров Н.Г., Юшин А.А., Колесников О.И., Нестеров Г.В., Азарин А.И. Исследование влияния термической обработки на металлофизические свойства металла сварных швов // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов, 2021. — №11. — С. 412–419.

12. Агмет О.А., Степанов П.П., Хлыбов О.С., Эфрон Л.И., Жарков С.В. Особенности формирования микроструктуры в сварных соединениях труб при высокочастотной сварке и последующей локальной термической обработке // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации, 2022. — № 78(2). — С. 135–149.

13. Пантюхова К.Н., Негров Д.А., Бургонова О.Ю., Путинцев В.Ю. Исследование причин снижения механических характеристик горячедеформированных отводов из стали 09Г2С // Омский научный вестник, 2019. — № 1 (163). — С. 11–16. DOI: 10.25206/1813–8225-2019-163-11-16.

14. СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции»