Традиционные и перспективные стали для строительства магистральных газонефтепроводов

ТРАДИЦИОННЫЕ И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СТАЛИ 
ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА МАГИСТРАЛЬНЫХ  
ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ

Традиционные и перспективные 
стали для строительства 
магистральных 
газонефтепроводов
Москва • Логос • 2020

УДК	 624
ББК	 38 	
Т65
Рецензент
В.М. Горицкий, доктор технических наук, профессор, 
заведующий Отделом экспертизы металлов  
ЗАО «ЦНИИПСК им. Н.П. Мельникова»
Т65
Традиционные и перспективные стали для строительства магистральных газонефтепроводов / Л.А. Ефименко, О.Ю. Елагина, 
Е.М. Вышемирский, О.Е. Капустин, А.В. Мурадов, А.К. Прыгаев. – М.: Логос, 2020. – 316 с.: ил.
ISBN  978-5-98704-573-2
Подробно рассмотрены вопросы применения традиционных  
и перспективных сталей для строительства магистральных газонеф- 
тепроводов. Проведено сопоставление требований нормативных 
документов к механическим свойствам и химическому составу 
труб для газонефтепроводов. Рассмотрены вопросы свариваемости 
трубных сталей разной категории прочности и показаны особенности структурно-фазовых превращений при сварке. Представлены особенности выполнения сварочных работ на трубах из высоко- 
прочных сталей, освещен опыт их применения при строительстве 
газопровода в условиях Крайнего Севера. 
Для специалистов в области проектирования, строительства и 
эксплуатации трубопроводного транспорта. Может использоваться 
в учебном процессе при подготовке специалистов всех уровней, 
повышении квалификации и переподготовке кадров для газовой, 
нефтяной и металлургической промышленности и топливно-энергетических отраслей. 
УДК 624
ББК 38
ISBN 978-5-98704-573-2								
© Ефименко Л.А., Елагина О.Ю.,
Вышемирский Е.М., Капустин О.Е., 
    Мурадов А.В., Прыгаев А.К., 2020 
© Логос, 2020

Оглавление
Введение .
............................................................................................... 7
Глава 1. Требования основных нормативных документов  
к трубам для газонефтепроводов .
....................................................... 13
	
1.1. Маркировка и прочностные характеристики труб  
	
для магистральных трубопроводов.
......................................... 16
	
1.2. Нормирование характеристик сопротивления  
	
разрушению труб для магистральных трубопроводов.
.......... 32
	
1.3. Требования к химическому составу труб  
	
для магистральных трубопроводов.
......................................... 63
	
1.4. Структурно-фазовое строение трубных сталей  
	
разных классов прочности.
...................................................... 86
Глава 2. Свариваемость трубных сталей  
и ее основные характеристики .
.........................................................101
	
2.1. Склонность трубных сталей к образованию  
	
горячих трещин.
.......................................................................102
	
2.2. Склонность трубных сталей к образованию  
	
холодных трещин .
...................................................................108
Глава 3. Структурно-фазовые превращения при сварке трубных  
сталей разной категории прочности.
..................................................133	
	
3.1. Кинетика распада аустенита низколегированных 
	
сталей.
.......................................................................................141 
	
3.2. Структурно-фазовые превращения при сварке  
	
трубных сталей категории прочности К38–К56.
..................161
	
3.3. Структурно-фазовые превращения при сварке  
	
трубных сталей категории прочности К60–К80.
..................176
Глава 4. Особенности выполнения сварочных работ на трубах,  
изготовленных из сталей разной категории прочности ...................191
	
4.1. Технология сварки прямошовных  
	
и спиральношовных труб.
.......................................................192
	
4.2. Сварка кольцевых монтажных стыков.
...........................218

Оглавление
	
4.3. Ремонт сваркой дефектов труб и сварных  
	
соединений газопроводов.......................................................237
	
	
4.3.1. Ремонт методами наплавки с отключением 
	
	
потока транспортируемого продукта.
............................241
	
	
4.3.2. Ремонт методами наплавки без отключения  
	
	
перекачиваемого продукта.............................................249
Глава 5. Опыт применения высокопрочных сталей  
при строительстве газопровода Бованенково – Ухта.
......................280
Список литературы.
............................................................................307

Введение
Россия принадлежит к числу крупнейших газодобывающих 
стран мира. Ее недра содержат 13 % мировых разведанных запасов нефти и 36 % газа [1]. По оценкам экспертов, в ближайшие 
20–30 лет природный газ и нефть будут оставаться основными 
источниками энергии для человечества. Предполагается дальнейший рост мирового потребления природного газа. В России газ 
будет находиться на первом месте в топливно-энергетическом 
балансе страны. Одновременно Россия будет оставаться одним 
из крупнейших экспортеров газа, занимая около 25 % мирового 
рынка [2].
Важную роль в реализации энергетической политики страны, 
формировании новых газодобывающих регионов, межрегиональной системы транспорта энергоносителей и выхода на международные рынки играет развитие нефтегазового комплекса Северного региона России. При этом ключевое значение для развития 
добычи газа на долгосрочную перспективу имеет освоение месторождений полуострова Ямал. По оценкам специалистов, разведанные запасы газа 27 месторождений полуострова Ямал составляют более 10 трлн м3, а с учетом месторождений Приямальского 
шельфа – более 20 трлн м3 [1]. Газоконденсатные месторождения 
Севера будут оставаться основой устойчивого развития газовой 
промышленности России (рис. 1).
Освоение Штокманского месторождения в Баренцевом море потребует строительства морского газопровода на материк и 
далее сухопутного газопровода до г. Волхова протяженностью 
 
1350 км. Объем добычи газа будет доведен до 90–130 млрд м3. 
Приоритетным остается освоение месторождений в Восточной 
Сибири и на Дальнем Востоке (рис. 2), а также окончание сооружения Северо-Европейского газопровода.
Значительная часть крупнейших месторождений нефти (Самотлорское, Приобское, Лянтовское, Салымское, Уренгойское, 
Мамонтовское и др.) также расположены в северных регионах 
России. В перспективе нефтью и газом Россия будет прирастать 
к морским месторождениям арктического шельфа, где сосредо

Введение
Рис. 1. Карта освоения газовых ресурсов северных районов России [3]

Введение	
 
9
Рис. 2. Карта освоения газовых ресурсов Восточной Сибири 
и Дальнего Востока [3]
точено до 80 % потенциальных запасов углеводородов страны. 
Морские трубопроводы, как правило, трубопроводы высокого 
давления. Уже в настоящее время, как показано выше, и в ближайшем десятилетии трубопроводы высокого давления будут находить все большее применение.
С целью повышения эффективности разработки газовых месторождений предусматривают переход на транспортировку природного газа под давлением 9,8–11,7 МПа. В то же время следует 
учитывать, что большая часть действующих магистральных газо- 
проводов рассчитана на рабочее давление до 7,4 МПа.
В связи со значительной удаленностью газонефтедобывающих регионов от конечных потребителей углеводородного сырья 
важная роль в успешном развитии нефтяной и газовой промышленности принадлежит транспортной системе, что обуславливает 
высокие требования к ее техническому состоянию и эксплуатационным характеристикам.
В настоящее время реализуется большая программа проектирования строительства крупных российских, транснациональных 

Введение
и межконтинентальных трубопроводных систем, ориентированных на трубопроводы нового поколения. Это капитальные сооружения высокого уровня, надежности и эффективности, в создании которых использованы последние достижения современной 
науки и техники, принципы экологической безопасности.
Среди реализуемых в них технических и технологических решений приоритет отдается таким вопросам, как снижение собст- 
венного энергопотребления и использование высокого давления. 
Высокое давление – это органичное техническое начало будущих 
трубопроводных систем.
Для строительства трубопроводов высокого давления эффективно использование труб из высокопрочных сталей категории 
прочности Х80, Х100, а в перспективе до Х120 [1, 3]. Многие 
трубные предприятия Европы, Северной Америки и Японии изготавливают трубы таких классов прочности. В настоящее время 
не существует серьезных аргументов против использования этих 
труб для строительства новых трубопроводов, эксплуатируемых 
под давлением свыше 10 МПа. Тем более что в Германии, Словакии и Канаде были получены хорошие результаты при эксплуатации газопроводов, смонтированных из высокопрочных труб, 
благодаря чему существенно уменьшились металлоемкость, стоимость их сооружения и эксплуатации.
Например, применение труб категории прочности Х80 при 
сооружении трубопроводов «Рургаза» привело к значительной 
экономии материала по сравнению с применением труб категории Х70 за счет снижения толщины стенки с 20,8 мм для Х70 до 
18,3 мм для Х80 [4] (рис. 3, 4).
Предварительная экономическая оценка использования сталей Х100 в трубопроводах высокого давления показала, что это 
может привести к снижению инвестиционных затрат на 7 % по 
сравнению с трубопроводами из сталей категории прочности Х80 
и до 30 % по сравнению со сталями категории прочности Х70 [5].
Сравнительная оценка затрат на строительство трубопровода из сталей Х70 и Х120, выполненная компанией ExxonMobile 
(табл. 1) [6], также показала экономическую целесообразность 
использования высокопрочных трубных сталей в системах транспортировки углеводородного сырья на большие расстояния.