OBRABOTKAMETALLOV Vol. 25 No. 4 2023 37 TECHNOLOGY эксплуатации и суровые условия окружающей среды [1, 2]. Наиболее распространенными материалами, естественно выбираемыми производителями труб, являются стальные сплавы из-за их достаточной механической надежности и экономической целесообразности. Спецификации, касающиеся химического состава, механических свойств и других важных аспектов, таких как сварка, резка, производство материалов для нефтегазовых трубопроводов, определяются Американским институтом нефти (API) [3], Международной организацией по стандартизации (ISO) и другими национальными агентствами [3–5]. Стандарты API обычно используются многими национальными агентствами в качестве эталона для установления собственных спецификаций для этих материалов. Спецификации API приняты и широко применяются во всем мире. В соответствии с требованиями API материалы для трубопроводов изготавливаются или поставляются с требованиями к спецификации продукта PSL 1 и PSL 2. В документе PSL 1 зафиксированы только рекомендации к углеродному эквиваленту, нет ограничений на показатели ударной вязкости, предела текучести и предела прочности на разрыв. В документе PSL 2 уже прописаны обязательные значения в определенном диапазоне к углеродному эквиваленту, ударной вязкости, пределам текучести и прочности на растяжение. Другое существенное различие основано на типе концов труб [1–3]. Знание химического состава и механических свойств труб необходимо для понимания свариваемости и других аспектов сварки этих труб. Трубные стали разных производителей, отвечающие требованиям к прочности и пластичности [1–5], могут иметь различную микроструктуру [1–3, 10–34]. В большинстве из них используется феррито-перлитная или ферритно-бейнитная микроструктура [10–33]. Трубы могут изготавливаться двумя традиционными способами: холодной штамповкой (UOE) и бесшовным методом [3]. Производство труб методом холодной штамповки (UOE) имеет тенденцию привносить в лист интенсивные градиенты деформации в разных направлениях относительно фиксированной ортогональной системы координат во время формуемости, причем более серьезные градиенты возникают в поперечном направлении [1, 2]. Это влияет не только на предел текучести, но и на деформационное упрочнение и последующую нестабильность (образование шейки), которые, в свою очередь, являются движущими силами инициирования и распространения разрушения. С другой стороны, процесс производства бесшовных труб позволяет получить продукт с улучшенными механическими свойствами благодаря термической обработке, которая снимает остаточные напряжения и уменьшает овальность конечной формы. Следовательно, ожидается, что механические свойства конечного продукта будут однородными в пространстве и направлении [1, 2, 10]. Вне зависимости от способа производства труб в дальнейшем при строительстве трубопровода их соединяют между собой методом сварки. В последние десятилетия проведено множество исследований кольцевых сварных швов наземных и морских трубопроводов с трещинами под эксплуатационной нагрузкой [11, 12]. Трещины в кольцевых сварных швах трубопроводов из высококачественной стали в основном расположены на линии сплавления материала корневого шва и в зоне термического влияния [13]. В то же время кольцевые швы имеют зоны материала с различными свойствами, такие как основной металл (base metal, BM), материал шва (weld material, WM), материал корневого шва (root-welding material, RM) и зона термического влияния (heat aff ected zone, HAZ). Неоднородность сварных соединений по геометрии и свойствам материалов приводит к значительной концентрации напряжений и деформаций в дефектных частях, что значительно снижает деформационную несущую способность сварных соединений трубопроводов [13, 14]. В процессе сварочного нагрева свариваемого метала, плавления присадочной проволоки формируется сварной шов с литой структурой, который имеет зону перехода к структуре основного металла (HAZ), именно в этой зоне происходит снижение значений ударной вязкости [14–20]. Из-за быстропротекающего процесса нагрева и плавления металла в зоне сварного шва и прилегающей области основного металла формируется структура в heat aff ected zone (HAZ) с разными размерами аустенитных зерен, с участками
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1