Көміртегілі болаттан жасалған үзіліссіз трубалардың дәрежеленуіне толық талдау: ұлттық стандарттардан қолданыс сценарийлеріне дейін

Кіріспе: Неге көміртегілі болаттан жасалған тұтас трубалардың сорттауы маңызды?

Көміртегілі болаттан жасалған тұтас трубалар өнеркәсіптің «қан тамырлары» ретінде мұнай, химия, энергетика және машина жасау салаларында сұйықтықтарды тасымалдауға, қысымды беруге және құрылымдарды қолдауға маңызды үлес қосады. Әртүрлі жұмыс жағдайлары труба материалдарына әртүрлі өнімділік талаптарын қояды — қалыпты температура мен қысымда қарапайым сұйықтықтарды тасымалдаудан бастап, жоғары температура мен қысымдағы бу трубаларына дейін, жалпы ғимарат құрылымдарынан бастап, атом электр станцияларындағы негізгі жабдықтарға дейін. Көміртегілі болаттан жасалған тұтас трубалардың дұрыс сортты таңдау тек жобаның сапасы мен қауіпсіздігін ғана емес, сонымен қатар жобаға салынған инвестициялардың экономикалық тиімділігін де тікелей әсер етеді.

Бұл мақала көміртекті болаттың үздіксіз дәнекерленбеген трубаларының бағалау жүйесін жүйелі түрде қарастырады: қолданылатын стандарттар, материалдың маркалары, өндіріс процестері мен бақылау талаптары — бұлардың барлығы сізге күрделі материалды таңдау лабиринтінде ең ғылыми негізделген шешім қабылдауға көмектеседі.

I. Көміртекті болаттың үздіксіз дәнекерленбеген трубаларының негізгі классификациялық өлшемдері
Көміртекті болаттың үздіксіз дәнекерленбеген трубаларының бағалауы негізінен төрт өлшем бойынша жүзеге асады: қолданылатын стандарттың деңгейі, материалдың маркасы, өндіріс сапасының деңгейі және жұмыс жағдайларының деңгейі.

1.1 Қолданылатын стандарттар бойынша классификациялау
Қытайда көміртекті болаттың үздіксіз дәнекерленбеген трубаларының өндірісі мен қолданылуы негізінен келесі негізгі ұлттық стандарттарға сүйенеді; осы стандарттар өздері де маңызды классификациялық фактор болып табылады:

Стандарттың коды | Стандарттың атауы | Негізгі қолданылуы

GB/T 8163 Сұйықтықтарды тасымалдауға арналған үздіксіз болат трубалары | Жалпы сұйықтықтарды тасымалдауға арналған: мұнай, мұнай мен газ, су, ауа және т.б.

Төмен және орта қысымды бу қазандары үшін GB 3087 стандарты бойынша қуыссыз болат түтіктер | Төмен және орта қысымды бу қазандарындағы астам қыздырылған бу, қайнаған су және т.б.

Көп қысымды тыңайтқыш жабдықтары үшін GB 6479 стандарты бойынша қуыссыз болат түтіктер | Көп қысымды тыңайтқыш жабдықтары мен трубопроводтары, соның ішінде төмен температурада жұмыс істейтін жағдайлар

Мұнай ыдырау қондырғылары үшін GB 9948 стандарты бойынша қуыссыз болат түтіктер | Мұнай ыдырау қондырғылары, мұнда 8163 стандарты қолданылмайды

Жоғары қысымды бу қазандары үшін GB/T 5310 стандарты бойынша қуыссыз болат түтіктер | Жоғары қысымды бу қазандары үшін астам қыздырылған бу трубопроводтары

Құрылыс және механикалық құрылымдар үшін GB/T 8162 стандарты бойынша қуыссыз болат түтіктер | Жалпы құрылыс және механикалық құрылымдар, мысалы, ғимараттар мен машиналар бөлшектері

Мұнай мен газдың ұзақ қашықтықты тасымалдауы үшін мұнай мен газ саласындағы трубалар GB/T 9711 стандарты

Ескертуге тұрарлықтай, ядролық электр станциялары сияқты арнайы салаларда нақты классификациялық стандарттар қолданылады. Мысалы, GB/T 24512.1 стандарты ядролық электр станцияларында қолданылатын біртұтас көміртегі болатын трубалардың классификациялау талаптарын белгілейді және ол 1-ші, 2-ші және 3-ші класстық жабдықтарға қолданылады.

1.2 Материалдың маркасы бойынша классификациялау

Біртұтас көміртегі болатын трубалар үшін кеңінен қолданылатын материал маркалары:

Төмен көміртегі болат сериясы: №10, №20 болат – негізінен сұйықтықтарды тасымалдау үшін қолданылатын трубопроводтарға

Орташа көміртегі болат сериясы: №35, №45 болат – негізінен механикалық өндіріс бөлшектеріне

Төмен легирленген серия: Q345 (16Mn), 09MnV – жоғары беріктік талап ететін қолданыстарға.

II. Негізгі стандарттық маркалардың терең талдауы

2.1 Сұйықтықтарды тасымалдауға арналған біртұтас болат трубалары (GB/T 8163)

Бұл біртұтас көміртегі болатын трубалар үшін ең негізгі стандарт болып табылады; ол 350℃-тан төмен жобалық температурада және 10,0 МПа-дан төмен қысымда мұнай, мұнай газы және коммунальдық ортада қолданылады.

Материал маркалары: 10, 20, Q345 және т.б.

Тексеру талаптары: Химиялық құрамды талдау, созылуға сынау, жазықтауға сынау және гидростатикалық сынау міндетті. Кеңейту және суықта иілу сынақтары келісімге сәйкес қажет болуы мүмкін.

Өндіріс процесі: Негізінен ашық отынды пештерде немесе конвертерлерде балқытылады, нәтижесінде салыстырмалы түрде көп қоспалар мен ішкі ақаулар пайда болады.

Қолданылатын жағдайлар: Жалпы өнеркәсіптік трубопроводтар, су тазарту жүйелері және төмен қысымды сұйықтық тасымалдау.

2.2 Төмен және орта қысымды бу қазандары үшін қуыс болмаған болат трубалары (GB 3087) – бу қазандары жүйелері үшін арнайы әзірленген стандарт, ол төмен және орта қысымды бу қазандарындағы астам қыздырылған бу мен қайнап тұрған су трубопроводтарына қолданылады.

Материал маркалары: 10, 20

Тексеру талаптары: Жалпы сынақтарға қосымша суықта иілу сынағы қажет.

Өндіріс процесі: 8163-ке ұқсас, ашық отынды пештерде немесе конвертерлерде балқытылады, сапа бақылауының талаптары біраз жоғарырақ.

Қолданылатын сценарийлер: Бу қондырғыларындағы, электр станцияларындағы, жылыту жүйелерінде және мұнай-химия өндірісінің кәсіпорындарындағы қоғамдық бу құбырлары.

2.3 Мұнайды ыдыратуға арналған үзіліссіз болат құбырлар (GB 9948). Нақты мұнай өңдеу қондырғылары үшін арналған, GB/T8163 болат құбырларының қолданылуына тиімсіз болатын қолданыстарға сай.

Материалдың маркалары: 10, 20; Хром-молибденді болат сериясына 12CrMo, 15CrMo және т.б. кіреді.

Тексеру талаптары: Негізгі сынақтарға қосымша құбырдың аузын кеңейту және соққыға төзімділік сынақтары қажет; тексеру талаптары қатаң.

Өндіру технологиясы: Негізінен электр пешінде балқыту мен ковшта тазарту қолданылады, нәтижесінде химиялық құрам мен ішкі ақаулар салыстырмалы түрде аз болады.

Қолданылатын сценарийлер: Жобалық температурасы 350℃ асатын немесе қысымы 10,0 МПа асатын мұнай мен мұнай-газ ортасы; сутегі жақында жұмыс істейтін құбырлар; кернеу коррозиясына бейім орталар.

2.4 Жоғары қысымды тыңайтқыш жабдықтары үшін үздіксіз болат түтіктер (GB 6479) – жоғары қысымды тыңайтқыш жабдықтары мен трубопроводтарына арналған, -40℃-тан 400℃-қа дейінгі қатты жұмыс жағдайларын және 10,0–32,0 МПа қысымды қамтиды.

Материал маркалары: 10, 20G, 16Mn және т.б.

Тексеру талаптары: Қатаң тәртіппен белгіленген фланецтің кеңеюі мен соққыға төзімділік сынақтары; атап айтқанда, төмен температурадағы соққыға төзімділік қасиеттеріне қойылатын арнайы талаптар.

Өндіру технологиясы: Стандарт өзінде шлактандыру құрылғысында тазарту талаптарын белгілейді, бұл қоспалар мен ішкі ақауларды азайтып, ең жоғары сапа көрсеткіштерін қамтамасыз етеді.

Қолданылатын жағдайлар: Төмен температурадағы (–20℃-тан төмен) орта; жоғары қысымды химиялық орталар; өте жоғары қауіпсіздік талаптары қойылатын жағдайлар.

2.5 Жоғары қысымды бу қазандары үшін үздіксіз болат түтіктер (GB/T 5310) – жоғары қысымды бу қазандары жүйелері үшін арналған арнайы стандарт, жоғары қысымды бу қазандарындағы астарланған бу ортасына қолданылады.

Материал маркалары: 20G; Хром-молибденді болат сериясы: 15MoG, 20MoG, 12CrMoG, 15CrMoG және т.б.

Тексеру талаптары: 6479-ға теңестірілген, фланецтік және соққылық сынақтарға қатал ұстаныс.

Өндіріс процесі: Пышақты рафинирлеу, өте жоғары материал сапасы.

Халықаралық салыстырмалы бағалау: GB/T 5310 бойынша 20G стандарты ASME SA-106 Gr.B-ге сәйкес келеді және халықаралық инженерлікте бір-бірімен ауыстырылуға болады.

2.6 Құрылымдық мақсатта қолданылатын үзіліссіз болат трубалар (GB/T 8162). Жоғарыда аталған сұйықтық тасымалдау қолданыстарынан айырмашылығы, бұл өнім жалпы құрылымдар мен механикалық құрылымдар үшін қолданылады.

Материал маркалары: 10, 20, 35, 45, Q345, 20Cr, 40Cr, 15CrMo және т.б.

Өлшемдік дәлдік: Сыртқы диаметрден ауытқу бойынша D1–D4 дейінгі төрт дәрежеге бөлінеді; ең жоғары дәлдік ±0.50% (минимум ±0.10 мм) құрайды.

Қолданылатын салалар: Көпірлер, ғимараттар, механикалық бөлшектер, автокөліктердің жүктік элементтері, гидравликалық тірек құрылғылары және т.б.

III. Өндіріс сапасының дәрежесін бағалау және таңдау логикасы

3.1 Төменнен жоғарыға қарай сапа дәрежесінің ранжирленуі

Балқыту процестеріне, бақылау талаптарына және практикалық қолдану көрсеткіштеріне сүйене отырып, жоғарыда аталған болат құбырлардың стандарттары бойынша өндіріс сапасының дәрежелері келесі тәртіппен орналасқан:

GB/T 8163 < GB 3087 < GB 9948 < GB/T 5310 < GB 6479

Реттеу төменнен жоғары қарай жүреді. Ескертуге лайық — GB 6479 стандарты төмен температурадағы соққыға төзімділікке қойылатын ерекше талаптары мен ең қатаң шынықтыру (лава) регламентациясы салдарынан сапа дәрежесі бойынша басшылықта тұр.

3.2 Негізгі таңдау логикасы

Нақты инженерлік таңдау кезінде келесі шешім қабылдау принциптерін ұстану қажет:

**Жұмыс жағдайларына сәйкестік принципі:** Жалпы жұмыс жағдайлары үшін 8163 стандартын, ал жоғары температура мен жоғары қысым жағдайлары үшін 9948 немесе 6479 стандарттарын қолданыңыз.

**Температура басымдығы принципі:** Жобалау температурасы 350℃-тан жоғары немесе -20℃-тан төмен болса, тікелей жоғары сапалы дәрежені таңдаңыз.

**Ортаның ерекшелігі принципі:** Сутегі әсерінен болатын жағдайлар мен кернеулі коррозия ортасында 9948 немесе 6479 стандарттарын таңдаңыз.

**Регламенттік сәйкестік принципі:** Бу құбырлары котелдің бақылау аймағында болуы тиіс және 3087 немесе 5310 маркалы болуы керек.

**Экономикалық принцип:** Жоғары сапалы болат құбырлары қымбат тұрады (мысалы, 9948 маркасы 8163 маркасына қарағанда шамамен 1/5 қымбат), сондықтан сенімділік пен құны арасында тепе-теңдік орнату қажет.

3.3 Маңызды шектеулер
"Қысымды құбырлар бойынша қауіпсіздік техникалық бақылау ережелері" сияқты стандарттардың талаптарына сәйкес:

GB 3087 және GB 8163 стандарттарына сай болат құбырлар GC1 дәрежелі қысымды құбырлар үшін қолданылмайды (егер әрбір құбыр ультрадыбыстық сынақтан өтсе және сапасы L2.5 дәрежесінен төмен болмаса, сонымен қатар жобалау қысымы ≤4,0 МПа болса, онда қолдануға рұқсат етіледі).

IV. Кеме құрылысы мен атом электр станциялары сияқты арнайы салалар үшін дәрежелеу классификациясы

4.1 Кемелер үшін біртұтас болат құбырлар (GB/T 5312)
Кеме құбырлар жүйелері жобалау қысымы мен температурасына қарай I, II және III дәрежелеріне бөлінеді:

Құбыр дәрежесі | Жобалау қысымы/температурасы талаптары | Типтік қолданылу аймақтары

I дәреже | Жоғары параметрлер (мысалы, бу <1.6 МПа/300℃) | Жоғары қысымды бу, отын майы жүйелері

II дәреже | Орташа параметрлер | Орташа қысымды жүйелер

III дәреже | Төмен параметрлер | Төмен қысымды көмекші жүйелер
Болат маркалары — 320, 360, 410, 460 және 490, мұндағы сандар ең төменгі созылу беріктігін (МПа) көрсетеді.

4.2 Атом электр станциялары үшін қуыссыз болат трубалар (GB/T 24512.1). Атом электр станциялары үшін қуыссыз көміртекті болат трубалар қауіпсіздік деңгейлері бойынша мынадай топтарға бөлінеді:

1-деңгей: Ең жоғары деңгейдегі атомдық қауіпсіздік жабдығы

2-деңгей: Маңызды қауіпсіздік жабдығы

3-деңгей: Жалпы қауіпсіздік жабдығы

Атомдық емес сапа: Дәстүрлі арал және көмекші жүйелер

V. Ең соңғы сапа бағалау және бағалау жүйесі Қалыпты стандартты бағалау жүйесінің қосымшасы ретінде, өнеркәсіп саласында соңғы жылдары тауар сапасын бағалау мен бағалаудың одан әрі жетілдірілген жүйесі енгізілді. T/CAS ES470700003-2022 «Өнеркәсіптік өнімдердің сапасын бағалау және бағалау ережелері — Көміртекті және қорытпалы болаттан жасалған қосылмайтын құбыр қосымшалары» бойынша:

Бағалау өлшемдері:

Негізгі құзыреттіліктерді тексеру (жеке көрсеткіш бойынша қолданылатын жеке вето)

Өндірісті қамтамасыз ету қабілетін бағалау (жеке көрсеткіш бойынша ұпай беру)

Өнімнің қасиеттерін сынақтан өткізу (жеке көрсеткіш бойынша ұпай беру)

Сапа деңгейлерінің классификациясы: Жалпы бағалау ұпайы негізінде олар жоғарыдан төменге қарай 9 деңгейге бөлінеді:

AAA, AA, A (Өте жақсы деңгей)

BBB, BB, B (Жақсы деңгей)

CCC, CC, C (Қанағаттандырғыш деңгей)

Бұл бағалау әдісі өнімнің нағыз сапа деңгейін толығырақ көрсетеді және пайдаланушылардың өнім сапасына қойған дифференциалды талаптарын қанағаттандырады.

VI. Таңдау шешімін қабылдауға арналған нұсқаулықтар мен кеңістікте таралған қателер

6.1 Төрт қадамды таңдау әдісі
Қолданыс аймағын анықтау: Сұйықтық тасымалдау ма? Бу қазандықтарының құбырлары ма? Құрылымдық жүкті ұстау ма?

Жұмыс істеу шарттарын бағалау: Температура, қысым, ортаның сипаттамалары, қоршаған орта жағдайлары

Сәйкес стандарттарды таңдау: Жоғарыдағы талдау негізінде қолданылатын стандарттарды таңдаңыз.

Дәрежені анықтау: Стандарттық диапазон ішінде ең экономиялық материал дәрежесін таңдаңыз.

6.2 Кеңістікте таралған таңдау қателері
Қате түсінік 1: «8163 универсалды және барлық жағдайларда қолданылуы мүмкін.»
Түзету: 8163 жоғары температура, жоғары қысым, төмен температура және сутегі әсері сияқты арнайы жұмыс істеу шарттарында қатал тыйым салынады.

Қате түсінік 2: «Стандарттың дәрежесі неғұрлым жоғары болса, соғұрлым қауіпсіз болады.»

Түзету: Стандарттық дәреже нақты қажеттіліктерге сәйкес келуі тиіс; артық таңдау шығындарға әкеледі (мысалы, 5310 жалпы су құбырлары үшін қолданылады).

Қате түсінік 3: «Тек стандартқа қараңыз, балқыту процесіне назар аудармаңыз».

Түзету: Бірдей стандарт болса да, әртүрлі өндірушілердің балқыту процестеріндегі айырмашылықтар нақты сапаны әсер етеді.

Қате түсінік 4: «Тексеру талаптарындағы айырмашылықтарды ескермеу».

Түзету: Жоғары сапалы дәрежелі стандарттардың негізгі артықшылығы — қатаңырақ тексеру талаптарында.

Қорытынды: Ғылыми таңдау инженерлік құн құрады. Көміртекті болаттың қуыс емес трубаларының дәрежеленуі — жалпыдан мамандандырылғанға, негізгіден жоғары деңгейліге дейін толық жүйе болып табылады. Дұрыс материал таңдауы — жұмыс жағдайларын дәл бағалауға, стандарттарды терең түсінуге және орынды сапа талаптарына негізделуі тиіс; сенімділік пен экономикалық тиімділік арасында оптималды тепе-теңдікті табу керек.

Күрделі жұмыс істеу жағдайларына немесе белгісіздіктерге тап болған кезде, кәсіби материалдар инженеріне кеңес берілуге және қажет болса, растау үшін кіші масштабды сынақтар өткізуге ұсыныс жасалады. Соңында, дұрыс таңдалмаған материалдың салдарынан пайда болған трубопроводтың зақымдануынан туындайтын шығындар материал үшін төленетін тиісті қосымша ақыдан әлдеқайда көп болады.