ПНСТ 490-2020. Предварительный национальный стандарт Российской Федерации. Нефтяная и газовая промышленность. Системы подводной добычи. Поковки из углеродистых и низколегированных сталей для арматуры и деталей трубопроводов, работающих под избыточным давлением. Технические условия

(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 25.12.2020 № 106-пнст)

до 1 августа 2024 года

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Газпром 335» (ООО «Газпром 335»)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 023 «Нефтяная и газовая промышленность»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 декабря 2020 г. № 106-пнст

Правила применения настоящего стандарта и проведения его мониторинга установлены в ГОСТ Р 1.16-2011 (разделы 5 и 6).

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии собирает сведения о практическом применении настоящего стандарта. Данные сведения, а также замечания и предложения по содержанию стандарта можно направить не позднее чем за 4 мес до истечения срока его действия разработчику настоящего стандарта по адресу inf@gazprom335.ru и/или в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии по адресу: 123112 Москва, Пресненская набережная, д. 10, стр. 2.

В случае отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты» и также будет размещена на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Создание и развитие отечественных технологий и техники для освоения глубоководных шельфовых нефтегазовых месторождений должно быть обеспечено современными стандартами, устанавливающими требования к проектированию, строительству и эксплуатации систем подводной добычи. Для решения данной задачи Министерством промышленности и торговли Российской Федерации и Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии реализуется «Программа по обеспечению нормативной документацией создания отечественной системы подводной добычи для освоения морских нефтегазовых месторождений». В объеме работ программы предусмотрена разработка национальных стандартов и предварительных национальных стандартов, областью применения которых являются системы подводной добычи углеводородов.

Целью разработки настоящего предварительного национального стандарта является обеспечение безопасности эксплуатации систем подводной добычи за счет установления требований к фитингам, фланцам и трубопроводной арматуре, применяемым в системах подводной добычи углеводородов.

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт распространяется на поковки из углеродистых и низколегированных сталей для изготовления арматуры и соединительных деталей трубопроводов, предназначенных для работы под избыточным давлением до 69 МПа в системах подводной добычи.

1.2 Настоящий стандарт устанавливает основные требования к поковкам категории прочности от F42 до F70, их изготовлению и объему контроля качества.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 1497 Металлы. Методы испытаний на растяжение

ГОСТ 9012 Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю

ГОСТ 9013 Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу

ГОСТ 10243 Сталь. Методы испытаний и оценки макроструктуры

ГОСТ 28473 Чугун, сталь, ферросплавы, хром, марганец металлические. Общие требования к методам анализа

ГОСТ Р 53678-2009 Нефтяная и газовая промышленность. Материалы для применения в средах, содержащих сероводород, при добыче нефти и газа. Часть 2. Углеродистые и низколегированные стали, стойкие к растрескиванию, и применение чугунов

ГОСТ Р 54153 Сталь. Метод атомно-эмиссионного спектрального анализа

ГОСТ Р 56512 Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод. Типовые технологические процессы

ГОСТ Р ИСО 148-1 Материалы металлические. Испытание на ударный изгиб на маятниковом копре по Шарпи. Часть 1. Метод испытания

ГОСТ Р ИСО 643 Сталь. Металлографическое определение наблюдаемого размера зерна

ГОСТ Р ИСО 4967 Сталь. Определение содержания неметаллических включений. Металлографический метод с использованием эталонных шкал

ГОСТ Р ИСО 16811 Неразрушающий контроль. Ультразвуковой контроль. Настройка чувствительности и диапазона

ПНСТ 478 Нефтяная и газовая промышленность. Системы подводной добычи. Подводное устьевое оборудование и фонтанная арматура. Технические условия

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 изделие (product): Трубопроводная арматура и соединительные детали трубопроводов, предназначенные для работы под избыточным давлением.

3.2 шейка фланца (flange hub): Коническая часть приваренных встык фланцев.

3.3

низколегированная сталь (low alloy steel): Сталь с суммарным содержанием легирующих элементов менее 5%, но больше чем в углеродистой стали. ГОСТ Р 53679-2009, [статья 3.6]

3.4

углеродистая сталь (carbon steel): Сплав железа и углерода, содержащий до 0,8% углерода и до 0,8% марганца, а также остаточные количества других элементов, за исключением намеренно добавляемых в определенных количествах для раскисления (обычно кремний и/или алюминий). ГОСТ Р 53679-2009, [статья 3.15]

4 Информация для заказа

Заказ по настоящему стандарту должен включать в себя, как минимум, следующую информацию:

• обозначение настоящего стандарта;
• размеры, класс давления и нормативный документ на размеры либо чертеж с обозначением размеров, допусков и требованием к состоянию поверхности в случае, если деталь является не стандартизированной;
• категория прочности стали;
• количество;
• требования к сертификату;
• дополнительные требования согласно приложению А.

5 Материал

5.1 Поковки изготовляют из углеродистой или низколегированной стали. Перед началом производства марку стали производитель должен согласовать с заказчиком.

5.2 Вне зависимости от выбранной марки стали должны выполняться требования к химическому составу, указанные в таблице 1.

Элемент <1>	Массовая доля, % (не более или в пределах)
C	0,30
Mn	1,60
P	0,025
S	0,025
Si	0,15 — 0,35
<1> В сертификате должно быть указано содержание всех иных присутствующих химических элементов в стали (Cu, Ni, Cr, Mo, V, Nb, B).

6 Механические свойства

Категория прочности <1>	Предел текучести \sigma_{0,2} , МПа	Временное сопротивление \sigma_{\text{в}} , МПа	Относительное удлинение \delta_{5} , %
	не менее
F42	290	415	20
F46	315	415	20
F48	330	425	20
F50	345	440	20
F52	360	455	20
F56	385	470	20
F60	415	515	20
F65	450	530	20
F70	485	565	18
<1> Обозначение основано на значении минимального предела текучести в единицах «ksi».

7 Изготовление

7.1 Процесс выплавки

7.1.1 Сталь выплавляют в электродуговой печи или кислородном конвертере.

7.1.2 Сталь должна быть полностью раскисленной.

7.1.3 Допускается проведение электрошлакового или вакуумно-дугового переплава.

7.2 Технология производства

7.2.1 Поковки изготовляют из слитков, блюмов, слябов, кованых или катаных прутков.

7.2.2 Фланцы могут быть изготовлены горячей штамповкой. Не допускается изготовлять фланцы и другие соединительные детали трубопроводов из листового или сортового проката путем механической обработки.

7.2.3 Коэффициент укова поковок должен быть не менее 4:1.

7.2.4 Поковки под фланцы должны иметь форму, максимально близкую к конечному изделию.

7.2.5 Допускается удаление не более 10% толщины стенки поковки под фланец при механической обработке.

7.3 Термообработка

7.3.1 Все поковки должны пройти термообработку.

7.3.2 Допускаются следующие виды термообработки поковок из углеродистой и низколегированной стали:

7.3.3 Температура отпуска должна быть не менее 540 °C.

7.3.4 Время между выемкой поковок из печи до их закалки в воду не должно превышать 90 с.

7.3.5 Температура воды в закалочном баке не должна превышать 40 °C в начале закаливания и 50 °C в конце. Значение температуры воды в закалочном баке должно регистрироваться.

7.3.7 Процесс термообработки должен быть задокументирован при помощи диаграмм термообработки. Диаграммы должны содержать сведения о температуре на поверхности детали (контактная термопара) и температуре в печи, температуре воды в закалочном баке, а также номера партии и дату проведения термообработки. Время выдержки регистрируют при достижении контактной термопарой как минимум нижнего значения требуемого диапазона температур, необходимого для проведения термообработки.

8 Методы испытаний

8.1 Определение химического состава

8.1.2 Предельные отклонения содержания элементов в поковках должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 3.

Допустимые отклонения по химическому составу поковок

Элемент	Массовая доля, %	Допустимые отклонения массовой доли элемента, %
Углерод	От 0,03 до 0,20 включ.	+/- 0,01
	Св. 0,20 до 0,80 включ.	+/- 0,02
Марганец	До 1,00 включ.	+/- 0,03
	Св. 1,00 до 3,00 включ.	+/- 0,04
Фосфор	До 0,04 включ.	+/- 0,005
Сера	До 0,04 включ.	+/- 0,005
Кремний	До 1,00 включ.	+/- 0,02
	Св. 1,00 до 3,00 включ.	+/- 0,10

8.1.3 Приводимые в таблице 3 значения отклонений неприменимы для ковшевой пробы.

8.2 Определение механических свойств

8.2.1 Испытание на растяжение выполняют в соответствии с ГОСТ 1497.

8.2.2 Образцы для определения механических свойств должны быть вырезаны из одного из следующих мест:

• из тела поковки;
• из напуска на пробы, расположенного в месте, соответствующем шейке фланца;
• из напуска на пробы, расположенного на сечении, имеющем наибольшую толщину для арматуры или других отличных от фланцев соединительных деталей;
• по согласованию с заказчиком допускается отбирать образцы на испытания из образца-свидетеля, изготовленного из материала той же плавки, по одной технологии и с тем же коэффициентом укова, что и для исследуемой поковки. Образец-свидетель должен пройти термическую обработку совместно с исследуемой поковкой или партией поковок.

8.2.3 Толщина наибольшего сечения любой поковки партии может превышать толщину места, из которого вырезаются образцы для испытаний, не более чем на 6 мм.

8.2.4 Образцы для испытаний на растяжение должны быть вырезаны из мест на образце-свидетеле или напуске на пробы, соответствующих середине толщины стенки шейки фланца или соответствующих наибольшему поперечному сечению трубопроводной арматуры и других отличных от фланцев соединительных деталей.

8.2.5 Для испытаний на растяжение следует вырезать продольные образцы, т.е. ось образца должна совпадать с направлением максимальной деформации поковок. Исключение составляют поковки для изготовления фланцев, для которых вырезают тангенциальные образцы.

8.2.6 Один образец для испытания на растяжение отбирают из каждой плавки, каждой садки термообработки.

8.2.7 В случае если термическая обработка проводится в печах, температура рабочих зон которых контролируется и поддерживается в пределах +/- 14 °C от требуемой температуры термообработки, и при условии, что печь оснащена записывающими пирометрами с регистрацией температуры на диаграммах термической обработки, допускается выполнять одно испытание на растяжение для каждой партии массой не более 4500 кг из металла одной плавки.

8.3 Повторные испытания

8.3.1 При получении неудовлетворительных результатов испытаний хотя бы по одному из показателей, партию поковок допускается подвергать повторной термической обработке.

8.3.2 После повторной термической обработки партия поковок испытывается как новая. В случае неудовлетворительных результатов испытаний хотя бы по одному из показателей, партия поковок бракуется.

8.3.3 В случае удовлетворительных результатов испытаний для отдельных поковок из отбракованной партии, такие поковки могут быть приняты при согласовании с заказчиком.

9 Состояние поверхности и защита от коррозии

9.1 Поковки должны быть очищены от окалины. Метод очистки не должен приводить к возникновению поверхностных дефектов и влиять на свойства материала.

9.2 Необходимость нанесения защитных грунтовок или консервационной смазки должна приводиться в заказе с указанием типа покрытия и соответствующей нормативной документации.

9.3 На поверхности поковок не допускаются любые дефекты, превышающие по глубине припуск на механическую обработку.

9.4 Волосовины, вмятины, мелкие неглубокие поверхностные трещины, забоины глубиной в пределах 5% от фактической толщины стенки, но не более 1,6 мм, допускаются и могут не устраняться.

9.6 Ремонт поверхности поковок сваркой не допускается.

10 Требования к сертификату

Сертификат должен содержать, как минимум, следующую информацию:

• результаты химического анализа;
• технологию выплавки;
• наименование организации, производившей выплавку;
• наименование организации, производившей ковку;
• наименование организации, производившей термическую обработку;
• фактические температуры и время термообработки, характеристики охлаждающей среды, диаграмма термообработки;
• наименование организации, проводившей испытания;
• схему отбора проб;
• результаты испытаний на растяжение;
• результаты визуально-измерительного контроля;
• результаты любых дополнительных испытаний, приведенных в заказе.

11 Маркировка продукции

11.1 Каждая поковка должна иметь четкую маркировку, содержащую, как минимум, следующую информацию:

• обозначение настоящего стандарта;
• марка стали;
• наименование либо обозначение организации-изготовителя;
• номер плавки;
• размер;
• обозначение среды (если применимо).

11.2 Маркировка может быть выполнена на теле поковки. В случае если размер не позволяет маркировать на теле поковки, допускается маркировать на бирке.

11.3 При маркировке соблюдают дополнительные требования, указанные в заказе.

Приложение А (рекомендуемое)

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

Одно или несколько из следующих дополнительных требований должны применяться только при указании их заказчиком в запросе, контракте или заказе. Подробная информация по данным дополнительным требованиям должна быть согласована между производителем и заказчиком. Дополнительные требования не должны отменять какие-либо требования самих технических условий.

А.1 Испытание на ударный изгиб

Для каждой партии, состоящей из поковок одной плавки стали, совместно прошедших термическую обработку должны быть отобраны как минимум три образца для испытаний на ударный изгиб. Место вырезки и ориентацию образцов производитель должен согласовать с заказчиком.

Испытание на ударный изгиб по методу Шарпи на образцах с V-образным надрезом должно проводиться в соответствии с ГОСТ Р ИСО 148-1 или соответствующим стандартом, одобренным заказчиком.

Температура испытаний и критерии приемки должны быть указаны в заказе.

А.2 Измерение твердости

Измерение твердости должно проводиться по методу Бринелля в соответствии с ГОСТ 9012 или по методу Роквелла в соответствии с ГОСТ 9013. Места измерения твердости и критерий приемки должны быть указаны в заказе.

А.3 Испытание на растяжение

Дополнительно к испытаниям на растяжение, проводимым согласно разделу 8, должен быть испытан один поперечный образец для арматуры и других соединительных деталей.

Количество, место отбора и ориентация дополнительных образцов для фланцев должны быть указаны в заказе.

А.4 Исследование макроструктуры

Для каждой партии, состоящей из поковок одной плавки стали, совместно прошедших термическую обработку, должно быть проведено исследование макроструктуры в соответствии с ГОСТ 10243.

Размер образца для контроля макроструктуры и место отбора необходимо предварительно согласовать.

Макроструктура должна соответствовать следующему требованию: на травленой поверхности проб не допустимы трещины, флокены, подусадочная рыхлота и остатки усадочной раковины.

А.5 Исследование микроструктуры

Место отбора пробы и количество образцов для контроля микроструктуры должны быть предварительно согласованы.

При контроле микроструктуры необходимо исследовать средний размер зерна согласно ГОСТ Р ИСО 643, и загрязненность стали неметаллическими включениями по ГОСТ Р ИСО 4967, метод оценки А.

Критерии приемки для контроля микроструктуры должны быть указаны в заказе.

А.6 Магнитопорошковый контроль

Все поверхности поковок, к которым имеется доступ, должны пройти магнитопорошковый контроль. Контроль следует проводить в соответствии ГОСТ Р 56512. Критерии приемки необходимо предварительно согласовать.

А.7 Гидростатические испытания

Давление и продолжительность гидростатических испытаний должны быть указаны в заказе.

А.8 Ультразвуковой контроль

Каждую поковку следует проконтролировать на сплошность в доступных местах ультразвуковым методом.

Ультразвуковой контроль поковок проводят в соответствии с ГОСТ Р ИСО 16811 или иным методом, согласованным с заказчиком.

Требования к уровню чувствительности и критериям приемки необходимо предварительно согласовать.

А.9 Термическая обработка

Оборудование для термической обработки должно соответствовать ПНСТ 478 или иным стандартам, согласованным с заказчиком.

А.10 Сероводородостойкое исполнение

Материалы, предназначенные для использования в среде, содержащей H2S, должны пройти коррозионные испытания в соответствии с ГОСТ Р 53678.

А.11 Углеродный эквивалент

Максимальный углеродный эквивалент (CE) не должен превышать 0,46.

Углеродный эквивалент рассчитывают по формуле

CE = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15, (1)

где C, Mn, Cr, Mo, V, Ni, Cu — массовое содержание углерода, марганца, хрома, молибдена, ванадия, никеля, меди соответственно.

БИБЛИОГРАФИЯ

[1]	АСТМ А694/А694М-16	Стандартные технические условия на поковки из углеродистой и легированной стали для фланцев трубопроводов, фитингов, трубопроводной арматуры и деталей для трубопроводной транспортировки под высоким давлением (Standard specification for carbon and alloy steel forgings for pipe flanges, fittings, valves, and parts for high-pressure transmission service)

УДК 622.276.04:006.354	ОКС 75.020
Ключевые слова: нефтяная и газовая промышленность; системы подводной добычи; поковки; углеродистая сталь; низколегированная сталь

---