При аварии маленькая трещина, распространяясь по трубопроводу со сверхзвуковой скоростью, может разорвать его в клочья или развернуть в лист. Протяженность таких лавинных повреждений иногда достигает десятка километров. Аварии сопровождаются взрывами, пожарами, загрязняют окружающую среду. Устранение последствий — дело непростое, особенно если трасса пролегает на Севере, в сильно заболоченной местности, куда по бездорожью надо оперативно доставить трубы, всевозможную технику.
Проблема надежности трубопровода сегодня центральная. И ясно, что переход к более высоким давлениям газа делает ее еще сложнее.
Надежность газовой магистрали зависит от многих факторов, в частности, в очень большой степени от качества сварки. Но главный ключ к проблеме — у металлургов. Нужна сталь, свойства которой наиболее полно соответствовали бы условиям работы трубопровода.
Задача эта непростая. Силы, которые действуют на трубопровод, таковы, что если в металле возникает трещина, то независимо от его прочности она обязательно разовьется. И разрушение неминуемо. Но если труба будет сделана из стали, сочетающей высокую прочность с вязкостью, которая сохраняется и при низких температурах, то положение изменится. Разрушение, если оно и появится, не будет уже хрупким и распространится не на тысячи метров, а ограничится метрами, десятками метров.
Почему так важна вязкость стали?
Представим себе, что в трубе появилась трещина. Из-за разрушения начинает падать давление газа, уменьшаются и напряжения в металле. Если сталь достаточно пластична, то трещина как бы вязнет в ней, лишенная необходимых для своего развития напряжений. Когда же вязкость стали мала, то напряжения в ней падают медленнее, чем развивается трещина, и избыточная энергия, накопленная в металле, расходуется на распространение разрушения, которое носит хрупкий характер и оказывается весьма протяженным.
Конечно, наряду с высокой прочностью и вязкостью сталь должна еще и хорошо свариваться, сохраняя это свойство и при низких температурах. Ведь сварка — главный технологический процесс при сооружении газопровода.
Лучше всего таким требованиям удовлетворяет низкоуглеродистая сталь с добавками ниобия, молибдена и никеля. Но одного легирования еще недостаточно. Чтобы из слитка получить лист нужной толщины и с требуемыми свойстами, из которого потом сделают трубу, приходится прибегать к особому виду обработки: на стане контролируемой прокатки. Здесь с помощью целой системы автоматики очень точно выдерживаются температурные интервалы промежуточных пропусков листа через валки стана, температура конца прокатки и величина последнего обжатия. Этот строго регламентированный режим обработки позволяет получить металл с такой структурой и размером зерен, которые и обеспечивают ему необходимое сочетание свойств.
Затем листы с помощью валковой формовки или на очень мощных прессах формуют так, что получаются цилиндрические заготовки, из которых и сваривают трубу.
Изготовление трубопровода, надежно работающего при давлении 75 атмосфер, связано с преодолением значительных трудностей — и технических и экономических. Объясняется это тем, что сталь, из которой приходится делать такие трубы, сегодня остродефицитная и дорогая. К тому же изготовить из нее лист толщиной 16—20 миллиметров с нужными механическими свойствами можно лишь на станах контролируемой прокатки, которых во всем мире насчитываются единицы; у нас их тоже мало.
Как же осуществить переход на еще более высокие давления — на 100—120 атмосфер, с которым связана перспектива развития газовой индустрии?
Для таких давлений понадобятся трубы с еще более толстой стенкой — от 22 до 50 миллиметров. Они, понятно, будут значительно тяжелее, а значит, существенно увеличится расход и без того дорогой стали. Чтобы из такого листа отформовать трубу, потребуются прессы-гиганты. И все это в конечном счете приведет к тому, что рост стоимости труб и оборудования опередит экономический эффект от увеличения производительности газопровода.