Предварительный национальный стандарт ПНСТ 580-2021 "Нефтяная и газовая промышленность. Системы подводной добычи. Материалы для алюминиевых конструкций" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 декабря 2021 г. N 73-пнст)

Petroleum and natural gas industry. Subsea production systems. Materials for aluminum structures

УДК 622.276.04:006.354
ОКС 75.020

Срок действия - с 1 апреля 2022 г.
по 1 апреля 2025 г.

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 27 декабря 2021 г. N 73-пнст

Введение

Создание и развитие отечественных технологий и техники для освоения 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 (СПД).

Целью разработки настоящего стандарта является установление единых правил по выбору соответствующих алюминиевых конструкционных материалов для изготовления компонентов систем подводной добычи углеводородов.

Прилагаемые к данному стандарту листы технических данных материалов (ЛТД), представленные в приложении А, подготовлены в виде отдельных документов, которые используются при закупке листов, полос, плит, прутков, труб и профилей из алюминиевых сплавов для применения в качестве конструкционного материала. В ЛТД указаны выбранные параметры указанного соответствующего стандарта (стандарта, на который приведена ссылка) и дополнительные требования, которые должны дополнять или заменять требования указанного соответствующего стандарта.

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт устанавливает технические требования к квалификационным и приемо-сдаточным испытаниям, контролю продукции и оформлению сертификата качества, маркировке алюминиевых конструкционных материалов, как элементов конструкций, применяемых при строительстве и эксплуатации систем подводной добычи углеводородов (СПД).

1.2 Настоящий стандарт дает рекомендации по выбору алюминиевых сплавов для полуфабрикатов (в виде листов, полос, плит, прутков, труб и профилей), используемых в конструкциях СПД, а также соответствующих состояний поставки и соответствующих листов технических данных (ЛТД).

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 9.510 Единая система защиты от коррозии и старения. Полуфабрикаты из алюминия и алюминиевых сплавов. Общие требования к временной противокоррозионной защите, упаковке, транспортированию и хранению

ГОСТ 1497 (ИСО 6892-84) Металлы. Методы испытаний на растяжение

ГОСТ 4784 Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки

ГОСТ 7727 Сплавы алюминиевые. Методы спектрального анализа

ГОСТ 8617 Профили прессованные из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия

ГОСТ 17232 Плиты из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия

ГОСТ 21631 Листы из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия

ГОСТ Р 59304 Нефтяная и газовая промышленность. Системы подводной добычи. Термины и определения

СП 128.13330.2016 "СНиП 2.03.06-85 Алюминиевые конструкции"

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. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены по ГОСТ Р 59304, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 заказчик: Закупочная организация (покупатель).

3.2 состояние поставки: Обозначение состояния алюминиевых полуфабрикатов после упрочняющей обработки.

3.3 основные элементы конструкции: Элементы, полное либо частичное разрушение которых будет иметь существенные последствия, и конструкция которых обладает ограниченной остаточной прочностью.

Примечание - "Существенные последствия" в этом контексте означают, что полное либо частичное разрушение элемента повлечет за собой гибель людей; значительное загрязнение окружающей среды; значительные финансовые потери. При проектировании конструкции должна быть предусмотрена и определена "Остаточная прочность" на случай повреждения с разрушением конкретного соединения или компонента.

3.4 второстепенные элементы конструкции: Элементы, полное либо частичное разрушение которых не будет иметь существенных последствий.

3.5 экструзионный сварной шов: Сварной шов, выполняемый в процессе производства прессованного алюминиевого профиля сложной формы.

4 Сокращения

В настоящем стандарте использованы следующие сокращения:

ЗТВ - зона термического влияния сварного соединения;

КИ - класс исполнения;

ЛТД - лист технических данных материала, содержащий технические требования к материалу;

ЛТДИ - лист технических данных на испытание материала;

СПД - системы подводной добычи углеводородов.

5 Требования к выбору материала

5.1 При проектировании морских конструкций и элементов СПД из алюминия, необходимо соблюдать требования СП 128.13330.2016, а также требования настоящего стандарта.

5.2 В заказе на поставку должна быть указана следующая техническая информация:

- марка сплава и состояние поставки;

- наименование изделия, для профилей - шифр изделия, чертеж изделия;

- размеры и специальные допуски;

- требования к маркировке.

5.3 Химический состав сплава должен соответствовать требованиям ГОСТ 4784.

5.4 Методы определения химического состава и содержания легирующих элементов указаны в ГОСТ 7727.

5.5 Для основных (наиболее критических) элементов конструкции в виде листов, плит следует выбирать сплав марки EN AW-5083 в соответствии с ЛТД Л01, а для профилей - сплав марки EN AW-6005A или EN AW-6082 в соответствии с ЛТД Л04/Л05. Другие перечисленные сплавы следует использовать только для второстепенных элементов конструкции.

5.6 Сплав марки EN AW-5183 следует выбирать в качестве основного присадочного материала для сварки.

5.7 Допускается использовать сплавы, не указанные в таблице 1, если их применение обусловлено проектной документацией и подтверждено необходимыми расчетами.

5.8 Количество различных сплавов и типов присадочных сварочных материалов следует свести к минимуму, чтобы упростить закупку и изготовление конструкции, а также снизить риск смешивания различных присадочных материалов друг с другом.

5.9 Для конструкций, погруженных в морскую воду, следует использовать сплав марки EN AW-5083 и/или EN AW-6082, с учетом рекомендаций таблицы 3.

5.10 Подводные конструкции должны быть защищены от воздействия расслаивающей коррозии. Особое внимание следует обратить на предотвращение контактной коррозии.

5.11 При проектировании конструкций, работающих при повышенных температурах, необходимо в первую очередь учитывать свойства ползучести и прочности металла.

5.12 Для таких второстепенных конструкций, как, например, поручни, проходы, платформы доступа, можно применять требования нормативных документов ¹⁾ вместо соответствующих ЛТД.

------------------------------

¹⁾_{См. [1]-[13].}

------------------------------

5.13 При использовании сплавов и составов, не указанных в таблице 1, должны быть задокументированы следующие свойства металла:

- минимальный предел текучести;

- предел прочности при растяжении (включая предел прочности при растяжении для ЗТВ);

- предел текучести и предел прочности при растяжении металла шва;

- класс устойчивости (см. [14]);

- устойчивость к коррозии.

5.14 Любое использование сплавов и состояния поставки, не указанных в таблице 1, должно быть согласовано заказчиком.

5.15 Рекомендации и указания по выбору алюминиевых сплавов, состояние поставки, соответствующих ЛТД и присадочных материалов для использования при изготовлении элементов конструкций в морских условиях приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Указания по выбору листа технических данных (ЛТД), сплава, термообработки и присадочного материала для сварных алюминиевых конструкций

Обозначение ЛТД	Тип изделия	Марка сплава	Тип сплава	Состояние материала 1)	Присадочный материал для сварки	Рекомендации по применению 3)	Марка сплава по ГОСТ 4784
Л01	Прокат	EN AW-5052	AlMg2,5	Н12, Н14, Н22, Н24, Н32, Н34	5356, 5183 4)	Не рекомендуется для использования в конструкциях под нагрузкой, только для применения с КИ1 8)	АМг2,5
		EN AW-5454	AlMg3Mn	О, Н14, Н24, Н34, Н111		Рекомендуется использовать там, где требуется средняя прочность и где нельзя использовать сплав 5083 из-за рабочей температуры свыше 65 °С	АМг3М
		EN AW-5754	AlMg3	О, Н14, Н24, Н34, Н111		Рекомендуется использовать там, где требуется средняя прочность и где нельзя использовать сплав 5083 из-за рабочей температуры свыше 65 °С	АМг3
		EN AW-5083	AlMg4, 5Mn0,7	О, Н12, Н14, Н22, Н24, Н32, Н34, Н111, Н116, Н321 2)		Рекомендуемый сплав для пластин и для подводных сооружений. Не использовать при рабочей температуре свыше 65 °С во влажных соляных средах	АМг4,5
Л02	Прокат	EN AW-6082 6)	AlSiMgMn	T4, T6, Т61, Т451, Т651, Т6151	5356, 5183	Рекомендуется использовать, если не подходит ни один из сплавов серии 5000 и если улучшенные свойства металла в отношении пластичности, вязкости при разрушении и уменьшенной склонности к образованию трещин в зоне термического воздействия являются соответствующими данному применению	АД35
Л03	Профили группы А 7)	EN AW-6005А	AlSiMg(A)	Т6	4043 5) 5356, 5183	Рекомендуется для профилей из-за улучшенных свойств формуемости, прочности и свариваемости	АД31
		EN AW-6063	AlMg0,7Si	Т5, Т6, Т66		Рекомендуется использовать только для второстепенных конструкций, ограниченных КИ1 8)	АД31
		EN AW-6082 6)	AlSi1MgMn	Т4, Т5, Т6		Рекомендуется использовать для конструкций, требующих высокой прочности, и для конструкций с соединениями в КИ1 и КИ2 8)	АД35
Л04	Профили группы А 7)	EN AW-6082 6)	AlSi1MgMn	Т4, Т5, Т6	5356, 5183	Рекомендуется использовать для конструкций, требующих высокой прочности, и для сварных конструкций с соединениями в КИ3 и КИ4 8)	АД35
Л05	Профили группы В 7)	EN AW-6005А	AlSiMg	Т6	5356, 5183	Этот ЛТД должен быть указан для больших и относительно сложных профилей, а также там, где прочность и целостность экструзионных сварных швов важны для прочностного расчета конструкции 3), 7)	АД35
		EN AW-6082 6)	AlSi1MgMn	Т4, Т5, Т6
1) В этой таблице перечислены состояния поставки, включенные в [14], таблица 3.2а и таблица 3.2b. Другие состояния поставки могут быть использованы по усмотрению проектировщика и с одобрения заказчика. 2) Для морских сооружений состояния материала поставки Н116 и Н321 наиболее применимы для сплава марки EN AW-5083, поскольку они показали наиболее высокую стойкость к коррозионному расслаиванию и межкристаллитной коррозии. Состояние материала поставки Н116 и Н321 для сплава марки EN AW-5083 дают те же механические свойства, что и сплав марки EN AW-5083 Н32, приведенный в таблице 3.2а [14]. 3) В каждой системе сплавов серии 5000 или 6000 необходимо выбирать сплав с наименьшим содержанием легирующих веществ и достаточной прочностью. 4) Сплав марки EN AW-5183 можно использовать для сварки сплавов серий 5000 и 6000, так как он является присадочным материалом с высокими прочностными характеристиками. 5) Сплав марки EN AW-4043 можно использовать только для сварки сплавов серии 6000 для второстепенных элементов конструкций из-за ограниченной прочности и относительно низкой пластичности. 6) При сварке сплава марки EN AW-6082 с использованием сплава марки EN AW-5183 или аналога в качестве присадочного материала, существует риск появления микротрещин в зоне термического влияния основного материала. Чтобы уменьшить этот риск, следует применять сплав марки EN AW-6082 с измененным химическим составом (см. ЛТД Л04/Л05). Кроме того, следует применять метод сварки с низким коэффициентом участия основного металла в наплавленном слое, то есть метод сварки неплавящимся вольфрамовым электродом в среде инертного газа. 7) См. раздел 5. 8) Согласно [15] и [16].

5.16 Обозначения состояния поставки приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Обозначения состояния поставки

Состояние поставки	Твердость	Состояние материала	Прессованные профили
			Состояние поставки	Обозначение
Отожженный	Мягкий	О	-	-
Деформационно-упрочненный до заданной прочности	1/4 твердости	Н12	Закаленный и естественно состаренный	Т4
	1/2 твердости	Н14		-
Деформационно-упрочненный и частично отожженный	1/4 твердости	Н22	Закаленный на воздухе и искусственно состаренный	Т5
	1/2 твердости	Н24		-
Деформационно-упрочненный и стабилизированный	1/4 твердости	Н32	Закаленный и искусственно состаренный	Т6, Т66
	1/2 твердости	Н34		-
Особые составы
Термообработанный с целью защиты от коррозионного расслаивания для сплавов AlMg	-	Н116	-	-
Термообработанный с целью получения оптимальной устойчивости к коррозии под напряжением для сплавов с содержанием Mg > 4 % перед стабилизацией	-	Н321	-	-

5.17 Типичные области применения различных алюминиевых сплавов приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Примеры использования алюминия в морской сфере, основанные на практическом опыте

Марка сплава	Аналог по ГОСТ 4784	Применение	Комментарии
EN AW-5052 EN AW-5454 EN AW-5754	АМг2,5 АМг3 АМг3М	Судостроительные надстройки и палубное оборудование. Для применения в морской среде	Средние показатели механических свойств. Высокая стойкость к коррозии в морской среде
EN AW-5083	АМг4,5	Судостроение и применение в морской среде	Механические свойства: показатели выше среднего. Высокая стойкость к коррозии в морской среде
EN AW-6005A	-	Конструкционные профили от легких до средних	Механические свойства: показатели выше среднего. Хорошая стойкость к коррозии в морской среде
EN AW-6063	АД 31	Конструкционные профили и компоненты от легких до средних	Средние показатели механических свойств. Хорошая стойкость к коррозии в морской среде
EN AW-6082	АД 35	Конструкционные профили и компоненты, применяемые в морской среде. Как пластины, так и профили	Механические свойства: показатели выше среднего. Хорошая стойкость к коррозии в морской среде Примечание - Обратить внимание на максимальное содержание легирующих веществ в материале для сварных конструкций (см. ЛТД Л04, Л05).

6 Контроль качества

6.1 Общие положения

6.1.1 В целях выбора наиболее подходящего ЛТД прессованные профили должны быть разделены на две отдельные группы, А и В, в зависимости от сложности геометрии профиля, наличия экструзионных сварных швов и т.д.

6.1.2 Цель деления на группы состоит в том, чтобы использовать программу контроля качества при производстве изделий, соответствующую эксплуатационным характеристикам изделия.

6.1.3 Критерии деления прессованных профилей на группы А и В следующие:

а) группа А. Относительно простые профили, изготовленные в соответствии с ЛТД Л03 и ЛТД Л04:

- профили без экструзионных сварных швов;

- профили с простыми экструзионными сварными швами, не относящиеся к группе В;

б) группа В. Относительно сложные профили, изготовленные в соответствии с ЛТД Л05 и соответствующие одному или нескольким из следующих критериев:

- более трех экструзионных сварных швов;

- наибольший размер поперечного сечения/профиля составляет более 200 мм;

- толщина стенки в месте расположения экструзионного сварного шва более 10 мм;

- два или более полых отсека в профиле;

- экструзионный сварной шов, в течение срока службы изделия, подвергается растягивающим напряжениям, нормальным по направлению к сварному шву.

6.2 Предварительная квалификация профилей группы В

6.2.1 Профили группы В должны быть предварительно аттестованы проведением испытаний, с целью определения и согласования специально разработанной программы контроля качества для производства.

6.2.2 Заказчик должен в своей заявке предложить детальную программу предварительной квалификации.

6.2.3 Соответствующее производственное испытание с аналогичными профилями может заменить такую предварительную квалификацию, если это согласовано всеми сторонами.

6.3 Производственные испытания профилей группы В

6.3.1 На основании результатов предварительной квалификации для профилей группы В (либо на основании предыдущего опыта производства) поставщик должен до начала производства предоставить ЛТД на испытание материала (см. ЛТД Л05, приложение А), заполненный необходимой информацией, и предложение по программе контроля качества, определяющее типы и объем испытаний, относящихся к каждому конкретному профилю.

6.3.2 Предложение должно быть согласовано с заказчиком и внедрено в производство.

Библиография

[1]	EH 485-1:2016	Алюминий и алюминиевые сплавы. Листы, полосы и плиты. Часть 1. Технические условия контроля и поставки (Aluminium and aluminium alloys - Sheet, strip and plate - Part 1: Technical conditions for inspection and delivery)
[2]	EH 485-2:2018	Алюминий и алюминиевые сплавы. Листы, полосы и плиты. Часть 2. Механические свойства (Aluminium and aluminium alloys - Sheet, strip and plate - Part 2: Mechanical properties)
[3]	EH 485-3:2003	Алюминий и алюминиевые сплавы. Листы, полосы и плиты. Часть 3. Допуски на форму и размеры для горячего проката (Aluminium and aluminium alloys - Sheet, strip and plate - Part 3: Tolerances on dimensions for hot-rolled products)
[4]	EH 485-4:2019	Алюминий и алюминиевые сплавы. Листы, полосы и плиты. Часть 4. Допуски на форму и размеры для холодного проката (Aluminium and aluminium alloys - Sheet, strip and plate - Part 4: Tolerances on shape and dimensions for cold-rolled products)
[5]	EH 755-1-2016	Алюминий и алюминиевые сплавы. Экструдированные прутки, трубы и профили. Часть 1. Технические условия контроля и поставки (Aluminium and aluminium alloys - Extruded rod/bar, tube and profiles - Part 1: Technical conditions for inspection and delivery)
[6]	EH 755-2:2016	Алюминий и алюминиевые сплавы. Экструдированные прутки, трубы и профили. Часть 2. Механические свойства (Aluminium and aluminium alloys - Extruded rod/bar, tube and profiles - Part 2: Mechanical properties)
[7]	EH 755-3:2008	Алюминий и алюминиевые сплавы. Экструдированные прутки, трубы и профили. Часть 3. Круглые прутки. Допуски на размеры и форму (Aluminium and aluminium alloys - Extruded rod/bar, tube and profiles - Part 3: Round bars, tolerances on dimensions and form)
[8]	EH 755-4:2008	Алюминий и алюминиевые сплавы. Экструдированные прутки, трубы и профили. Часть 4. Прутки квадратные. Допуски на размеры и форму (Aluminium and aluminium alloys - Extruded rod/bar, tube and profiles - Part 4: Square bars, tolerances on dimensions and form)
[9]	EH 755-5:2008	Алюминий и алюминиевые сплавы. Экструдированные прутки, трубы и профили. Часть 5. Прутки прямоугольные. Допуски на размеры и форму (Aluminium and aluminium alloys - Extruded rod/bar, tube and profiles - Part 5: Rectangular bars, tolerances on dimensions and form)
[10]	EH 755-6:2008	Алюминий и алюминиевые сплавы. Экструдированные прутки, трубы и профили. Часть 6. Прутки шестигранного сечения, допуски на размеры и форму (Aluminium and aluminium alloys - Extruded rod/bar, tube and profiles - Part 6: Hexagonal bars, tolerances on dimensions and form)
[11]	EH 755-7:2016	Алюминий и алюминиевые сплавы. Экструдированные прутки/сортовой прокат, трубы и профили. Часть 7. Бесшовные трубы. Допуски на размеры и форму (Aluminium and aluminium alloys - Extruded rod/bar, tube and profiles - Part 7: Seamless tubes, tolerances on dimensions and form)
[12]	EH 755-8:2016	Алюминий и алюминиевые сплавы. Экструдированные прутки, трубы и профили. Часть 8. Трубы предварительно экструдированные в язычковой матрице. Допуски на размеры и форму (Aluminium and aluminium alloys - Extruded rod/bar, tube and profiles - Part 8: Porthole tubes, tolerances on dimensions and form)
[13]	EH 755-9:2016	Алюминий и алюминиевые сплавы. Экструдированные прутки, трубы и профили. Часть 9. Профили. Допуски на размеры и форму (Aluminium and aluminium alloys - Extruded rod/bar, tube and profiles - Part 9: Profiles, tolerances on dimensions and form)
[14]	EH 1999-1-1:2014	Еврокод 9. Проектирование алюминиевых конструкций. Часть 1-1. Общие структурные правила (Eurocode 9: Design of aluminium structures - Part 1-1: General structural rules)
[15]	NORSOK N-001:2020	Целостность морских сооружений (Integrity of offshore structures)
[16]	NORSOK M-102:2015	Изготовление алюминиевых конструкций (Structural aluminium fabrication)
[17]	EH 10204:2005	Изделия металлические. Типы актов приемочного контроля (Metallic products - Types of inspection documents)
[18]	EH ISO 8493:2004	Материалы металлические. Трубы. Испытание на раздачу сварной трубы (Metallic materials - Tube - Drift-expang test (ISO 8493:1998))

Ключевые слова: нефтяная и газовая промышленность, системы подводной добычи, материалы, алюминиевые конструкции.