intelligent-lab

18.05.2017 07:04

Семинар 11.05.2017

Автор:  Растегаев Игорь Анатольевич
11-го мая 2017г. в 10-00 состоялся семинар по материалам докторской диссертации на тему:

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ СТАЛЕЙ ПОВЫШЕННОЙ ПРОЧНОСТИ И КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБ

Докладчик: Иоффе А.В., Самарский ИТЦ

Аудитория: НИЧ-122

Объект исследования: стали, используемые для производства труб нефтяного сортамента.

Предмет исследования: закономерности влияния состава и структурного состояния трубных сталей на их механические свойства и коррозионную стойкость.

Цель работы: Повышение работоспособности насосно-компрессорных и нефтепроводных труб на основе разработки и освоения новых сталей повышенной прочности и коррозионной стойкости.

Задачи работы:
1. Создать научные основы разработки сталей для производства труб, работающих в нефтепромысловых средах высокой агрессивности.
2. Выявить связи механизмов и кинетики развития коррозионномеханического разрушения труб в нефтепромысловых агрессивных средах с составом и структурой используемых сталей.
3. Установить зависимости состава, структуры, защитных свойств и кинетики образования продуктов коррозии от состава и структуры используемых сталей, а также от условий эксплуатации.
4. Разработать методы и методики лабораторных испытаний стали на стойкость к углекислотной и бактериальной коррозии с учётом современных условий эксплуатации труб. Разработать методики промысловых испытаний нефтегазопроводных труб в байпасных линиях и насосно-компрессорных труб в процессе эксплуатации в лифтовых колоннах.
5. Разработать новые экономнолегированные стали для производства труб нефтяного сортамента с более высокими механическими и коррозионными свойствами.
6. Установить закономерности и особенности формирования структурного состояния разработанных сталей, обеспечивающего сочетание высоких значений механических свойств с высоким уровнем коррозионной стойкости.
7. Из разработанных сталей получить опытные партии труб, провести весь комплекс лабораторных и промысловых испытаний. Разработать научнообоснованные рекомендации по выбору трубных сталей с учётом конкретного состава добываемых сред. Показать эффективность и целесообразность внедрения результатов проведённых исследований.

Научная новизна:
1. Предложены научные основы разработки и создания сталей для производства труб, работающих в нефтепромысловых средах высокой агрессивности, которые включают: требования к свойствам трубных сталей с учётом состава добываемых сред; систему выбора методов испытаний и исследований; рекомендации по дополнительному легированию, микролегированию и модифицированию; требования по загрязненности, форме и распределению неметаллических включений; выбор структурного состояния стали, обеспечивающего сочетание высоких прочностных и коррозионных свойств; сравнительную оценку потребительских свойств трубных сталей (не менее 15 параметров).
2. Впервые установлены последовательность и механизмы развития множественного разрушения низкоуглеродистых низколегированных сталей в H2Sсодержащих средах и показана роль количества и формы неметаллических включений в кинетике зарождения и развития разрушения.
3. Экспериментально доказано, что совместное модифицирование кальцием и редкоземельными элементами повышает стойкость стали к ВР, СКРН и бактериальной коррозии. Впервые выявлено бактерицидное воздействие церия и лантана, показаны возможности их использования для противодействия биологической коррозии.
4. Показано, что структурное построение бейнита низкоуглеродистых низколегированных сталей (избыточный феррит на границах бывшего аустенитного зерна, разнонаправленные пакеты вырожденного реечного бейнита внутри зёрен и остаточный аустенит по границам реек), обеспечивает сочетание наиболее высоких значений прочности и сопротивления хрупкому разрушению.
5. Впервые установлено, что распад остаточного аустенита в структуре вырожденного реечного бейнита с ростом температуры отпуска происходит по следующей структурной цепочке: реечный мартенсит ^ реечный бейнит ^ ферритно-карбидная смесь с цепочками карбидов в местах распавшегося аустенита.
6. Впервые получены зависимости состава, строения и защитных свойств продуктов углекислотной коррозии от химического и фазового составов и структуры хромо-молибденовой стали. Показано, что в состав продуктов коррозии входят: FeCO3 - основной продукт коррозионного взаимодействия; нерастворившаяся карбидная фаза, перешедшая из стали и сохраняющая свои структурные особенности; аморфная фаза Cr(OH)3 и содержащая молибден аморфная фаза.
7. Показаны закономерности и особенности изменения коррозионной стойкости бейнитных структур (к ВР, СКРН, углекислотной коррозии) с ростом температуры отпуска. 8. Установлена последовательность структурных и фазовых изменений реечного бейнита низкоуглеродистых хромо-молибденовых трубных сталей с ростом температуры отпуска. Показано, что карбидная фаза при повышении температуры переходит в более стабильное состояние, изменяя состав и строение в следующей последовательности: Fe3C ^ (Fe,Cr,Mo)3C ^ (Fe,Cr)yC3^ (Fe,Cr)2 3C6 с дополнительным выделением карбидов Mo2C.

Теоретическая значимость работы состоит в развитии научного направления и в разработке научных основ создания и выбора сталей с высокими механическими и коррозионными свойствами для производства труб, работающих в нефтепромысловых средах высокой агрессивности.

Практическая значимость:
1. Разработаны методики лабораторных испытаний сталей на стойкость к углекислотной коррозии и нефтяному биоценозу. Методика испытаний на стойкость к нефтяному биоценозу аттестована и запатентована.
2. Разработаны методики проведения промысловых испытаний нефтегазопроводных труб (НГПТ) в байпасных линиях и насосно-компрессорных труб (НКТ) в процессе эксплуатации.
3. Для сталей 13ХФА, 08ХМФБЧА, 15Х5М и 15Х5МФБЧА построены термокинетические диаграммы распада переохлаждённого аустенита, что позволило целенаправленно выбирать структурное состояние и режимы термообработки.
4. Разработаны новые стали 13ХФА, 13ХФЧА, 08ХМФБЧА, 15Х5МФБЧА и технические условия на производство труб, по которым произведены опытные партии и налажено серийное производство. Предложены рациональные режимы термической обработки, обеспечивающие сочетание высоких механических и коррозионных свойств.
5. Трубы, изготовленные из разработанных сталей, имеют более высокие потребительские свойства: прочность, пластичность, ударную вязкость, хладостойкость, сопротивление водородному растрескиванию, СКРН, углекислотной и бактериальной коррозии, что обеспечило увеличение наработки на отказ в 3 и более раз.

На защиту выносятся:
1. Научные основы разработки и создания сталей для производства труб, работающих в нефтепромысловых средах высокой агрессивности, которые включают: систему подбора методов испытаний и исследований; рекомендации по дополнительному легированию, микролегированию и модифицированию; требования по загрязненности, форме и распределению неметаллических включений; выбор структурного состояния стали, обеспечивающего сочетание высоких прочностных и коррозионных свойств; перечень значений потребительских свойств (не менее 15 параметров), определяющих качество труб.
2. Полученные параметры механических и коррозионных свойств разработанных сталей 13ХФА, 08ХМФБЧА и 15Х5МФБЧ.
3. Методики лабораторных испытаний сталей на стойкость к углекислотной и бактериальной коррозиям. Методы промысловых испытаний, нефтегазопроводных труб в байпасных линиях и насосно-компрессорных труб в процессе эксплуатации лифтовых колонн.
4. Результаты измерения и сравнительной оценки изменений структуры, механических свойств и коррозионной стойкости объектов сравнения (ранее используемые стали), базовых сталей и разработанных сталей, до и после испытаний.
5. Результаты влияния модифицирования РЗМ (церием и лантаном) низкоуглеродистых легированных трубных сталей на состав, количество и форму неметаллических включений, а также на изменение механических и коррозионных свойств.
6. Закономерности и особенности формирования бейнитных структур с высоким сопротивлением разрушению при охлаждении аустенита в низкоуглеродистых легированных трубных сталях, а также трансформации этих структур с ростом температуры отпуска.
7. Зависимости и связи состава, строения и свойств продуктов углекислотной коррозии с составом и структурой корродирующей стали; зависимость скорости углекислотной коррозии от содержания хрома в стали.
8. Результаты анализа соответствия механизмов и кинетики развития коррозионно-механического разрушения (ВР, СКРН, углекислотная коррозия) при промысловых испытаниях в средах с повышенным содержанием H2S и CO2 и при лабораторных исследованиях.
9. Состав и структурное состояние сталей 13ХФА, 08ХМФБЧА, 15Х5М и 15Х5МФБЧ, а также технологии термической обработки труб из этих сталей, обеспечивающих повышенную работоспособность труб в месторождениях с высокой агрессивностью нефтепромысловых сред.


Изменено 04.03.2019 11:35

Фотогалерея

Растегаев Игорь Анатольевич

Растегаев Игорь Анатольевич

Cтарший научный сотрудник
Доцент кафедры «Материаловедение и механика материалов». К. ф.-м. н.
Интересы: Акустические методы неразрушающего контроля, сигналы акустической эмиссии регистрируемые при действии источников шумоподобных процессов (трение, кавитация, аэро- и гидродинамические явления).

[ Список публикаций ] [ Участие в конференциях ]

Календарь событий

« Октября 2019 »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
  1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12 13
14 15 16 17 18 19 20
21 22 23 24 25 26 27
28 29 30 31      

Вход в систему

You are here: