сотрудник
ООО «НИПП «Вальма» (отдел материаловедения, ведущий инженер)
сотрудник
Самара, Самарская область, Россия
сотрудник
Самара, Самарская область, Россия
сотрудник
Самарский государственный технический университет (доцент)
сотрудник
Самара, Самарская область, Россия
УДК 620.193.4 Химическая коррозия. Воздействие различных агрессивных сред
ББК 342 Металловедение
В работе приводятся результаты оценки влияния структуры стали марки 20Л на стойкость к сульфидному коррозионному растрескиванию в средах с различной концентрацией сероводорода и показателем рН среды. В ходе исследований было проведено два режима термической обработки для стали марки 20Л, а именно закалка с отпуском (первый режим) и нормализация (второй режим), а также подобраны растворы для исследования стойкости стали марки 20Л к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением (СКРН). Проведенный микроструктурный анализ показал значительную разницу фазового состава материала стали марки 20Л в зависимости от режима термообработки. Также в ходе проведения исследования выявлено, что все образцы, подвергнутые закалке с отпуском, не имеют стойкости к сульфидному коррозионному растрескиванию и разрушаются до окончания испытаний, даже в среде со средним содержанием сероводорода и парциальным давлением в диапазоне от 10000 до 1000000 Па (К2 по МУК ЕТТ ПАО НК «Роснефть»). В тоже время, образцы, подвергнутые нормализации, показали неоднозначные результаты, так как часть образцов успешно выстояла на протяжении всего испытания (720 ч), а часть образцов – разрушилась до завершения испытания. Также выявлена закономерность, что увеличение содержания концентрации сероводорода значительно ускоряет процесс разрушения стали марки 20Л при одинаковых нагрузках. На образцах, разрушившихся до окончания испытания, исследование микроструктуры в месте разрушения, показало наличие язв и микротрещин (18 – 120 мкм), что может свидетельствовать о протекании процесса водородного растрескивания. Результаты микрорентгеноспектрального анализа показали, что продуктами коррозии в зоне разрушения являются сульфиды железа различного состава. При сравнении структур разрушенных образцов и образцов отстоявших испытания выявлено, что разрушение произошло на образцах, в которых размер ферритного зерна имеет больший размер, что скорее всего и является причиной разрушения, так как все трещины располагаются поперек ферритного зерна.
исследование, микроструктура, анализ, термическая обработка, растрескивание, напряжение
1. Ильинский В.А., Костылева Л.В., Карпова Е.Ю. Особенности структуры и свойств литых низкоуглеродистых сталей. Металловедение и термическая обработка металлов. 1995. № 5. С. 2-4
2. Астащенко В.И., Западнова Н.Н., Швеева Т.В., Западнова Е.А., Халиков И.Н. Совершенствование требований по структуре и составу сталей низкотемпературного назначения. Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. 2016. № 3. С. 54-59.
3. Ильинский В.А. Карпова Е.Ю., Костылева Л.В., Габельченко Н.И. Особенности морфологии и структуры видманштеттова и полиэдрического феррита в низкоуглеродистых сталях. Известия ВолГУ. № 1. С. 154-158.
4. Карпова Е.Ю., Карпов Ю.И., Леонченко А.С. Влияние режимов термической обработки на качество стали 20Л. Известия вузов. Черная металлургия. 2012. № 5. С. 17-19.
5. Евпак Т.Ф., Муравьев К.А. Исследование коррозионно-механической стойкости нефтяного оборудования. Инновации в науке. 2013. № 17. С. 23-36.
6. Конищев К.Б., Семенов А.М., Чабан А.С., Лобанова Н.А., Кашковский Р.В. Особенности механизма коррозионного растрескивания под напряжением металла труб в средах, содержащих сероводород и диоксид углерода. Вести газовой науки. 2019. №3. С. 60-66.
7. Fang B., Eadie R., Elboujdaini M., Chen W., Han E-H. The Effect of Microstructure on Pit-ToCrack Transition and Crack Growth in an X-52 Pipeline Steel in Near-Neutral pH Environment. 7th International Pipeline Conference. 2008. № IPC2008-64112. pp 215-225.
8. Contreras A., Salazar M., Albiter A., Galván R. and Vega O. Assessment of Stress Corrosion Cracking on Pipeline Steels Weldments Used in the Petroleum Industry by Slow Strain Rate Tests. Arc Welding. 2011. pp. 143-144.
9. Craig B. Research of main gas pipeline (steels X65, X60, 17G1S) susceptibility to stress corrosion cracking, hydrogen uptake and ST 37-2 steel fatigue testing. Calculating the lowest failure pressure for electric resistance welded pipe. 2018. № 77. рр. 61-63.
10. Юсупова Е.В. Сульфидно-коррозионное растрескивание под напряжением. Всероссийские студенческие ломоносовские чтения. Т. 1. 2019. С. 489-494.
11. Харина Г.В., Ведерников А.С., Садриев Р.С. Исследование коррозионного поведения стали 20Л в агрессивных средах. Вестник Удмуртского университета. 2014. С. 8-12.
12. Мальцева А.Н. Исследование структуры и свойств высокопрочных феррито-бейнитных сталей, предназначенных для магистральных трубопроводов высокого давления. Автореф. дисс. на соиск. уч. степени канд. техн. наук: 05.16.01 / Мальцева Анна Николаевна. Челябинск, 2012. 23 С.
13. Сергеева К.И. Процессы формирования структуры и комплекса свойств низколегированной трубной стали повышенной стойкости. Автореф. дисс. на соиск. уч. степени канд. техн. наук: 05.16.01 / Сергеева Ксения Игоревна. Екатеринбург, 2012. 24 С.
14. Ueda M., Takabe H. Effect of environmental factor and microstructure on morphology of corrosion products in CO2 environments. Corrosion. Houston.TX: NACE International. 1999. 13 р.
15. Dugstad A., Hemmer H., Seiestein H. Effect of steel microstructure upon corrosion rate and protective iron carbonate film formation. Corrosion. TX NACE International. 2000. 24 р.
16. Худяков А.О. Повышение эксплуатационных свойств сварных соединений высокопрочных толстостенных прямошовных труб большого диаметра. Дисс. на соиск. уч. степени канд. техн. наук: 05.02.10 / Худяков Артем Олегович. Екатеринбург, 2020. 152 с.
