Выбор коррозионно-стойких материалов

из "Коррозия и защита оборудования сероводородсодержащих нефтегазовых месторождений"

Необходимым условием безаварийной эксплуатации сероводородсодержащего месторождения газа является применение коррозионно-стойких материалов. На стойкость сталей в сероводородсодержащей среде существенно сказываются их твердость, уровень действующих в металле напряжений и концентрация сероводорода. Воздействие последнего на мягкие нелегированные стали при небольших напряжениях вызывает в местах неметаллических включений возникновение трещин и расслоений, ориентированных вдоль проката параллельно действующим напряжениям. Эти расслоения со временем соединяются, образуя сквозные ступенчатые трещины. В сталях повышенной прочности или мягких с концентраторами напряжений трещины возникают перпендикулярно к действующим напряжениям. [c.17]
Растрескивание металла трубопроводов от водородного охрупчивания зарождается на участках стали с твердой мар-тенситной структурой, обычно в местах концентрации напряжений, которые возникают при изготовлении труб на ме-Тс1ллургических заводах. Считается, что наиболее стойкие к СР никелевые сплавы монель и- инконель, а также сплавы хастеллой В и хастеллой С, состоящие из никеля, молибдена и хрома [246]. Однако эти сплавы не нашли широкого применения из-за их высокой стоимости, дефицитности и не-технологичности. [c.17]
Таким образом, напряжения, возникающие в упрочненных сталях, значительно ближе к разрывному напряжению, чем у более мягких сталей. Помимо этого, высокопрочные стали характеризуются большими остаточными напряжениями. В твердых сталях, таким образом, суммарные напряжения имеют более близкие к разрывному усилию значения, чем в мягких сталях. Определенное количество абсорбированного водорода, до известной степени уменьшающего величину разрывного усилия, может вызвать начало разрушения в твердых сталях и не привести к этому мягкие, несмотря на то, что оба материала испытывались при напряжениях, соответствующих их пределам текучести. Рост образовавшихся трещин, по-видимому, происходит только ниже определенной минимальной величины пластичности металла. Проникающий в сталь водород вызывает снижение пластичности металла пропорционально его концентрации в стали. После снижения пластичности до указанного минимального значения начинается рост всех образовавшихся трещин. Соответственно в более мягких сталях для наступления этого момента требуется большая потеря пластичности. [c.20]
В диапазоне HR 19 -i- 24 (по мнению некоторых исследователей верхний предел твердости составляет 28 единиц) сопротивление сталей СР зависит от химического состава и структуры сплавы с HR 28 независимо от структуры и химсостава подвержены СР [195]. Следует отметить, что нет однозначных ответов по влиянию легирующих элементов на сопротивление сталей СР, в ряде случаев получены результаты диаметрально противоположные [209]. В работе [246] на основании многочисленных исследований приводится таблица, характеризующая влияние легирующих элементов на стойкость сталей к СР (табл. 1). [c.20]
Следует отметить, что подбор коррозионно-стойких сталей во многих случаях происходит эмпирически, однозначных решений имеется немного, и они сводятся к следующему. Наибольшую стойкость к СР проявляют стали невысокой прочности и облс1дающие хорошими пластическими свойствами. Стали с HR 19 (Св 760 МПа) не подвержены СР, возможны случаи интенсивного расслоения под воздействием водорода. В пределах HR 19 -ь 24 (по результатам других исследований 19 ч- 22 ) стойкость стали к СР зависит от химического состава и структуры. Стали с HR 28 (ав = 970 МПа), независимо от их химсостава, проявляют большую склонность к растрескиванию в H2S средах. Количество углерода в сталях выше 0,25 % нежелательно. Никель и марганец отрицательно влияют на стойкость стали к СР вследствие образования игольчатых структур. Карбидообразующие элементы положительно влияют i на стойкость СР, однако их концентрация определяется содержанием углерода и не должна превышать 0,8 %. Легирование сталей алюминием и добавки РЗМ повышают стойкость сталей к СР [53, 178]. [c.21]
При разработке сталей, стойких к СР, рекомендуют принимать во внимание комплекс следующих мер а) предотвращение проникновения водорода путем образования устойчивой защитной пленки добавкой меди, кобальта, хрома, алюминия и т.д. б) повышение трещиноустойчивости посредством уменьшения количества неметаллических включений, сокращением содержания марганца, серы и фосфора, сфероидизирования, измельчения и равномерного рассеивания включений путем введения РЗМ и кальция в) предотвращение распространения трещин посредством совершенной закалки (добавки малого количества бора, хрома, отпуска при температуре 650 °С ) и измельчения кристаллических зерен [75, 76, 126]. [c.22]
на стойкость сталей в сероводородсодержащей среде существенное влияние оказывает ее твердость, поэтому применяют пластичные стали с твердостью не больше 22 HR и временным сопротивлением разрыву до 550 МПа. Необходимость использования мягких сталей ограниченной прочности была установлена как собственным опытом начальной фазы разработки месторождений, так и рекомендациями иностранных фирм. Как показа результаты исследований и накопленный опыт эксплуатации, наиболее рациональным является применение труб из низкоутлеродистых нелегированных сталей. Поэтому при обустройстве ОГКМ использовались в основном трубы из стали типа 20 (табл. 2, 3). [c.22]
Растворимость сероводорода в жидкостях определяется по справочникам растворимости или экспериментально. Необходимо учитывать также водородный показатель жидкой фазы pH при повышении pH от нейтрального, равного 7, интенсивность обш ей коррозии и СР снижается, при понижении — возрастает повышение pH 10 может вызвать щелочную хрупкость сталей. Наиболее интенсивно СР происходит при температурах 20 — 40 °С, интенсивность общей коррозии с повышением температуры возрастает непрерывно, если не создаются условия образования на корродирующей поверхности плотной пленки продуктов коррозии, тормозящей процесс. Влажность газа и жидких углеводородов, содержащих сероводород, существенно влияет на интенсивность СР, так как образующаяся на поверхности металла пленка влаги является электролитом в процессе электрохимической коррозии. Сероводородсодержащий газ с относительной влажностью менее 60 % считают не коррози-онно-активным, так как пленка электролита не образуется на поверхности труб. [c.25]
Выбор материала труб, применяемых для строительства трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие среды, осуществляется с учетом степени агрессивности среды, категории трубопроводов и их участков, диаметров, температуры эксплуатации и давлений. Как правило, для строительства ТП, транспортирующих сероводородсодержащий газ, применяются трубы из спокойных углеродистых и низколегированных сталей, стойкость к сероводородному растрескиванию которых установлена лабораторными испытаниями и промышленным применением. Трубы из сталей, не прошедших проверку на стойкость к сероводородному растрескиванию в условиях промышленной эксплуатации, допускаются к опытно-промышленному применению на участках ТП III и IV категорий при условии положительного ( заключения о стойкости стали к СР исследовательских уч-. реждений, имеющих специалистов и соответствующее оборудование для проведения испытаний по утвержденным методикам. [c.25]
ВНИИГАЗом в настоящее время предлагаются [3] правила выбора труб (электросварных и бесшовных), предназначенных для обустройства объектов добычи, промысловой подготовки и переработки сероводородсодержащего газа и конденсата с учетом результатов лабораторных испытаний материалов труб (на стойкость против СР, определяемой по методике NA E ТМ 01—77, и против ВР ( LR и TR), определяемой по методике NA E ТМ 02 — 84), парциального давления сероводорода и категории участка трубопровода (степени его ответственности, оцениваемой возможными последствиями разрушения труб). [c.26]
В табл. 4 приведена предложенная ВНИИГАЗом градация стойкости металла труб против СР по результатам лабораторных испытаний, а в табл. 5 — предлагаемые рекомендации по применению труб для участков трубопровода с различными условиями работы (различные категории участков), определяемыми согласно СНиП 2.05.06 — 85 для магистральных трубопроводов или вен 51-3 — 85 для газонефтепромысловых трубопроводов. В то же время отмечается, что на ОГКМ эксплуатируются как трубы с фиксированными начальными (до ввода в эксплуатацию) показателями стойкости против СР и ВР, предусмотренными ТУ на поставку, так и (большинство труб) не испытанные на стойкость против СР из-за отсутствия в то время каких-либо документов, позволявших нормировать эти требования [3]. [c.26]
При применении импортных труб в технических условиях на их поставку должны быть отражены требования по испытанию основного металла и сварных соединений на стойкость против СР по методикам МСКР 01—85 и NA E ТМ 01-77-90. [c.27]
При этом трубы бесшовные по ГОСТ 8731—74 и ГОСТ 8733 — 74, предназначенные для транспортирования сред, содержащих сероводород, при его парциальном давлении более 300 Па (0,0030 кгс/см ) должны изготавливаться из катаной или кованой заготовки в соответствии с ГОСТ 1050 — 74 (применение литой заготовки не допускается) с испытанием механических свойств металла готовых труб на растяжение по ГОСТ 10006-80 и испытанием на твердость по ГОСТ 9012 — 59. Замена указанных испытаний на контроль механических свойств неразрушающими методами не допускается. Ввиду того, что отечественная промышленность не выпускает трубы, стойкие против СР, диаметром более 426 мм, для трубопроводов диаметром более 426 мм применяют импортные трубы. [c.28]
Конструктивное оформление, выбор материалов, контроль качества, методы испытания, требования к монтажу соединительных деталей рекомендуется осуществлять в соответствии с Инструкцией [63], некоторые положения которой с дополнениями изложены ниже. [c.28]
Марки сталей отечественного производства, рекомендуемые для изготовления соединительных деталей, приведены в табл. 6. [c.28]
Допускается применять для изготовления соединительных деталей трубы импортной поставки бесшовные и электро-сварные в исполнении, стойком против СР, в соответствии с ТУ на поставку труб, кроме труб контролируемой прокатки. Изготовление соединительных деталей из труб контролируемой прокатки может быть допущено на основании проведения исследований с разработкой технологии изготовления деталей из таких труб. [c.29]
При отсутствии возможности определения скорости общей коррозии расчетным или опытным путем допускается приближенное определение Сг по аналогии с другими, ранее запроектированными объектами с близкими по условиям эксплуатации труб параметрами. Во всех случаях величина добавки Сг должна быть не менее 2 мм. [c.29]
Ударная вязкость основного металла и сварного соединения должна соответствовать требованиям ГОСТ 202 — 95 и СНиП 2.05.06-85. [c.30]
Гарантированные механические свойства металла труб должны обеспечиваться также после термической обработки монтажных стыков по режиму высокого отпуска при температуре 630 °С в течение 1 ч. [c.30]
Сварные соединения труб должны быть равнопрочны основному металлу труб. Трубы должны хорошо свариваться в полевых условиях без образования в зоне термического влияния трещин, закалочных структур и участков разупрочнения. Углеродный эквивалент стали не более 0,38 %. [c.30]

Вернуться к основной статье

Справочник химика 21

Химия и химическая технология