Исследование структурных особенностей и разработка способа повышения прочности и коррозионной стойкости трубной стали при комбинированной термообработке

• Автор: Погорелова, Ирина Георгиевна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 229 с. : ил.

1. Современное состояние проблемы и оценка перспектив повышения прочности и коррозионной стойкости трубной стали

1.1. Условия эксплуатации трубной стали на нефтегазовых промыслах.

Механизм коррозии стали в среде сероводорода

1.2. Современные представления об особенностях поведения водорода в структуре стали

1.3. Механизмы водородного охрупчивания

1.4. Влияние неметаллических включений на коррозионное разрушение труб. Механизм и стадии сульфидного коррозионного растрескивания

в среде сероводорода

1.5. Проблема хладостойкости трубной стали

1.6. Влияние термообработки на структуру, механические и коррозионные свойства трубной стали: состояние вопроса, проблемы и перспективы

1.7. Резюме к главе 1. Постановка проблемы и задачи исследования

2. Методическое обеспечение исследований

3. Влияние химического состава стали и неметаллических включений на коррозионную стойкость металла труб
3.1. Влияние крупных неметаллических включений металлургического и деформационного происхождения на коррозионную стойкость трубной стали
3.2. Влияние азота и дисперсных неметаллических включений на коррозионную стойкость металла труб
3.3. Механизм, факторы и возможности предотвращения коррозионного разрушения трубной стали в среде сероводорода
3.4. Резюме к главе
4. Физические основы получения трубной стали с высоким комплексом механических и коррозионных свойств
4.1. Влияния деформационной предыстории трубной заготовки на структуру и механические свойства стали
4.2. Особенности субструктуры горячедеформированного металла и её влияние на свойства
4.3. Основные принципы физики прочности по формированию оптимальной структуры трубной стали
5. Исследование влияния комбинированной термической обработки на
структуру и механические свойства трубной стали
5.1. Особенности скоростного нагрева трубных заготовок
5.2. Физические основы а<-»у-превращения и формирования структуры в сталях
5.3. Структура и свойства трубной стали 20 после различных видов термической обработки
5.3.1. Состояние субструктуры стали 20 при закалке из МКИ •
5.3.2. Комбинированные методы ТО. Влияние исходной структуры
стали 20 на эффективность закалкиТВЧ из МКИ
5.3.3. Влияние растворенного кислорода на ударную вязкость стали
5.3.4. Взаимосвязь прочностных свойств стали со структурными параметрами
5.3.5. Сравнительные характеристики структуры и механических свойств нефтегазопроводных труб различных заводов-производителей
6. Влияние термической обработки на коррозионные и эксплуатационные
свойства нефтегазопроводных труб
6.1. Оценка влияния термической обработки на коррозионную стойкость металла труб
6.2. Оценка результатов опытно-промышленных испытаний нефтегазопроводных труб после двух лет эксплуатации
Заключение: основные результаты и выводы
Библиографический список
Приложения

Проблема стойкости материалов в условиях низких температур и коррозионно-агрессивных сред для нефтегазодобывающей отрасли промышленности нашей страны всегда была актуальной, а в последние годы становится все острее в связи с увеличением количества разработок и объемов добычи. Одной из самых актуальных задач в этой сфере является разработка технологии производства нефтегазопроводных и нефтегазопромысловых труб повышенной эксплуатационной надежности в коррозионно-активных высокоминерализо-ванных средах, содержащих углекислоту и сероводород природного или бактериального происхождения. Необходимость разработки специальных нефтегазовых труб повышенной коррозионной стойкости связана с особенностями организации труда и технологии производства в нефтедобыче. Коррозионное разрушение нефтегазового оборудования, в частности трубопроводов, главным образом, обусловлено присутствием в транспортируемом продукте сероводорода и углекислого газа, благодаря которым нефтегазовая эмульсия имеет коррозионно-агрессивные свойства. Но при этом инициатором коррозионных процессов является вода, вызывающая протекание коррозии по электрохимическому механизму. Агрессивность водной фазы определяется ее многопараметрическим химическим и физическим состоянием - составом и концентрацией растворенных солей, наличием кислорода, углекислого газа, сероводорода, их парциальным давлением, температурой, скоростью движения и характером потока. Дополнительно к этому в последние годы зафиксирован рост агрессивности промысловых сред, увеличение бактериальной зараженности. Состав сред нестабилен и неконтролируемо меняется во времени, что затрудняет точное определение химического состава среды.
Существенное влияние на характер коррозии оказывают вещества, попадающие в трубопроводные системы в процессе кислотных обработок призабойных зон, работ по повышению нефтеотдачи пластов и т.п

Для РЭМ-исследования использовались плоские образцы, которые в камере объектов микроскопа располагались перпендикулярно направлению падения электронного пучка.
Микрорентгеноспектральный метод применялся для локального химического анализа, в основном, неметаллических включений. Микроанализатор «SuperProbe-733» оснащен рентгеновским
энергодисперсионным спектрометром «Link-860» (фирма «Link», UK) с глубиной проникновения пучка не более 1,5 мкм и максимальными поперечными размерами области исследования не более 1,2 мкм. Обработка сигнала проводилась с помощью специального встроенного программного обеспечения Link Systems. Использовалась стандартная автоматическая методика коррекции накопленных статистических данных о содержании элементов (ZAF-correction).
Рентгеновский сигнал может быть представлен в трех различных видах:
1) в виде спектра; 2) в виде линии сканирования; 3) в виде элементной карты. Направляя электронный пучок в некоторую область поверхности объекта, получают характеристическое рентгеновское (отраженное) излучение, включающее весь элементный спектр химического состава локальной области образца. Этот способ называют точечным анализом. Типичное время экспозиции, требуемое для обнаружения всех элементов с концентрацией выше нескольких процентов, равно 180 секундам. В настоящей работе данные микроанализа представлялись в виде спектра и иногда обобщались в виде таблицы с поэлементным процентным выражением.
Основными характеристиками ренгеноспектрального энергодисперсионного анализа являются пространственное разрешение и спектральная чувствительность.
Предел детектирования рентгеновского излучения (спектральная чувствительность) при обычных энергиях пучка (5-30 кВ) равен примерно 0,5 атомных %, а ошибка измерения концентрации хорошо откалиброванной