Влияние легирования и структуры на коррозионно-механическое разрушение труб из низкоуглеродистых сталей в H2S - и CO2-содержащих средах

• Автор: Трифонова, Елена Александровна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Тольятти
• Количество страниц: 113 с. : ил.

Содержание
Содержание
Введение

ГЛАВА 1 Анализ состояния вопроса и задачи исследования

1.1. Закономерности поведения сталей в 8 сероводородсодержащих средах

1.1.1. Влияние схемы легирования на прочность и 12 коррозионную стойкость сталей в сероводородсодержащих средах
1.1.2. Роль структурного фактора в процессе сероводородного 16 растрескивания сталей

1.1.3. Влияние термической обработки на коррозионное 19 поведение трубных сталей

1.2. Образование и состав карбидов в легированных сталях

1.2.1. Диффузия водорода в стали и его взаимодействие с 26 ловушками

1.2.2. Выделение дисперсных фаз при отпуске

1.2.3. Многокомпонентные карбиды
1.3. Коррозионная стойкость сталей в С02-содержащей среде
1.4. Факторы, влияющие на стойкость стали к сульфидному 38 коррозионному растрескиванию под напряжением и углекислотной коррозии.
1.4.1. Влияние химического состава
1.4.2. Совместное влияние С02 и Н28
1.5. Выводы и задачи исследований
Научная идея работы:
Цель работы
Апробация работы
Публикации
Г ЛАВА 2 Объекты и методы исследования
2.1. Объекты исследования
2.2. Методы исследований

2.2.1. Металлографические исследования
2.2.1.1. Световая микроскопия
2.2.1.2. Растровая электронная микроскопия
2.2.1.3. Электронная микроскопия на просвет
2.2.2. Дилатометрические исследования
2.2.3. Измерение механических свойств
2.2.3.1. Испытания на растяжение
2.2.3.2. Измерение ударной вязкости
2.2.3.3. Измерение твердости
2.2.4. Коррозионные испытания
2.2.4.1. Оценка скорости общей коррозии металла
2.2.4.2. Испытание металла труб на стойкость против 54 сульфидного коррозионного растрескивания под напряжением (СКРН) по стандарту ЫЛСЕ ТМ0177. Оценка порогового напряжения. Метод А.
2.2.4.3. Оценка критического коэффициента 57 интенсивности напряжений в вершине коррозионной трещины
КІ55С на образцах типа двухконсольной балки (ДКБ) по стандарту ИАСЕ ТМ0177 (метод Д).
2.2.5. Метод локального спектрального анализа
2.2.6. Метод обработки экспериментальных данных 60 ГЛАВА 3 Влияние химического состава и структуры на стойкость 61 к углекислой коррозии и СКРН
3.1. Термообработка и структура металла исследуемых труб
3.2. Коррозия в С02-содержащей среде
3.2.1. Состав и структура продуктов коррозии
3.3. Испытания на стойкость к СКРН
Выводы -

ГЛАВА 4 Выбор термической обработки насосно-компрессорных
труб (НКТ) из стали 15Х5М
4.1. Структурные превращения стали 15Х5М при различных 78 режимах термической обработки
4.2. Результаты механических испытаний
4.3. Результаты коррозионных испытаний
Выводы
Основные результаты и выводы по работе
Библиографический список
Приложения

результате взаимодействия с молекулами воды; образование угольной кислоты в результате ослабления связей в молекулах СО, и Н20 при взаимодействии с ионами железа и диссоциация этой кислоты; образование карбонатов железа и ионов водорода; катодная деполяризация образовавшимися ионами водорода.
Проблема углекислотной коррозии в нефтяной и газовой промышленности известна давно (с 1940-х годов). Данной проблеме посвящено большое количество работ, в основном, опубликованных в зарубежных изданиях. Работы по повышению стойкости стали в С02-содержащей среде осуществляются лабораториями ведущих мировых металлургических предприятий (Sumitomo [70,71] , Valurec [72],, Nippon steel и др.) и нефтедобывающих компаний (Elf [73] , BP , Statoil [70,71] и др.). В последние годы интерес к этой проблеме проявляют и отечественные изготовители трубной продукции - заводы ТМК, Группы ЧТПЗ,
Механизм углекислотной (или карбонатной) коррозии связан с воздействием на поверхность металла угольной кислоты (Н2СОз), образующейся в результате растворения в воде С02 по суммарной реакции (1.15-1.19).
Таким образом, углекислотная коррозия может протекать только в случае наличия на поверхности стали воды. Основной коррозионный процесс может быть описан тремя катодными (1.16-1.18) и одной анодной (1.19) реакциями:
В результате этих реакций на поверхности стали образуется слой продуктов углекислотной коррозии - карбонатові железа РеСОэ. Сталь - многофазный материал, состоящий, как минимум, из железа (феррита) и карбида железа Ее3С (цементита). Цементит является более химически стабильным, чем феррит, и не растворяется в ходе углекислотной коррозии. Поэтому, продукты углекислотной коррозии могут быть в той или иной степени обогащены цементитом.

С02(газ) + Н20(жидк) ^ ) Н2С03{жВДк)
(1.15)
2 Н2С03 + 2 е" —> Н2+2 НС03 2 НС03"+2 е~ -> Н2 + 2 С032' 2КҐ+2е'->-Н2 Fe -> Ее2+ + 2 е"
(1.16)
(1.17)
(1.18) (1.19).