Обеспечение прочностных и коррозионных свойств сварных соединений нефтепромысловых труб на уровне свариваемого металла

• Автор: Выбойщик, Леонид Михайлович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 172 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. Механизмы и кинетика разрушения сварных труб из низколегированных низкоуглеродистых сталей

в условиях эксплуатации

1.1. Основные причины разрушения нефтеироводных систем

1.2. Особенности коррозионномеханического разрушения

сварных труб в нефтепромысловых средах.

1.2.1. Коррозионное разрушение ферритоперлитных сталей

в Н и Ссодержащих средах

1.2.2. Влияние водорода на свойства сталей и представления

о развитии водородного разрушения

1.2.3. Влияние структурного и фазового состояния ферритоперлитных сталей па развитие процессов коррозионного разрушения в ЬБ
и Ссодержащих средах
1.2.4. Влияние примесных и легирующих элементов на поведение сталей в сероводородсодержащих средах.
1.3. Современные технологии изготовления сварных
нефтепромысловых труб
1.3.1. Основные способы сварки труб
1.3.2. Термическая обработка сварных соединений
1.4. Коррозионномеханическое разрушение сварных соединений низкоуглеродистых низколегированных сталей в
сероводородсодержащих средах.
1.5. Экспериментальные методы оценки коррозионной стойкости сварных соединений
1.6. Задачи исследований.
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследований
2.1. Выбор сталей, методов сварки и режимов термообработки.
2.2. Методы и оборудование для экспериментальных исследований
2.2.1.Анализ микроструктуры и неметаллических включений
2.2.2. Оценка механических свойств
2.2.3.Оценка чувствительности металла сварных
соединений к коррозионномеханическому воздействию.
2.2.4. Методы коррозионных испытаний.
2.2.5. Сравнительные испытания на трещиностойкость.
ГЛАВА 3. Сравнительный анализ структуры и свойств сварных соединений труб, полученных ЭДС и ВЧС.
3.1. Структура сварных соединений
3.2. Механические и коррозионные свойства сварных соединений.
ГЛАВА 4. Влияние термической обработки на структуру и
свойства сварных соединений, полученных ВЧС
4.1. Формирование структуры сварных соединений стали ХФА
при термической обработке
4.2. Механические свойства сварных соединений стали 1ЗХФА
и фрактрография изломов.
4.3. Зависимость электрохимической активности поверхности
металла сварных труб от термического и силового воздействий.
4.4. Характеристики трещиностойкости основного металла и
сварных соединений
ГЛАВА 5. Обеспечение высокой коррозионной стойкости сварных
соединений труб из сталей 1 ЗХФА.
5.1. Сравнительный анализ загрязненности сульфидами
марганца основного металла и сварного соединения
5.2. Определение структуры зон сварного соединения по
термическому циклу сварки.
5.3 Влияние свариваемого металла и термического цикла
сварки на структурные особенности сварного соединения.
5.4 Требования к структуре и эталоны структуры сварного соединения ВЧС, обеспечивающие высокую хладостойкость и коррозионную стойкость в Нсодержащей среде.
Основные выводы но работе
Список литературы


Ре8 (катод) -свежеобразовавшаяся поверхность металла (анод), стимулируя процесс коррозии. Углеродистые стали в сероводородосодержащих средах подвергаются усиленной общей и местной коррозии [, ] и наводороживанию, возможному уже при крайне малых концентрациях Ы2^ []. Эго может вызвать как образование, и рост в объеме металла внутренних трещин, гак и коррозионное растрескивание сталей под напряжением. СКРН), обозначаемое как ББСС. Водородное растрескивание (ВР) проявляется. МПа) и может протекать даже при отсутствии внешних механических напряжений, например, в сварных соединениях сталей []. Среди основных факторов, определяющих ВР, можно выделить структурную неоднородность, макро- и микронесплошиости, включения, неравномерность распределения напряжений, границы зерен и субзерен, дислокации и другие дефекты кристаллического строения []. Образовавшиеся внутренние трещины имеют довольно значительные размеры и, как правило, располагаются параллельно направлению прокатки. ВР стальных труб часто наблюдается в различных зонах сварных соединений, там, где существуют значительные внутренние растягивающие напряжения, концентрирующие проникающий в сталь атомарный водород []. Критерием стойкости против ВР является критическая концентрация водорода С* [,],величина которой для сталей определяется совокупностью металлургических факторов. Коэффициент диффузии водорода зависит от типа кристаллической решетки, величины зерна, легирующих элементов, плотности дислокации, величины и характера распределения внутренних и внешних механических напряжений и других факторов. Однако по мнению Н. А. Галактионовой [], дефекты кристаллического строения (границы зерен, дислокации и другие) не определяют подвижность водорода и развитие водородной хрупкости. В последние годы, в связи с разработкой месторождений нефти и газа с высоким содержанием Н, СКРН стало одной из основных причин сокращения срока службы промыслового оборудования. СКРН ,наиболее опасный вид разрушения в средах, содержащих влажный сероводород, наблюдается как в сталях с низкой прочностью с феррито-перлитной структурой, так и в высокопрочных сталях с сорбитной структурой, и обусловлено проникающим в сталь водородом, скапливающимся в зонах обьемного напряженного состояния - карбидные и сульфидные частицы, границы зерен и другие. Его проявление зависит от внешних и внутренних факторов. Внутренними факторами считают химический состав, структуру, прочность, остаточные напряжения. СКРН проявляется в виде трещин, направленных перпендикулярно рабочим или остаточным напряжениям []. В отличие от ВР, для инициирования СКРН необходим определенный уровень напряжений. Обычно, чем выше предел текучести металла/ тем выше его чувствительность к СКРН [, ]. Важной характеристикой стойкости металла к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением является величина коэффициента интенсивности напряжений в вершине коррозионной трещины ниже которой не происходит докритический рост трещин в среде сероводорода. В г. ДКБ-образцах вошла в стандарт КАСЕ ТМ. Большой1 цикл работ по развитию методики определения К5СС для низколегированных сталей, по изучению влияния микроструктуры и неметаллических включений на величину К|СС, а также исследованию закономерностей накопления повреждаемости трубных сталей в коррозионноактивных средах был выполнен В. И. Астафьевым, Л. Р. Ботвиной, Т. В. Тетюевой [7-, -]. Для низкопрочных сталей отмечена связь возни кающих трещин СКРН с трещинами ВР: сульфидное растрескивание развивается путем объединения первичных трещин, параллельных поверхности металла [, , ]. Для высокопрочных сталей, по-видимому, можно считать, что места инициирования трещин уже существуют. Обычно в промысловых средах наряду с Н2Б содержится С. Процесс коррозии во. С (без Н2Б), может быть представлен следующей схемой. При контакте поверхности стали с водой происходит окисление железа. В молекулах С и Н, взаимодействующих с ионами Ре2", перешедшими в раствор, ослабляются межатомные связи, и образуется Н2СОз, которая диссоциирует с образованием ионов II ‘ и НСОз.