Коррозионно-механическое разрушение электросварных труб в нефтепромысловых средах высокой агрессивности

Авторы

  • Выбойщик Михаил Александрович Тольяттинский государственный университет, Тольятти (Россия) https://orcid.org/0000-0003-2797-5396
  • Кудашов Дмитрий Викторович Выксунский филиал Национального исследовательского технологического университета «МИСиС», Выкса (Россия) https://orcid.org/0000-0002-7661-1591
  • Князькин Сергей Александрович ООО «ИТ-Сервис», Самара (Россия) https://orcid.org/0000-0002-7180-9638
  • Федотова Анна Владимировна Тольяттинский государственный университет, Тольятти (Россия) https://orcid.org/0000-0001-8522-2654
  • Казадаев Дмитрий Сергеевич ООО «ИТ-Сервис», Самара (Россия) https://orcid.org/0000-0001-5382-0318

DOI:

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2020-3-7-18

Ключевые слова:

коррозионное разрушение, углекислотная коррозия, бактериальная коррозия, продукты коррозии, сварные трубы, сварное соединение, механические свойства, нефтепромысловая среда, промысловые испытания, самопассивация

Аннотация

Трубы, сваренные из специально подготовленной листовой стали, по сравнению с цельнотянутыми отличаются низкой себестоимостью, более высокой коррозионной стойкостью и стабильностью геометрических размеров. При обеспечении свойств сварного соединения на уровне основного металла они могут конкурировать с бесшовными трубами. Для освоения сварных труб из новых сталей требуются апробации длительными промысловыми испытаниями в месторождениях с высокой агрессивностью добываемых сред. Необходимы сравнительные результаты по коррозионной стойкости основного металла и сварных соединений. Цель работы – получение информации о механизмах и кинетике коррозионно-механического разрушения и работоспособности электросварных труб в условиях длительной эксплуатации. Проведены промысловые (байпасные) испытания катушек электросварных труб из сталей 08ХМФЧА, 13ХФА, 09ГСФ и 20-КСХ на действующем нефтесборном коллекторе Мамонтовского месторождения Западной Сибири с высоким содержанием растворимых газов H2S, CO2 и бактериальной зараженностью. Определены скорости общей и локальной коррозий основного металла, сварного соединения и зоны нижней образующей трубы. Показаны особенности зарождения и развития коррозионного разрушения и изменения скорости общей и язвенной коррозий в зависимости от химического состава стали и времени ее эксплуатации. Определена взаимосвязь зависимости изменения скорости коррозионного разрушения с ростом времени эксплуатации от состава и строения продуктов коррозии. Для хромосодержащих сталей (08ХМФЧА и 13ХФА) концентрация хрома в продуктах коррозии является основным фактором пассивации поверхности. Предложен коэффициент пассивации, т. е. критерий оценки изменения скорости коррозии со временем эксплуатации.

Биографии авторов

Выбойщик Михаил Александрович, Тольяттинский государственный университет, Тольятти (Россия)

доктор физико-математических наук, профессор, профессор кафедры «Нанотехнологии, материаловедение и механика»

Кудашов Дмитрий Викторович, Выксунский филиал Национального исследовательского технологического университета «МИСиС», Выкса (Россия)

кандидат технических наук, директор

Князькин Сергей Александрович, ООО «ИТ-Сервис», Самара (Россия)

кандидат технических наук, начальник отдела промысловых испытаний

Федотова Анна Владимировна, Тольяттинский государственный университет, Тольятти (Россия)

аспирант кафедры «Нанотехнологии, материаловедение и механика»

Казадаев Дмитрий Сергеевич, ООО «ИТ-Сервис», Самара (Россия)

ведущий инженер

Библиографические ссылки

Zavyalov V.V. Problemy ekspluatatsionnoy nadezhnosti truboprovodov na pozdney stadii razrabotki mestorozhdeniy [Problems of pipeline operation reliability on late stage of fields development]. Moscow, VNIIOENG Publ., 2005. 332 p.

Markin A.N., Nizamov R.E. CO2-korroziya neftepromyslovogo oborudovaniya [СО2-corrosion of oilfield equipment]. Moscow, VNIIOENG Publ., 2003. 188 p.

Vyboyshchik L.M., Luchkin P.S., Platonov S.Yu. Structural factor of corrosion-mechanical strength of welded joints of oilfield pipes. Svarochnoe proizvodstvo, 2008, no. 6, pp.12–16.

Tetyueva T.V., Revyakin V.A., Ioffe A.V., Denisova T.V. Corrosion-mechanical fracture of tube steels in operation. Metal Science and Heat Treatment, 2013, vol. 54, no. 9-10, pp. 512–518.

Golubtsov V.A. Teoriya i praktika vvedeniya dobavok v stal’ vne pechi [Theory and practice of introducing additives into steel outside the furnace]. Chelyabinsk, RosNITI Publ., 2006. 423 p.

Belikov S.V., Sergeeva K.I., Rossina N.G., Popov A.A., Karabanalov M.S. Study of nonmetallic inclusions structure in 13CRV steel and their effects on initiation the processes of pitting formation. Fundamentalnye issledovaniya, 2012, no. 11-2, pp. 367–372.

Dub V.S., Safronov A.A., Movchan M.A., Ioffe A.V., Tazetdinov V.I., Zhivykh G.A. Effect of a secondary metallurgy technology on the types of forming nonmetallic inclusion and the corrosion resistance of steel. Russian Metallurgy (Metally), 2016, vol. 2016, no. 12, p. 1135–1144.

Vyboishchik M.A., Ioffe A.V., Kudashov D.V., Fedotova A.V., Mironova Yu.V. Corrosion-and-mechanical destruction of shaped components of pipeline systems at field with high content of СО2. Deformatsiya i razrushenie materialov, 2020, no. 5, pp. 27–32.

Borisenkova E.A., Ionov M.K. Patterns and stages of forming a protective layer of CO2-corrosion products of low-alloy steel with 1% Cr. Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriya Tekhnicheskie nauki, 2015, no. 3, pp. 195–200.

Kudashov D.V. Corrosion text of 05XGB steel pipes. Territoriya NEFTEGAZ, 2015, no. 12, pp. 133–135.

Vyboishchik M.A., Ioffe A.V. Development of steel resistant to carbon dioxide corrosion in oilfield media. Perspektivnye materialy. Togliatti, TGU Publ., 2017. Vol. 7, pp. 115–160.

Sun J., Sun C., Lin X., Cheng X., Liu H. Effect of chromium on corrosion behavior of P110 steels in CO2-H2S environment with high pressure and high temperature. Materials, 2016, vol. 9, no. 3, p. 200.

Li D.-P., Zhang L., Yang J.-W., Lu M.-X., Ding J.H., Liu M.-L. Effect of H2S concentranion on the corrosion behavior of pipeline steel under the coexistence of H2S and CO2. International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, 2014, vol. 21, no. 4, pp. 388–394.

Vyboyshchik M.A., Ioffe A.V., Tetyeva T.V., Revyakin V.A., Gruzkov I.V. Degradation and destruction of oil and gas pipes in environmental with high content of carbon dioxide and chlorine ions. Deformatsiya i razrushenie materialov, 2020, no. 4, pp. 29–36.

Zyryanov A.O., Vyboishchik M.A., Ioffe A.V., Tetyueva T.V., Chistopol’tseva E.A. Effect of chromium and vanadium alloying of steels on the intensity of carbon dioxide corrosion. Metal Science and Heat Treatment, 2020, vol. 61, no. 11-12, pp. 731–737.

Kermani B., Chevrot T., eds. Recommended practice for corrosion management of pipelines in oil and gas production and transportation. New York, CRC Press, 2017. 110 p.

Guo S., Xu L., Zhang L., Chang W. Corrosion of alloy steels containing 2% chromium in CO2 environments. Corrosion Science, 2012, vol. 63, pp. 246–258.

Li W., Xiong Y., Brown B., Kee K.E., Nesic S. Measurement of wall shear stress in multiphase flow and its effect on protective FeCO3 corrosion product layer removal. NACE – International Corrosion Conference Series, 2015, vol. 2015, p. 113704.

Sun J., Liu W., Chang W., Zhang Z., Li Z., Yu T., Lu M. Characteristics and formation mechanism of corrosion scales on low-chromium X65 steels in CO2 environment. Jinshu Xuebao/Acta Metallurgica Sinica, 2009, vol. 45, no. 1, pp. 84–90.

Zaytseva O.V., Klenova N.A., Borodina O.I., Ioffe A.V., Tetyueva T.V. A complex technique biofilm analysis including biochemical and microbiological investigation methods and highresolution raster electronic microscopy. Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo universiteta. Estestvennonauchnaya seriya, 2006, no. 7, pp. 60–65.

Ioffe A.V., Revyakin V.A., Sachkova E.N., Tetyueva T.V., Titlova O.I. Sposob sravnitelnoy otsenki stoykosti staley k biologicheskoy korrozii [Method for comparative evaluation of steels resistance to biological corrosion], patent RF no. 2396544, 2009.

Загрузки

Опубликован

2020-09-25

Как цитировать

Выбойщик, М. А., Кудашов, Д. В., Князькин, С. А., Федотова, А. В., & Казадаев, Д. С. (2020). Коррозионно-механическое разрушение электросварных труб в нефтепромысловых средах высокой агрессивности. Вектор науки Тольяттинского государственного университета, (3), 7–18. https://doi.org/10.18323/2073-5073-2020-3-7-18

Выпуск

Раздел

Статьи