Коррозионно-механическое разрушение электросварных труб в нефтепромысловых средах высокой агрессивности

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

Выбойщик Михаил Александрович
Кудашов Дмитрий Викторович
Князькин Сергей Александрович
Федотова Анна Владимировна
Казадаев Дмитрий Сергеевич

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.

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Выпуск
Раздел
Статьи
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

Литература

1. Завьялов В.В. Проблемы эксплуатационной надёжности трубопроводов на поздней стадии разработки месторождений. М.: ВНИИОЭНГ, 2005. 332 с.
2. Маркин А.Н., Низамов Р.Э. СО2-коррозия нефтепромыслового оборудования. М.: ВНИИОЭНГ, 2003. 188 с.
3. Выбойщик Л.М., Лучкин Р.С., Платонов С.Ю. Структурный фактор коррозионно-механической прочности сварных соединений нефтепромысловых труб // Сварочное производство. 2008. № 6. С.12–16.
4. 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. № 9-10. P. 512–518.
5. Голубцов В.А. Теория и практика введения добавок в сталь вне печи. Челябинск: РосНИТИ, 2006. 423 с.
6. Беликов С.В., Сергеева К.И., Карабаналов М.С., Россина Н.Г., Попов А.А. Изучение структуры неметаллических включений в стали марки 13ХФА и их влияния на инициирование процессов питтингообразования // Фундаментальные исследования. 2012. № 11-2. С. 367–372.
7. Дуб В.С., Сафронов М.А., Мовчан М.А., Иоффе А.В., Тазетдинов В.И., Живых Г.А. Влияние технологии внепечной обработки на типы образующихся неметаллических включений и коррозионной стойкости стали // Электрометаллургия. 2016. № 5. С. 3–15.
8. Выбойщик М.А., Иоффе А.В., Кудашов Д.В., Федотова А.В., Миронова Ю.В. Коррозионно-механическое разрушение фасонных деталей трубопроводных систем в месторождениях с высоким содержанием СО2 // Деформация и разрушение материалов. 2020. № 5. С. 27–32.
9. Борисенкова Е.А., Ионов М.К. Механизм образования защитного слоя продуктов углекислотной коррозии на низкоуглеродистых сталях с 1% хрома // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2015. № 3. С. 195–200.
10. Кудашов Д.В. Испытание коррозионной стойкости труб из стали 05ХГБ // Территория НЕФТЕГАЗ. 2015. № 12. С. 133–135.
11. Выбойщик М.А., Иоффе А.В. Разработка стали, стойкой к углекислотной коррозии в нефтедобываемых средах // Перспективные материалы. Т. 7. Тольятти: Изд-во ТГУ, 2017. С. 115–160.
12. 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. № 3. P. 200.
13. 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. № 4. P. 388–394.
14. Выбойщик М.А., Иоффе А.В, Тетюева Т.В., Ревякина В.А., Грузков И.В. Деградация и разрушение нефтегазопроводных труб в средах с высоким содержанием углекислого газа и ионов хлора // Деформация и разрушение материалов. 2020. № 4. С. 29–36.
15. Зырянов А.О., Выбойщик М.А., Иоффе А.В., Тетюева Т.В., Чистопольцева Е.А. Влияние легирования сталей хромом и ванадием на интенсивность углекислотной коррозии // Металловедение и термическая обработка металлов. 2019. № 11. С. 57–63.
16. Recommended practice for corrosion management of pipelines in oil and gas production and transportation / eds. B. Kermani, T. Chevrot. New York: CRC Press, 2017. 110 p.
17. Guo S., Xu L., Zhang L., Chang W. Corrosion of alloy steels containing 2% chromium in CO2 environments // Corrosion Science. 2012. Vol. 63. P. 246–258.
18. 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.
19. 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. № 1. P. 84–90.
20. Зайцева О.В., Кленова Н.А., Бородина О.И., Йоффе А.В., Тетюева Т.В. Разработка комплексной методики исследования биопленки, включающей биохимические и микробиологические методы исследования и высокоразрешающую растровую электронную микроскопию // Вестник Самарского государственного университета. Естественнонаучная серия. 2006. № 7. С. 60–65.
21. Иоффе А.В., Ревякин В.А., Сачкова Е.Н., Тетюева Т.В., Титлова О.И. Способ сравнительной оценки стойкости сталей к биологической коррозии: патент РФ № 2396544 от 15.06.2009.