blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2022-3-200-208blackmet-2276Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕMATERIAL SCIENCEИсследование коррозионной стойкости сварных насосно-компрессорных труб группы прочности L80 различного химического составаCorrosion resistance of welded tubing of L80 strength group of different chemical compositionКудашовД. В.KudashovD. V.

Дмитрий Викторович Кудашов, к.т.н., главный специалист поинновациям; директор

607060, Нижегородская обл., Выкса, ул. Бр. Баташевых, 45

607060, Нижегородская обл., Выксунский район, п.г.т. Шиморское, ул. Калинина, 206

 

Dmitrii V. Kudashov, Cand. Sci. (Eng.), Chief Innovation Specialist; Director

45 Br. Batashevykh Str., Vyksa, Nizhny Novgorod Region 607060

206 Kalinina Str., Shimorskoe, Vyksa District, Nizhny Novgorod Region 607060

kudashov_dv@vsw.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1378-7749ИоффеА. В.IoffeА. V.

Андрей Владиславович Иоффе, д.т.н., руководитель департа-мента специального материаловедения

443001, Самара, ул. Ульяновская/Ярмарочная, 52/55

Andrei V. Ioffe, Dr. Sci. (Eng.), Head of the Department of Special MaterialsScience

52/55 Ul’yanovskaya/Yarmarochnaya Str., Samara 443001

ioffeav@its-samara.comНауменкоВ. В.NaumenkoV. V.

Виталий Владимирович Науменко, к.т.н., начальник отдела по исследованиям и разработкам Центра исследовательских лабораторий; доцент

607060, Нижегородская обл., Выкса, ул. Бр. Баташевых, 45

607060, Нижегородская обл., Выксунский район, п.г.т. Шиморское, ул. Калинина, 206

Vitalii V. Naumenko, Cand. Sci. (Eng.), Head of Division of the Research and Development Department of the Center of Research Laboratories; Assist. Prof.

45 Br. Batashevykh Str., Vyksa, Nizhny Novgorod Region 607060

206 Kalinina Str., Shimorskoe, Vyksa District, Nizhny Novgorod Region 607060

naumenko_vv@vsw.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8926-0110МунтинА. В.MuntinA. V.

Александр Вадимович Мунтин, начальник отдела ИТЦ; к.т.н., доцент кафедры «Оборудование и технологии прокатки»

607060, Нижегородская обл., Выкса, ул. Бр. Баташевых, 45

105005, Москва, ул. 2-я Бауманская, 5/1

Aleksandr V. Muntin, Head of the Department of the Engineering andTechnology Center; Assist. Prof. of the Chair “Rolling Equipment and Technologies”

45 Br. Batashevykh Str., Vyksa, Nizhny Novgorod Region 607060

5/1 Baumanskaya 2-ya Str., Moscow 105005

muntin_av@omk.ruУдодК. А.UdodK. A.

Кирилл Анатольевич Удод, к.т.н., главный специалист отдела по исследованиям и разработкам

607060, Нижегородская обл., Выкса, ул. Бр. Баташевых, 45

Kirill A. Udod, Cand. Sci. (Eng.), Chief Specialist of the Research and Development Department

45 Br. Batashevykh Str., Vyksa, Nizhny Novgorod Region 607060

udod_ka@omk.ruКовтуновС. В.KovtunovS. V.

Станислав Владимирович Ковтунов, специалист отдела поисследованиям и разработкам

607060, Нижегородская обл., Выкса, ул. Бр. Баташевых, 45

Stanislav V. Kovtunov, Specialist of the Research and Development Department

45 Br. Batashevykh Str., Vyksa, Nizhny Novgorod Region 607060

kovtunov_sv@omk.ruОАО «Выксунский металлургический завод»; Выксунский филиал НИТУ «МИСиС»РоссияJSC “Vyksa Metallurgical Plant”; Vyksa Branch of the National University of Science and Technology “MISIS”Russian FederationООО «ИТ-Сервис»РоссияLLC “IT-Servis”Russian FederationОАО «Выксунский металлургический завод»; Московский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаРоссияJSC “Vyksa Metallurgical Plant”; Bauman Moscow State Technical University (Bauman MSTU)Russian FederationОАО «Выксунский металлургический завод»РоссияJSC “Vyksa Metallurgical Plant”Russian Federation202209042022653200208Copyright © Кудашов Д.В., Иоффе А.В., Науменко В.В., Мунтин А.В., Удод К.А., Ковтунов С.В., 20222022Кудашов Д.В., Иоффе А.В., Науменко В.В., Мунтин А.В., Удод К.А., Ковтунов С.В.Kudashov D.V., Ioffe А.V., Naumenko V.V., Muntin A.V., Udod K.A., Kovtunov S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/2276

Для производства хладостойких и стойких к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением электросварных насосно-компрессорных труб (НКТ) перспективно использование низкоуглеродистых сталей с бейнитной закаливаемостью, легированных хромом, молибденом и другими карбонитридообразующими элементами. Насосно-компрессорные трубы часто эксплуатируются в CO2-содержащих коррозионно-активных средах, поэтому определение стойкости стали к этому виду коррозии является актуальной задачей. Известно, что добавка хрома в сталь повышает не только ее закаливаемость, но и стойкость к углекислотной коррозии. Влияние других легирующих элементов неочевидно. Для проведения лабораторного эксперимента разработано девять вариантов химического состава сталей для производства сварных НКТ. Проведены исследования проката опытных сталей. Выполнены сравнение результатов испытаний коррозионной стойкости исследуемых сталей, а также оценка влияния основных легирующих элементов на стойкость к СО2-коррозии. Исследованы стали с различным содержанием Cr, Mo, V, Mn, Zr на стойкость к углекислотной коррозии при разных температурах. Установлено, что химический состав стали и условия проведения испытаний определяют состав продуктов СО2-коррозии, влияют на процесс формирования и роста продуктов коррозии, и, соответственно, на коррозионную стойкость. Повышение содержания хрома в стали в диапазоне 0 – 1 % приводит к снижению скорости коррозии. Уменьшение скорости коррозии легированных хромом сталей можно связать с защитными свойствами формирующихся при испытании продуктов коррозии. Проведенные лабораторные испытания на стойкость к СО2-коррозии при повышенной температуре 65 °С и последующие исследования сформировавшихся продуктов коррозии выявили положительное влияние хрома и молибдена на скорость общей коррозии по механизму образования плотных продуктов коррозии, выполняющих защитную функцию.

In previous publications, it was shown that the use of low-carbon steels with bainite hardenability alloyed with chromium, molybdenum and other carbonitride-forming elements is promising for the production of cold-resistant and SCC (sulfide stress corrosion cracking)-resistant electricwelded tubing (tubing). Tubing is often operated in CO2-containing corrosive environments, therefore, determining the steel resistance to this type of corrosion is an urgent task. It is known that the addition of chromium to steel increases not only its hardenability, but also its resistance to CO2 corrosion. Influence of other alloying elements is not obvious. For the laboratory experiment, nine variants of the chemical composition of steels for the production of welded tubing were developed. The rolled test steels were investigated. Results of the studies of corrosion resistance of these steels are shown and compared. The authors made an assessment of influence of the main alloying elements on resistance to CO2 corrosion. The steels with different contents of Cr, Mo, V, Mn, Zr were studied for resistance CO2 corrosion at different temperatures. It has been established that the steel chemical composition and the test conditions determine the composition of CO2 corrosion products, affect the process of formation and growth of corrosion products, thereby affecting corrosion resistance. Decrease in the corrosion rate of chromium-alloyed steels can be associated with the protective properties of the corrosion products formed during testing. Laboratory corrosion tests for resistance to CO2 corrosion at an elevated temperature of 65 °C and subsequent studies of the formed corrosion products revealed a positive effect of chromium and molybdenum on the rate of general corrosion by mechanism of formation of dense corrosion products that perform a protective function.

насосно-компрессорные трубыНКТсварные трубыCO2 коррозиялокальная коррозияпродукты коррозиикоррозионная стойкостьtubingwelded pipesCO2 corrosionlocalized corrosioncorrosion productscorrosion resistanceReferencesМаркин А.Н., Подкопай А.Ю., Низамов Р.Э. Коррозионные повреждения насосно-компрессорных труб на месторождениях Западной Сибири // Нефтяное хозяйство. 1995. № 5. С. 30–33.Markin A.N., Podkopai A.Yu., Nizamov R.E. Corrosion damage of tubing in the deposits of Western Siberia. Neftyanoe khozyaistvo. 1995, no. 5, pp. 30–33. (In Russ.).Маркин А.Н., Низамов Р.Э. CO2 -коррозия нефтепромыслового оборудования. Москва: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2003. 188 с.Markin A.N., Nizamov R.E. CO2 -Corrosion of Oilfield Equipment. Moscow: JSC VNIIOENG, 2003, 188 p. (In Russ.).Выбойщик М.А., Зырянов А.О., Грузков И.В., Федотова А.В. Углекислотная коррозия нефтепромысловых труб в средах, насыщенных H2 S и Cl // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2019. № 2 (48). C. 6–17.Vyboishchik M.A., Zyryanov A.O., Gruzkov I.V., Fedotova A.V. CO2 corrosion of oil field pipes in H2 S and Cl -saturated environments. Vektor nauki Tol’yattinskogo gosudarstvennogo universiteta. 2019, no. 2 (48), pp. 6–17. (In Russ.).Ikeda A., Mukai S., Ueda M. Prevention of CO2 corrosion of line pipe and oil country tubular goods // Corrosion’84. Article 289.Ikeda A., Mukai S., Ueda M. Prevention of CO2 corrosion of line pipe and oil country tubular goods. Corrosion’84. 1984, paper  289.Lopez D.A., Perez T., Simison S.N. The influence of microstructure and chemical composition of carbon and low alloy steels in CO2 corrosion. A state-of-the-art appraisal // Materials & Design. 2003. Vol. 24. No. 8. P. 561–575. https://doi.org/10.1016/S0261-3069(03)00158-4Lopez D.A., Perez T., Simison S.N. The influence of microstructure and chemical composition of carbon and low alloy steels in CO2 corrosion. A state-of-the-art appraisal. Materials & Design. 2003, vol.  24, no. 8, pp. 561–575. https://doi.org/10.1016/S0261-3069(03)00158-4Kermani M.B., Morshed A. Carbon dioxide corrosion in oil and gas production – A compendium // Corrosion. 2003. Vol. 59. No. 8. P. 659–683. https://doi.org/10.5006/1.3277596Kermani M.B., Morshed A. Carbon dioxide corrosion in oil and gas production – A compendium. Corrosion. 2003, vol. 59, no. 8, pp.  659–683. https://doi.org/10.5006/1.3277596Nyborg R., Dugstad A. Mesa corrosion attack in carbon steel and 0.5% chromium steel // NACE – International Corrosion Conference Series. 1998. Article 135864.Nyborg R., Dugstad A. Mesa corrosion attack in carbon steel and 0.5% chromium steel. NACE – International Corrosion Conference Series. 1998, article 135864.Burke P.A., Hausler R.H. Assessment of CO2 -corrosion in the cotton valley limestone trend // Materials Performance. 1985. Vol. 24. No. 8. P. 26–35.Burke P.A., Hausler R.H. Assessment of CO2 -corrosion in the cotton valley limestone trend. Materials Performance. 1985, vol. 24, no. 8, pp. 26–35.Videm K., Dugstad A. Film covered corrosion, film breakdown and pitting attack of carbon steels in aquous CO2 // Corrosion’88. Article 186.Videm K., Dugstad A. Film covered corrosion, film breakdown and pitting attack of carbon steels in aquous CO2 . Corrosion’88. 1988, article 186.Schmitt G., Gudde T., Strobel-Effertz E. Fracture mechanical properties of CO2 corrosion product scales and their relation to localized corrosion // NACE – International Corrosion Conference Series. 1996. Article 135862.Schmitt G., Gudde T., Strobel-Effertz E. Fracture mechanical properties of CO2 corrosion product scales and their relation to localized corrosion. NACE – International Corrosion Conference Series. 1996, article 135862.Fajardo V., Brown B., Young D., Nesic S. Study of the solubility of iron carbonate in the presence of acetic acid using an EQCM // NACE – International Corrosion Conference Series. 2013. Article 98665.Fajardo V., Brown B., Young D., Nesic S. Study of the solubility of iron carbonate in the presence of acetic acid using an EQCM. NACE – International Corrosion Conference Series. 2013, article 98665.Muraki T., Nose K., Asahi H. Development of 3% chromium linepipe steel // NACE – International Corrosion Conference Series. 2003. Article 135912.Muraki T., Nose K., Asahi H. Development of 3% chromium linepipe steel. NACE – International Corrosion Conference Series. 2003, article135912.Cross D. Mesa-type CO2 corrosion and its control // NACE – International Corrosion Conference Series. 1993. Article 93118.Cross D. Mesa-type CO2 corrosion and its control. NACE – International Corrosion Conference Series. 1993, article 93118.Morris C. Place, Jr. Handbook of Corrosion Detection and Corrosion Alleviation Systems for Oil and Gas Production. Champion Technologies Houston, Texas, 2008. 82 p.Morris C. Place, Jr. Handbook of Corrosion Detection and Corrosion Alleviation Systems for Oil and Gas Production. Published by Champion Technologies Houston, Texas, 2008, 82 p.Кудашов Д.В., Семернин Г.В., Пейганович И.В. и др. Современная высокотехнологичная сталь 05ХГБ, предназначенная для изготовления электросварных нефтегазопроводных труб повышенной эксплуатационной надежности // Инженерная практика. 2015. № 5. С. 50–56.Kudashov D.V., Semernin G.V., Peiganovich I.V., etc. Modern hightech steel 05KhGB intended to produce electric-welded oil and pipeline tubes with increased operational reliability. Inzhenernaya praktika. 2015, no. 5, pp. 50–56. (In Russ.).Кудашов Д.В., Пейганович И.В., Степанов П.П. и др. Современная высокотехнологичная сталь 05ХГБ, предназначенная для изготовления электросварных нефтегазопроводных труб повышенной стойкости к сероводородной и углекислой коррозии // В книге: Развитие технологий производства стали, проката и труб на Выксунской производственной площадке. Сборник трудов. / Под общей редакцией А.М. Барыкова. Москва: Металлургиздат, 2016. С. 293–305.Kudashov D.V., Peiganovich I.V., Stepanov P.P., etc. Modern hightech steel 05KhGB, intended to produce electric-welded oil and gas tubes with increased resistance to hydrogen sulfide and carbon dioxide corrosion. In: Development of Technologies for Production of Steel, Rolled Products and Pipes at the Vyksa Plant. Coll. of Papers Barykov A.M. ed. Moscow: Metallurgizdat, 2016, pp. 293–305. (In Russ.).Кудашов Д.В., Иоффе А.В., Науменко В.В., Мунтин А.В., Удод К.А., Чистопольцева Е.А. Проблемы выбора стали для производства сварных НКТ группы прочности L80 // Сталь. 2021. № 1. С. 55–61.Kudashov D.V., Ioffe A.V., Naumenko V.V., Muntin A.V., Udod  K.A., Chistopol’tseva E.A. Steel choice for fabricating welded L80 grade tubing pipes. Steel in Translation. 2021, vol. 51, no.  1, pp.  57–64. https://doi.org/10.3103/S0967091221010058Казадаев Д.С. Влияние температуры испытаний на структуру и свойства продуктов углекислотной коррозии // Доклад на V научно-технической конференции «Коррозия в нефтяной и газовой промышленности». Самара, 2021. Режим доступа: https://corr-conf.ru/upload/iblock/0ba/0ba81d92cf3f15bd3c86bf6b25018e6d.pdfKazadaev D.S. Influence of test temperature on the structure and properties of CO2 corrosion products. The 5th Sci. and Tech. Conf. “Corrosion in Oil and Gas Industry”, Samara, 2021. Available at URL: https://corr-conf.ru/upload/iblock/0ba/0ba81d92cf3f15bd3c86bf6b25018e6d.pdf (In Russ.).Kazadaev D. Laboratory simulation of carbon dioxide corrosion, influence of alloying elements and hydrochloric acid on the structure and protective properties of corrosion products // E3S Web of Conferences. 2021. Vol. 225. Article 01014. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202122501014Kazadaev D. Laboratory simulation of carbon dioxide corrosion, influence of alloying elements and hydrochloric acid on the structure and protective properties of corrosion products. E3S Web of Conferences. 2021, vol. 225, article 01014. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202122501014Hua Y., Mohammed S., Barker R., Neville A. Comparisons of corrosion behaviour for X65 and low Cr steels in high pressure CO2 -saturated brine // Journal of Materials Science and Technology. 2020. Vol. 41. P. 21–32. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2019.08.050Hua Y., Mohammed S., Barker R., Neville A. Comparisons of corrosion behaviour for X65 and low Cr steels in high pressure CO2 - saturated brine. Journal of Materials Science and Technology. 2020, vol. 41, pp. 21–32. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2019.08.050Clara Escrivà-Cerdán, Steve W. Ooi, Gaurav R. Joshi etc. Effect of tempering heat treatment on the CO2 corrosion resistance of quenchhardened Cr-Mo low-alloy steels for oil and gas applications // Corrosion Science. 2019. Vol. 154. P. 36–48. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2019.03.036Clara Escrivà-Cerdán, Steve W. Ooi, Gaurav R. Joshi, etc. Effect of tempering heat treatment on the CO2 corrosion resistance of quenchhardened Cr-Mo low-alloy steels for oil and gas applications. Corrosion Science. 2019, vol. 154, pp. 36–48. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2019.03.036

The authors declare that there are no conflicts of interest present.