Исследование коррозионной стойкости сварных насосно-компрессорных труб группы прочности L80 различного химического состава

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.

1. Маркин А.Н., Подкопай А.Ю., Низамов Р.Э. Коррозионные повреждения насосно-компрессорных труб на месторождениях Западной Сибири // Нефтяное хозяйство. 1995. № 5. С. 30–33.

2. Маркин А.Н., Низамов Р.Э. CO2 -коррозия нефтепромыслового оборудования. Москва: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2003. 188 с.

3. 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.

4. Ikeda A., Mukai S., Ueda M. Prevention of CO2 corrosion of line pipe and oil country tubular goods // Corrosion’84. Article 289.

5. 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)00158-4

6. Kermani 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/10.5006/1.3277596

7. Nyborg R., Dugstad A. Mesa corrosion attack in carbon steel and 0.5% chromium steel // NACE – International Corrosion Conference Series. 1998. Article 135864.

8. 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.

9. Videm K., Dugstad A. Film covered corrosion, film breakdown and pitting attack of carbon steels in aquous CO2 // Corrosion’88. Article 186.

10. 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.

11. 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.

12. Muraki T., Nose K., Asahi H. Development of 3% chromium linepipe steel // NACE – International Corrosion Conference Series. 2003. Article 135912.

13. Cross D. Mesa-type CO2 corrosion and its control // NACE – International Corrosion Conference Series. 1993. Article 93118.

14. Morris C. Place, Jr. Handbook of Corrosion Detection and Corrosion Alleviation Systems for Oil and Gas Production. Champion Technologies Houston, Texas, 2008. 82 p.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. Казадаев 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.pdf

19. 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/202122501014

20. Hua 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.2019.08.050

21. Clara 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.2019.03.036