Научная статья на тему 'АНАЛИЗ НОМЕНКЛАТУРЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ КОРРОЗИОННО-СТОЙКИХ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ'

АНАЛИЗ НОМЕНКЛАТУРЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ КОРРОЗИОННО-СТОЙКИХ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
268
41
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КОРРОЗИОННОСТОЙКИЕ МАТЕРИАЛЫ / КОМПОЗИЦИОННО-ВОЛОКНИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ / КОРРОЗИОННО-АКТИВНАЯ СРЕДА / КОРРОЗИЯ ТРУБОПРОВОДОВ

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Ивахнюк Сергей Григорьевич

Определены перспективные для нефтегазовой отрасли химически стойкие металлические и неметаллические материалы. Акцентировано внимание на негативном влиянии анионов галогенов, поступающих в промышленные смеси нефтей с буровыми растворами. Показано, что внедрение композиционно-волокнистых материалов в производство трубопроводов позволяет существенно снижать их массу по сравнению с металлическими аналогами. Предложены для заделки трещин в трубопроводах, герметизации резьбовых и фланцевых соединений стойкие к воздействию нефтепродуктов современные клеевые и герметизирующие составы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Ивахнюк Сергей Григорьевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SELECTION AND REASONING OF CORROSION-RESISTANT STRUCTURAL MATERIALS FOR THE PRODUCTION NEEDS OF THE OIL AND GAS COMPLEX

Promising for oil and gas industry chemically resistant metallic and nonmetallic materials have been determined. Attention is focused on the negative impact of halogen anions entering the industrial mixtures of oils with drilling fluids. It is shown that the introduction of composite-fiber materials in the production of pipelines can significantly reduce the weight of these pipelines compared with metal structures. Adhesive and sealing compositions resistant to the influence of oil products have been offered for the purpose of sealing cracks in pipelines, sealing threaded and flange joints.

Текст научной работы на тему «АНАЛИЗ НОМЕНКЛАТУРЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ КОРРОЗИОННО-СТОЙКИХ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ»

БЕЗОПАСНОСТЬ КРИТИЧЕСКИ ВАЖНЫХ И ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ

УДК 620.193.4

АНАЛИЗ НОМЕНКЛАТУРЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ КОРРОЗИОННО-СТОЙКИХ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ

Сергей Григорьевич Ивахнюкн.

Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, Санкт-Петербург, Россия [email protected]

Аннотация. Определены перспективные для нефтегазовой отрасли химически стойкие металлические и неметаллические материалы. Акцентировано внимание на негативном влиянии анионов галогенов, поступающих в промышленные смеси нефтей с буровыми растворами. Показано, что внедрение композиционно-волокнистых материалов в производство трубопроводов позволяет существенно снижать их массу по сравнению с металлическими аналогами. Предложены для заделки трещин в трубопроводах, герметизации резьбовых и фланцевых соединений стойкие к воздействию нефтепродуктов современные клеевые и герметизирующие составы.

Ключевые слова: коррозионно-стойкие материалы, композиционно-волокнистые материалы, коррозионно-активная среда, коррозия трубопроводов

Для цитирования: Ивахнюк С.Г. Анализ номенклатуры и рекомендации по использованию коррозионно-стойких конструкционных материалов в нефтегазовой отрасли // Науч.-аналит. журн. «Вестник С.-Петерб. ун-та ГПС МЧС России». 2022. № 1. С. 11-21.

SELECTION AND REASONING OF CORROSION-RESISTANT STRUCTURAL MATERIALS FOR THE PRODUCTION NEEDS OF THE OIL AND GAS COMPLEX

Sergey G. IvakhnyukH.

Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia, Saint-Petersburg, Russia [email protected]

Abstract. Promising for oil and gas industry chemically resistant metallic and nonmetallic materials have been determined. Attention is focused on the negative impact of halogen anions entering the industrial mixtures of oils with drilling fluids. It is shown that the introduction of composite-fiber materials in the production of pipelines can significantly reduce the weight of these pipelines compared with metal structures. Adhesive and sealing compositions resistant to the influence of oil products have been offered for the purpose of sealing cracks in pipelines, sealing threaded and flange joints.

Keywords: corrosion-resistant materials, composite-fiber materials, corrosive environment, oil pipeline corrosion

For citation: Ivakhnyuk S.G. Analysis of nomenclature and recommendations on the use of corrosion-resistant structural materials in the oil and gas industry // Nauch.-analit. jour. «Vestnik Saint-Petersburg university of State fire Service of EMERCOM of Russia». 2022. № 1. P. 11-21.

© Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2022 11

Введение и состояние вопроса

Аварии на трубопроводах (НП), используемых для транспортировки нефти и нефтепродуктов, и нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) наносят колоссальный экономический ущерб и чрезвычайно опасны для сформировавшегося биоценоза. Анализ результатов расследований причин аварий, произошедших в Российской Федерации в 2020 г. на НП, показывает, что их причинами в большинстве явились внутренние опасные факторы, связанные с разгерметизацией и разрушением технических устройств (семь аварий) [1]. В возникновении этих аварий большую, а иногда и главную роль играет коррозия металлических конструкционных материалов.

Несмотря на то, что на трубопроводных системах Западной Европы таксономия аварий несколько иная [2], коррозия в 2010-2019 гг. и там занимает «почетное» второе место среди причин аварий магистральных НП: за последние десять лет - 26,63 % случаев, уступив доли процента лишь внешним воздействиям - 27,17 % случаев (рис).

я Нарушения при

1,63% обслуживании

■ Подвижки грунта

27,17% 15,76%

15,76% Дефекты конструкции

26,63% 13,04% ^^М ■ Прочие и неустановленные ■ Коррозия ■ Внешнее вмешательство

Рис. Статистика аварий на нефтепроводах Европы в 2010-2019 гг.

Несмотря на то, что на трубопроводных системах Западной Европы таксономия аварий несколько иная [2], коррозия в 2010-2019 гг. и там занимает «почетное» второе место среди причин аварий магистральных НП: за последние десять лет - 26,63 % случаев, уступив доли процента лишь внешним воздействиям - 27,17 % случаев (см. рис.).

По состоянию на 2015 г. износ внутрипромысловых трубопроводов России достигал 80 %, а частота их повреждений на два порядка выше, чем на магистральных трубопроводах, и составляет 1,5-2,0 инцидента на 1 км [3].

Основной причиной коррозионно-механического растрескивания металла стенок трубопроводов является как индивидуальное, так и сочетанное действие четырех факторов:

1. Низкое сталеплавильное качество металла и заводские дефекты труб (большие остаточные напряжения, микротрещины и микрорасслоения металла после формовки трубной заготовки, гофры, риски, раскатные пригары, несплавления сварного шва и т.п. ).

2. Доступ коррозионно-активной среды к поверхности металла.

3. Многоцикловая усталость и разрушение металла от пульсаций внутритрубных рабочих давлений и гидроударов.

4. Микродефекты сварных швов вследствие их резкого охлаждения при электрогазосварочных работах.

12

В части раскрытия пункта 2 стоит обратить особое внимание на то, что основными побудителями коррозии следует считать значительную обводненность промышленных смесей нефтей в сочетании с высоким содержанием в ней серы и ее соединений, а также галоген-анионов, поступающих с широко применяемыми на практике для повышения нефтеотдачи пластов буровыми растворами.

Для уменьшения металлопотерь от коррозионного воздействия промышленной смеси нефтей может быть предложено несколько путей:

- удаление наиболее коррозионно-активных веществ;

- проведение комплекса антикоррозийных мероприятий, включая применение ингибиторов коррозии и электрофизических способов защиты;

- совершенствование технологий электрогазосварки труб;

- замена применяемых в настоящее время металлических материалов на более коррозионно-стойкие металлические и неметаллические конструкционные материалы.

Первое направление, по-видимому, не осуществимо в силу значительного объема обращения нефти и нефтепродуктов; второе - достаточно традиционно и пока, по всем имеющимся данным, не сулит кардинальных улучшений ситуации; третье - в настоящее время предмет исследования специалистов в иных областях знаний.

Таким образом, целью настоящего исследования является научное обоснование возможности применения новых металлических и неметаллических конструкционных материалов, способных существенно повысить безопасность эксплуатации НП и оборудования НПЗ, а также обеспечить снижение рисков возникновения чрезвычайных ситуаций вследствие аварийных разгерметизаций и минимизироввать экологический ущерб от разливов нефти и нефтепродуктов.

Исследовательская часть

В настоящее время стали являются основными конструкционными материалами для НП. Так, например, на Урманском нефтяном месторождении для трубопроводов основное применение находят стали марки 20.

В качестве перспективных металлических материалов можно рекомендовать некоторые новые чугуны, легированные стали, титан и его сплавы, характеристики которых сведены в таблицу.

Таблица. Перспективные металлические конструкционные материалы

Материал Характеристики Свойства, область применения

Высокопрочные чугуны

Высокопрочный чугун ВЧШГ Трубопроводы из ВЧШГ успешно эксплуатируются в качестве трубопроводов первого сбора при транспортировке самой загазованной и агрессивной среды, которой являются продукты скважины (конгломерат из нефтепродуктов, пластовых вод, сероводорода, углекислого газа, парафина и твёрдых частиц) [4] Опыт эксплуатации трубопроводов из ВЧШГ на нефтепромыслах показал, что главный оценочный эксплуатационный показатель -коррозионная стойкость в сравнении со стальными трубами в 4-10 раз выше, а в сочетании с защитными покрытиями (высокоглинозёмистый цемент, полимер) этот показатель может быть увеличен на порядок

Хромосодержащие стали

Малоуглеродистая сталь 07ХНД Рулонный прокат повышенной коррозионной стойкости марки «Северкор» из низколегированной стали. Категория прочности К52 [5] Для изготовления прямошовных электросварных труб, эксплуатируемых в условиях нефтепромыслов

13

Материал Характеристики Свойства, область применения

Низкоуглеродистая сталь 05ХГБ Система легирования на основе марганца и хрома. В качестве микролегирующего элемента выбран ниобий Строгое ограничение содержания углерода позволяет обеспечивать оптимальную микроструктуру, гарантирующую высокую стойкость к коррозионному растрескиванию в сероводородсодержащих средах. Показатели хладостойкости стали открывают потенциал для ее применения в арктической зоне [6]

Высокохромистые стали

Стали: 12X13 (1X13), 30X13, 20X13, 40X13 (4X13), 12X17 (Х17), 12X18 (Х18), 15X28 (Х28), 15X25 (Х25) и др. При повышении содержания хрома способность стали пассивироваться усиливается. Находящийся в твердом растворе хром способствует возникновению и сохранению пассивной пленки в окислительных средах. Присадки благородных металлов, например палладия, платины, способствуют переходу сталей 15X25, 15X28 в пассивное состояние в НС1 и разбавленной H2S04 даже при повышенных температурах Перспективный материал для изготовления обсадных труб, НП, шиберных заслонок, вентилей и т.п. При содержании хрома более 12 % такие стали устойчивы по отношению к сероводородной коррозии и растрескиванию, а наличие мартенситной структуры обеспечивает высокую прочность и износостойкость

Хромоникелевые аустенитные стали

Сталь типа 18-8 и ее модификации Содержат 17-20 % Сг и 8-11 % N1. Эти стали после закалки с высокой температуры имеют аустенитную структуру. Высокая коррозионная стойкость хромоникелевых аустенитных сталей обусловлена в основном хромом. Введение никеля несколько повышает коррозионную стойкость этих сталей в неокислительных и слабоокислительных средах Легирование углеродистой стали № и Сг повышает прочностные характеристики труб (предел прочности, предел текучести), увеличивает их коррозионную стойкость, снижая в ряде случаев металлоемкость магистральных газо-нефтепроводов, повышая тем самым их эффективность [7]. Они хорошо поддаются сварке, обладают высокой пластичностью

Ванадийсодержащие стали

Стали типа 35Х2АФ, АЦ40Х2АФ Комплексное микролегирование хромистой стали ванадием и азотом в сочетании с нитридообразующими элементами, композиция микролегирования N+V+Ti Улучшение стойкости против коррозионного растрескивания и водородного охрупчивания. Стойкость буровых штанг и ответственных деталей высокомощных установок, использующихся при насосном и штанговом способах добычи нефти в разы превышает стойкость штанг из никельсодержащих сталей при бурении горных пород и многолетнемерзлых грунтов. Микролегирование сталей позволило увеличить мощность двигателя вдвое, надежность и ресурс его работы на 40 %, межремонтный период их работы на 7-12 суток, что значительно увеличило объем добычи нефти [8]

14

Материал Характеристики Свойства, область применения

Титан и его сплавы

Титан и его сплавы целесообразно использовать в аппаратах и установках нефтепереработки, работающих в агрессивных атмосферах, важным компонентом которых является хлор, НС1, пары серы и ее оксидов В химическом машиностроении в основном применяется технически чистый титан марок ВТ1 -00, ВТ1 -0, ВТ1 -2 и титановые деформируемые сплавы типа ОТ4-0, ОТ4-1 и ОТ4 (с легирующими добавками марганца до 2 % и алюминия -1-3,5 %) [9]. Коррозионная стойкость и физико-механические свойства технического титана могут быть значительно увеличены путем легирования его элементами, которые образуют с титаном твердые растворы двух или многокомпонентных однофазовых систем. Наиболее эффективны для увеличения коррозионной стойкости титана добавки таких элементов, как Mo, Ta, №>, Zr, Ой Этот металл абсолютно стоек во влажном хлоре и его водных соединениях, а также по отношению к парам серы и ее соединениям. Отличается высокой коррозионной стойкостью в морской воде и в атмосфере. Скорость коррозии в морской воде составляет всего 0,02 мм за 1000 лет. Титановые сплавы с успехом могут быть рекомендованы в качестве перспективных коррозионно-стойких материалов для изготовления различного рода пружин в элементах бурового оборудования и нефтяной промышленности, поскольку в них выгодно сочетаются высокая прочность, сравнительно низкий модуль упругости, низкая плотность, малая магнитная проницаемость и высокая коррозионная стойкость в органических неэлектролитах [10]

Стоит дополнительно обратить внимание на ванадийсодержащие стали и процитировать известного специалиста по сталям, консультанта по металлургии американской фирмы <^йасог» М. Корчинского: «исследования, проведенные в мире по микролегированию сталей ванадием, азотом и нитридообразователями, это только верхушка айсберга, плывущего по морю, и пока мы видим только его кусочек», обозначившего, что за ними будущее [11].

Особого внимания в настоящее время ванадийсодержащие стали заслуживают как высоко коррозионностойкие материалы для трубопроводов, в которых циркулируют обводненные нефти, содержащие галоген-анионы - остатки буровых растворов [12].

Следует обязательно отметить, что большинство из перечисленных перспективных металлических конструкционных материалов в настоящее время имеют ряд недостатков, которые могут быть устранены на дальнейших этапах их усовершенствования.

Так, при пуске или остановке потока жидких углеводородов в трубах из стали 15Х13Н2 наблюдается резкий рост или падение внутреннего давления, что приводит к появлению окружных напряжений в стенке и (при низких температурах) к продольному хрупкому разрушению труб [13].

Необходимо отметить, что для целого ряда технологических установок НПЗ вполне достаточно обойтись внедрением более дешевых неметаллических конструкционных материалов и покрытий.

Опыт применения полимерных защитных покрытий показывает, что проблема надежной защиты в высокоагрессивных средах (ВАС) не может быть сведена только к проблеме обеспечения химической стойкости полимерного материала. Это является необходимым условием, однако для обеспечения длительной эксплуатации в ВАС также необходимо, чтобы покрытие обладало комплексом эксплуатационных свойств и характеристик, среди которых в первую очередь надо выделить уровень проницаемости для агрессивных сред, механическую и адгезионную устойчивость покрытия при эксплуатации [14].

Выполнение этих во многом противоречивых требований, при использовании одного материала, как правило, невозможно, вследствие чего неизбежно использование дополнительных слоев (грунтовочных или клеевых), что делает любое покрытие по своей сути многослойным.

15

Учитывая вышеизложенное, встает вопрос о том, чтобы конструкция покрытия была как минимум рациональной, а в идеале - обеспечивающей повышение защитных свойств полимерных покрытий в ВАС при снижении уровня удельной стоимости противокоррозионной защиты.

Для обеспечения эффективности покрытий для ВАС необходимо решение ряда проблем, важнейшей из которых является исключение переноса по дефектам и сквозным порам непосредственно к защищаемой поверхности.

Подавление капиллярного (фазового) переноса возможно двумя основными способами: снижением собственной дефектности материалов и использованием многослойной конструкции защитных покрытий.

Стремление к разработке материалов с низкой собственной дефектностью, безусловно, является первоочередным направлением, однако его нельзя абсолютизировать. Во-первых, существует принципиальная невозможность получения материалов без дефектов, а во-вторых, следует учитывать, что при практическом использовании материалов существует множество ситуаций, когда дефектность покрытия будет существенно выше, чем при нанесении в стандартных и тем более в лабораторных условиях.

В свою очередь, используя комбинацию слоев из полимерных материалов с различными адсорбционно-диффузионными свойствами, можно создавать покрытия с весьма низкой проницаемостью. Введение дополнительного слоя (или частичная замена одного материала на другой), например толщиной всего 100-200 мкм, позволяет в десятки раз уменьшить глубину проникновения, что эквивалентно увеличению времени «до пробоя» в сотни раз.

Согласно полученным результатам испытаний напряженного состояния многослойных покрытий, подтвержденным расчетами с использованием метода конечных элементов и наблюдениями за разрушением модельных и промышленных покрытий, наиболее эффективным является использование покрытий с эластичным внутренним слоем и с наружным высокохимстойким слоем на основе густосшитого реактопласта [15].

Такая конструкция позволяет, во-первых, существенно снизить (в два-пять раз) нормальные и касательные напряжения в покрытии зоны краевого дефекта или поверхностного дефекта, возникшего в процессе эксплуатации; во-вторых, разгрузить адгезионный слой покрытия и верхний слой подложки; в-третьих, значительно повысить устойчивость покрытий к прорастанию трещины из подложки, что имеет существенное значение, например при защите бетонных поверхностей.

Таким образом, использование рациональной многослойной конструкции полимерных покрытий является эффективным способом повышения их защитных свойств в ВАС, что обусловлено снижением сквозной технологической и эксплуатационной дефектности, эффективным снижением диффузионного массопереноса и повышением механической и адгезионной устойчивости покрытий в условиях действия внутренних напряжений и внешних нагрузок.

В ряду полимеризационных пластмасс фторопласты занимают особое место благодаря уникальному сочетанию таких свойств, как высокие химическая стойкость, теплостойкость, морозостойкость, триботехнические, антиадгезионные, электроизоляционные характеристики [16]. Это предопределяет их успешное использование в противокоррозионной технике в качестве покрытий и футеровок различного назначения.

Покрытия на основе растворимых фторопластовых лаков обладают высокими противокоррозионными и защитными свойствами, не набухают в воде. Они устойчивы к кислым и щелочным средам, к агрессивным газам и парам, содержащим фтористый водород, окислители и прочее. Из перспективных направлений использования лаковых фторопластовых покрытий можно отметить применение для антикоррозионной защиты стыков газовых труб магистральных газопроводов, трубопроводов, арматуры, металлоконструкций, на действующих и строящихся газовых и газоконденсатных предприятиях [17].

16

Покрытия из суспензий фторопластов и композиций на их основе наносятся всеми методами, присущими лакокрасочной технологии, и применяются в качестве антиадгезионных и антикоррозионных покрытий.

Для увеличения адгезионной прочности используются принципы модифицирования покрытий металлическими порошками, которые в зависимости от величины стандартного потенциала по отношению к стали обеспечивают анодную или катодную защиту. В случае высокой катодной поляризации ток электрохимической защиты уменьшается в 1,5-2 раза.

Дополнительные варианты для выбора оптимальных решений дает применение более перспективных, ресурсосберегающих, экологически безопасных технологий, к которым можно отнести использование труб, изготовленных из композиционно-волокнистых материалов (КВМ).

Наиболее распространенным среди КВМ является стеклопластик, состоящий из высокопрочного стекловолокна и связующего компонента - матрицы. Широко применяемый в авиаракетно-космической технике, он зарекомендовал себя как наиболее эффективный с экономической и технической точек зрения материал, который имеет следующие преимущества:

- высокую степень коррозионной стойкости (следовательно, срок службы стеклопластикового трубопровода в пять-шесть раз выше, чем металлического);

- высокие физико-механические свойства, небольшая масса изделия при высокой прочности; в среднем масса изделий из стеклопластика в пять-десять раз меньше массы таких же изделий из металлов, поэтому меньше транспортные и монтажные расходы;

- инертность к отложениям (не возникают парафиновые отложения, накипь, не требуются затраты на очистку внутренней поверхности, отсутствуют потери за счет уменьшения внутреннего сечения трубопровода);

- низкая теплопроводность (не требуется дополнительная теплоизоляция);

- низкая чувствительность к концентраторам напряжений;

- высокий коэффициент массового совершенства (коэффициент использования материала при изготовлении стеклопластиковых изделий равен 0,8-0,9 (по сравнению с 0,5 у металлов) и простота технологии производства;

- время монтажа изделий из стеклопластика в три-четыре раза меньше, чем из металлических изделий;

- срок эксплуатации изделий из стеклопластика, в зависимости от агрессивности среды, составляет 25-50 лет.

Главная особенность всех КВМ, включая и стеклопластик, заключается в том, что формирование их состава и структуры технологически совмещено с формированием конфигурации самого изделия. Таким образом, возможно получение изделий с заданными физико-механическими свойствами, что позволит существенно снизить их массу по сравнению с металлическими конструкциями.

Одним из важных факторов, позволяющих сделать вывод об эффективности функционирования трубопроводов, является их пропускная способность. Основным и наиболее эффективным методом повышения пропускной способности трубопроводов является увеличение рабочего давления транспортируемой среды. Однако из теории прочности известно, что это повышает толщину стенки трубопровода, что, в свою очередь, приводит к росту массы, а следовательно, стоимости трубопровода, увеличению транспортных и монтажных затрат и к снижению экономической эффективности.

Использование высокопрочных КВМ позволит повысить не только рабочее давление, но и в целом эффективность функционирования трубопровода за счет более высоких физико-механических свойств материала.

Кроме того, композиционные материалы весьма эффективны при реконструкции трубопроводов, работающих в режимах предаварийного состояния. При этом рекомендуется внутри металлического трубопровода прокладывать трубопровод из стеклопластиковых

17

труб - конструкция «труба в трубе». Это позволит увеличить срок эксплуатации трубопроводного транспорта и рабочее давление, что повысит пропускную способность. Экологическая безопасность такого трубопровода будет еще выше, если по внутреннему стеклопластиковому трубопроводу транспортировать нефтепродукт, а по наружному стальному - газ.

В частности, предлагается эффективный способ герметизации стеклопластиковой трубы - конструкция многослойной стенки трубы с вложенным в структуру стеклопластиковой стенки герметизирующим слоем [18].

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Также необходимо отметить, что в последнее время разработан целый ряд новых клеевых и герметизирующих составов, рекомендуемых к применению на магистральных НП в условиях повышенного риска пожара и взрыва, а также необходимости проведения работ без демонтажа оборудования.

Отечественные разработки в области клеев-компаундов представляют собой наполненные композиции холодного отверждения, отличающиеся консистенцией (от жидкотекучей до пастообразной), скоростью отверждения и набора максимальной прочности (от 24 до 48 ч при температуре 20 0С). Основой клеев-компаундов являются модифицированные эпоксидные смолы, отверждаемые аминными соединениями с различной реакционной активностью. Жизнеспособность клеев составляет от 10 до 60 мин, прочность при равномерном отрыве при температуре 20-25 0С составляет 25-35 МПа. Клеи-компаунды имеют высокую адгезию к металлам и сплавам, пластмассам, обладают необходимой твердостью и в отвержденном состоянии могут подвергаться механической обработке [19].

Один из новых составов, основой которого являются эпоксиакрилатные аддукты с добавками упрочняющих минеральных и металлических наполнителей, применяется для герметизации магистральных газо- и нефтепроводов при эксплуатации без остановки их работы [20] и даже под водой [21].

Заключение

1. Рекомендованы перспективные для нефтегазовой отрасли коррозионно-стойкие металлические и неметаллические материалы.

2. Акцентировано внимание на негативном влиянии анионов галогенов, поступающих в промышленные смеси нефтей с буровыми растворами.

3. Показано, что легирование стали ванадием способствует увеличению ее коррозионной стойкости в отношении коррозионно-активных соединений нефти и нефтепродуктов.

4. Установлено и доказано, что фторопласты перспективны для использования в противокоррозионной технике в качестве покрытий и футеровок различного назначения.

5. Рекомендовано при реконструкции металлических трубопроводов, работающих в предаварийном режиме, применять технологию «труба в трубе», исполняя внутритрубную обечайку из стеклопластика.

6. Предложены для герметизации резьбовых и фланцевых соединений, отверстий аварийной разгерметизации стойкие к воздействию нефтепродуктов клеевые и герметизирующие составы, способные ликвидировать дефекты под водой.

Список источников

1. Годовой отчет о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в 2020 году. М., 2021. URL: https://www.gosnadzor.ru/ puWic/annual_reports/%D0%93%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B9%20 %D0%BE%D 1%82%D 1 %87%D0%B5%D 1 %82%20%D0%B7%D0%B0%202020%20%D0%B3 %D0%BE%D0%B4.pdf (дата обращения: 15.02.2022).

2. GAS PIPELINE INCIDENTS 11th Report of the European Gas Pipeline Incident Data Group (period 1970-2019) // Group. IGU. Milan, 2020.

18

3. Мокроусов В.И. К вопросу об авариях магистральных нефтепроводов // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2015. № 3. С. 10-17.

4. Строительство трубопроводов из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом / М.А. Лебедева [и др.] // Инженерный вестник Дона. 2020. № 1 (61). С. 31.

5. Промысловые испытания труб из рулонного проката «Северкор» с повышенной коррозионной стойкостью / Н.А. Кичигина [и др.] // Инженерная практика. 2020. № 5-6.

6. Кудашов Д.В. Новая трубная сталь 05ХГБ на страже надежности нефтегазопроводов // Территория Нефтегаз. 2015. № 11. С. 126, 127.

7. Снежной Г.В., Мищенко В.Г., Снежной В.Л. Прогнозирование локальной коррозионной стойкости по содержанию а-фазы в хромоникелевых сталях аустенитного класса // Строительство. Материаловедение. Машиностроение. Сер.: Стародубовские чтения. 2012. № 64. С. 409-416.

8. Смирнов Л.А., Панфилова Л.М. Наноструктурированные конструкционные высокопрочные стали, микролегированные ванадием и азотом / труды VI Междунар. конф. «Наноматериалы и технологии». Улан-Удэ: БГУ, 2016. С. 71-77.

9. Фокин М.Н., Рускол Ю.С., Мосолов А.В. Титан и его сплавы в химической промышленности. Л.: Химия, 1978.

10. Carson R.W. Corrosion and heat resistant flat spring materials. Product. Eng. 1985. V. 36.

11. Korchynsky M. Concluding remarks, Proceeding of the International Conference on processing, Microstructure and Properties of Microalloyed and other Modern high Strength Low alloy Steels. Pittsburg. 1992. P. 527.

12. Кривоногов М.В., Вакуленко С.В., Ивахнюк Г.К. Идентификация и определение примесей галогенов в нефти и нефтепродуктах для предупреждения пожароопасных чрезвычайных ситуаций, возникающих вследствие коррозии оборудования // Проблемы управления рисками в техносфере. 2007. № 3-4. С. 58-65.

13. Ясашин В.А., Гертер М.И., Агеева В.Н. Анализ путей повышения эффективности магистральных газонефтепроводов // Машины, агрегаты и процессы. Проектирование, создание и модернизация: материалы науч.-практ. конф. 2021. С. 59-62.

14. Концепция композиционных полимерных покрытий для нефтегазовых сред / В.А. Головин [и др.] // Коррозия: материалы, защита. 2015. № 1. С. 14-22.

15. Головин В.А. Особенности применения полимерных защитных покрытий на основе реактопластов в высокоагрессивных средах // Новые материалы и технологии защиты от коррозии: сб. IV Междун. науч.-техн. конф. СПб., 2001. С. 3-5.

16. Пророкова Н.П., Бузник В.М. Модифицирование синтетических волокнистых материалов с использованием фторполимеров (обзор) // Полимерные материалы и технологии. 2017. Т. 3. № 2. С. 6-17.

17. Ассортимент, свойства и применение фторполимеров Кирово-Чепецкого химического комбината / З.Л. Баскин [и др.] // Российский химический журнал. 2008. Т. 52, № 3. С. 13-22.

18. Ягубов Э.З., Мелан А.А. Пути повышения эксплуатационной надежности стеклопластиковых трубопроводов для транспортировки агрессивных сред // Топливо из нефти и газа. 2015. № 5 (98). С. 21-25.

19. Применение клеевых материалов при ремонте действующих газопроводов / В.С. Смирнов [и др.] // Клеи. Герметики. Технологии. 2009. № 9. С. 22-25.

20. Шарова И.А. Отечественный и зарубежный опыт в области разработки эпоксидных клеев холодного отверждения // Труды ВИАМ. 2014. № 7.

21. Учения в арктической зоне России «Безопасная Арктика-2021» / О.Э. Бабкин [и др.] // Лакокрасочные материалы и их применение. 2021. № 10. С. 44-47.

19

References

1. Godovoj otchet o deyatel'nosti Federal'noj sluzhby po ekologicheskomu, tekhnologicheskomu i atomnomu nadzoru v 2020 godu. M., 2021. URL: https://www.gosnadzor.ru/ public/annual_reports/%D0%93%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B9%20 %D0%BE%D1%82%D1 %87%D0%B5%D 1 %82%20%D0%B7%D0%B0%202020%20%D0%B3 %D0%BE%D0%B4.pdf (data obrashcheniya: 15.02.2022).

2. GAS PIPELINE INCIDENTS 11th Report of the European Gas Pipeline Incident Data Group (period 1970-2019) // Group. IGU. Milan, 2020.

3. Mokrousov V.I. K voprosu ob avariyah magistral'nyh nefteprovodov // Aktual'nye problemy gumanitarnyh i estestvennyh nauk. 2015. № 3. S. 10-17.

4. Stroitel'stvo truboprovodov iz vysokoprochnogo chuguna s sharovidnym grafitom / M.A. Lebedeva [i dr.] // Inzhenernyj vestnik Dona. 2020. № 1 (61). S. 31.

5. Promyslovye ispytaniya trub iz rulonnogo prokata «Severkor» s povyshennoj korrozionnoj stojkost'yu / N.A. Kichigina [i dr.] // Inzhenernaya praktika. 2020. № 5-6.

6. Kudashov D.V. Novaya trubnaya stal' 05HGB na strazhe nadezhnosti neftegazoprovodov // Territoriya Neftegaz. 2015. № 11. S. 126, 127.

7. Snezhnoj G.V., Mishchenko V.G., Snezhnoj V.L. Prognozirovanie lokal'noj korrozionnoj stojkosti po soderzhaniyu a-fazy v hromonikelevyh stalyah austenitnogo klassa // Stroitel'stvo. Materialovedenie. Mashinostroenie. Ser.: Starodubovskie chteniya. 2012. № 64. S. 409-416.

8. Smirnov L.A., Panfilova L.M. Nanostrukturirovannye konstrukcionnye vysokoprochnye stali, mikrolegirovannye vanadiem i azotom / trudy VI Mezhdunar. konf. «Nanomaterialy i tekhnologii». Ulan-Ude: BGU, 2016. S. 71-77.

9. Fokin M.N., Ruskol Yu.S., Mosolov A.V. Titan i ego splavy v himicheskoj promyshlennosti. L.: Himiya, 1978.

10. Carson R.W. Corrosion and heat resistant flat spring materials. Product. Eng. 1985. V. 36.

11. Korchynsky M. Concluding remarks, Proceeding of the International Conference on processing, Microstructure and Properties of Microalloyed and other Modern high Strength Low alloy Steels. Pittsburg. 1992. P. 527.

12. Krivonogov M.V., Vakulenko S.V., Ivahnyuk G.K. Identifikaciya i opredelenie primesej galogenov v nefti i nefteproduktah dlya preduprezhdeniya pozharoopasnyh chrezvychajnyh situacij, voznikayushchih vsledstvie korrozii oborudovaniya // Problemy upravleniya riskami v tekhnosfere. 2007. № 3-4. S. 58-65.

13. Yasashin V.A., Gerter M.I., Ageeva V.N. Analiz putej povysheniya effektivnosti magistral'nyh gazonefteprovodov // Mashiny, agregaty i processy. Proektirovanie, sozdanie i modernizaciya: materialy nauch.-prakt. konf. 2021. S. 59-62.

14. Koncepciya kompozicionnyh polimernyh pokrytij dlya neftegazovyh sred / V.A. Golovin [i dr.] // Korroziya: materialy, zashchita. 2015. № 1. S. 14-22.

15. Golovin V.A. Osobennosti primeneniya polimernyh zashchitnyh pokrytij na osnove reaktoplastov v vysokoagressivnyh sredah // Novye materialy i tekhnologii zashchity ot korrozii: sb. IV Mezhdun. nauch.-tekhn. konf. SPb., 2001. S. 3-5.

16. Prorokova N.P., Buznik V.M. Modificirovanie sinteticheskih voloknistyh materialov s ispol'zovaniem ftorpolimerov (obzor) // Polimernye materialy i tekhnologii. 2017. T. 3. № 2. S. 6-17.

17. Assortiment, svojstva i primenenie ftorpolimerov Kirovo-Chepeckogo himicheskogo kombinata / Z.L. Baskin [i dr.] // Rossijskij himicheskij zhurnal. 2008. T. 52, № 3. S. 13-22.

18. Yagubov E.Z., Melan A.A. Puti povysheniya ekspluatacionnoj nadezhnosti stekloplastikovyh truboprovodov dlya transportirovki agressivnyh sred // Toplivo iz nefti i gaza. 2015. № 5 (98). S. 21-25.

19. Primenenie kleevyh materialov pri remonte dejstvuyushchih gazoprovodov / V.S. Smirnov [i dr.] // Klei. Germetiki. Tekhnologii. 2009. № 9. S. 22-25.

20. Sharova I.A. Otechestvennyj i zarubezhnyj opyt v oblasti razrabotki epoksidnyh kleev holodnogo otverzhdeniya // Trudy VIAM. 2014. № 7.

21. Ucheniya v arkticheskoj zone Rossii «Bezopasnaya Arktika-2021» / O.E. Babkin [i dr.] // Lakokrasochnye materialy i ih primenenie. 2021. № 10. S. 44-47.

20

Информация о статье:

Статья поступила в редакцию: 12.01.2G22; одобрена после рецензирования: 03.03.2022; принята к публикации: 05.03.2022 Information about the article:

The article was submitted to the editorial office: 12.01.2022; approved after review: 03.03.2022; accepted for publication: 05.03.2022

Информация об авторах:

Сергей Григорьевич Ивахнюк, заместитель начальника научно-исследовательского института перспективных исследований и инновационных технологий в области безопасности жизнедеятельности Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России (1961G5, Санкт-Петербург, Московский пр., д. 149), кандидат технических наук, e-mail: [email protected], https://orcid.org/0000-0003-4651-8211

Information about authors:

Sergey G. Ivakhnyuk, deputy head of the research institute for advanced studies and innovative technologies in the field of life safety, St. Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia (196105, St. Petersburg, Moskovsky pr., 149), candidate of technical sciences, e-mail: [email protected], https://orcid.org/0000-0003-4651-8211

21

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.