CC BY
48
отравляют катализаторы, применяемые при переработке нефти, а также не ухудшают качество нефтепродуктов. Введение ингибитора в нефтепромысловые среды подавляет рост сульфатвосстанавливающих бактерий. 4.Использовать трубы с полимерным покрытием.
Список использованных источников 1. ГОСТ 8731-74
Pugacheva Tatiana Midtailovna, Cand.Tech.Sci., docent
(e-mail: t.pugacheva15@yandex.ru)
Samara State Technical University, Samara, Russia
Suslта Anastasia Alekseevna, student
(e-mail: feelya93@mail.ru)
Samara State Technical University, Samara, Russia ANALYSIS OF METALLURGICAL QUALITY OF STEEL BEFORE-TEMPORARILY FAILED OIL-FIELD PIPES, IN CORROSIVE
ENVIRONMENTS
Abstract. In this article metallurgical quality staly domestic manufacturers of the oil-field pipes working in hostile environment is considered the reasons of a premature exit of these pipes out of operation are established, and actions for increase in durability of pipes are also offered.
Keywords: pipeline, corrosion damage, mechanical properties.
УДК 620.1
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН ПРЕЖДЕВРЕМЕННОГО РАЗРУШЕНИЯ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ КЛАССА
ПРОЧНОСТИ Е Пугачева Татьяна Михайловна, к.т.н., доцент
(e-mail: t.pugacheva15@yandex.ru) Суслина Анастасия Алексеевна, магистрант (e-mail: feelya93@mail.ru) Кощеев Кирилл Игоревич, студент Самарский государственный технический университет, г.Самара, Россия
(e-mail: feelya93@mail.ru)
В данной статье проведен анализ химического состава, микроструктуры, механических свойств и коррозионной стойкости двух насосно-компрессорных труб класса прочности «Е» с целью определения причин преждевременного их разрушения.
Ключевые слова: насосно-компрессорные трубы, микроструктура, механические свойства, коррозионное повреждение.
Насосно-компрессорные трубы (НКТ) предназначены для транспортирования нефти и газа из продуктивного слоя. Колонна составляется из труб
путем их последовательного свинчивания. На обоих концах труб имеется резьба.
Целью настоящего исследования было определение причин преждевременного разрушения двух НКТ 073х5,5 мм группы прочности «Е», работавших в одной и той же скважине.
После визуального осмотра областей разрушения из труб были изготовлены образцы для определения химического состава металла, микроструктуры, а также испытаний на одноосное растяжение, ударную вязкость и твёрдость.
Химический состав стали определяли на оптико-эмиссионном анализаторе PMIMasterUVR в соответствии с ГОСТ 18895-97.
Испытания на растяжение проводили при комнатной температуре на разрывной машине Р-10М-авто на образцах с продольным расположением волокна в соответствии с ГОСТ 10006-80.
Замер твёрдости производили методом Роквелла на твердомере ТК-2М в соответствии с ГОСТ 9013-59.
Размер зерна оценивали методом сравнения с эталонными шкалами по ГОСТ 5639-82, загрязнённость стали неметаллическими включениями проводили на нетравленых микрошлифах с продольным расположением волокна, на оптическом микроскопе «Leitz» MM6 (Германия) в соответствии с ГОСТ 1778-80.
Анализ микроструктуры металла выполняли с использованием оптического микроскопа «Leitz» ММ6 на микрошлифах с поперечным расположением волокна.
Фотосъемку микроструктуры выполняли на микрорентгеноспектраль-ном анализаторе «Jeol» Superprobe 733 (Япония).
Фазный анализ продуктов коррозии выполняли на анализаторе JE0LJED-2300 AnalisisStation.
Визуальный осмотр участков повреждениятруб показал следующее.
Область повреждения первой трубыхарактеризуется:
-наличием продуктов коррозии рыжего цвета по всей внешней поверхности (рисунок 1 а);
- наличием на внутренней поверхности коррозионного повреждения и продольного несквозного промыва по всей длине патрубка (рисунок 1 б);
- язвенной коррозией на резьбовой части ниппеля (рисунок 1 в);
6 Е
Рисунок 1- Внешний вид областей повреждения трубы 1
У второй трубы обнаружены:
-два сквозных промывов размерами 16х9 мм, 10х15 мм, имеющих ступенчатый характер (рисунок 2 а, г);
- слой продуктов коррозии рыжего, светло-коричневого цвета, под которым находятся продукты коррозии коричневого цвета (рисунок 2 б);
- на внутренней поверхности плотной пленки темного цвета, под которой имеются вздутия (блистеринги) и продукты коррозии более светлого цвета (рисунок 2, в);
- незначительными язвенными повреждениями на внутренней поверхности металла.
- на резьбовой части ниппеля продукты коррозии рыжего, коричневого цвета, а также механические повреждения 1-4 витков
а
б
в
г
Рисунок 2 - Внешний вид областей повреждения трубы 2
Химический состав труб соответствует марке 35Г2 (таблица 1), которую в соответствии с ГОСТ 4543-71по требованию потребителя допускается поставлять с массовой долей марганца 1,2-1,6 %.
Таблица 1- Химический состав объектов исследования
Маркировка объекта Содержание элементов, %
С Мп & Сг N1 Си Б Р
1 0,31 1,21 0,19 0,05 0,11 0,17 0,011 0,012
2 0,32 1,32 0,25 0,08 0,20 0,23 0,011 0,012
ГОСТ 4543-71 0,310,39- 1,41,8- 0,170,37- <0,3 <0,3 <0,3 £0,035 £0,035
Результаты определения механических характеристик представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Механические характеристики объектов исследования
На одноосное растяжение
Объект Временное Предел Относит. Относит.
сопротивление текучести удлинение, сужение,
ов, МПа о0,2, МПа 5, % V, %
1 786,6 679,2 23,7 69,5
2 749,2 624,4 23,1 69,9
ГОСТ 633-80 >689 552-758 >13 -
По результатам механических испытаний было установлено, что прочностные характеристики стали обеих труб соответствуют ГОСТ 633-80, группе прочности «Е» [1].
Микроструктура образца 1 представлена на рисунке 3и представляет собой сорбит. Максимальная загрязненность металла точечными оксидами составляет 1,5 балл.
х1000
Рисунок 3 - Микроструктура образца 1
Микроструктура образца 2 представлена на рисунке 4 и представляет собой сорбито-троостит. Максимальная загрязненность металла неметаллическими включениями не превышает 1,0 балла по точечным оксидам.
а) х100 б)х1000
Рисунок 4 - Микроструктура образца 2 Методом снятия серных отпечатков (рисунок 5) было выявлено большое количество потемневших областей.Это свидетельствует о присутствии серы на внешней и внутреннейстенке труб.
Определение стойкости металла к общей коррозии в сероводородсодер-жащих водных средах по ГОСТ 9.908-85 (таблица 3) показал, что скорость общей коррозии не превышает 0,5 мм\год, что удовлетворяет требованиям ГОСТ 9.908-85.
9
>
т;
Рисунок 5- Серные отпечатки с различных участков образца 2 Таблица 3 - Результаты испытаний на общую коррозию
Маркировка Скорость общей коррозии, мм/год Значение по ГОСТ 9.908-85
О1 0,44 0,5
О2 0,46
Однако, результатами коррозионных испытаний в сероводородсодер-жащей среде под действием одноосных растягивающих нагрузок при комнатной температуре по методу ДКЛСБТМ 0177 (таблица 4) установлена достаточно низкая коррозионная стойкость материала труб.
Таблица 4 - Результаты испытаний по методу ДЫЛСЕТМ 0177
Маркировка образцов Нагрузка на образец % от минимального предела текучести Результаты испытаний (время до разрушения, ч)
1 75 Разрыв (37)
2 75 Разрыв (53)
Фазовый анализ продуктов коррозии (рисунки 6, 7) показал присутствие соединения БаБ04 (может служить сильным катализатором локальных повреждений) и СаС03, образованного в ходе взаимодействия оксида кальция и углекислого газа являющегося сильным коррозионным агентом.
а б
Рисунок 6 - Микроструктура (х400) области промыва (а) и наружной стенки образца 1
а б
Рисунок 7- Микроструктура (х400) внутренней и внешней стороны образца 2
Анализ проб пластовых вод показал отсутствие сульфатвосстанавли-вающих бактерий и присутствие тионовых бактерий.
Наличие аэробных форм тионовых бактерий на поверхности объекта ис-следованияобусловлено присутствием кислорода в пластовых водах. Полное ферментативное окисление тионовыми бактериями молекулярной серы и различных ее восстановленных соединений приводит к образованию сульфата и сероводорода. Данные соединения повышают агрессивность транспортируемой среды, что приводит к преждевременному износу металла.
Коррозионный процесс, вызываемый агрессивной средой эксплуатации, сопровождался образованием большого количества питтингов, которые в процессе роста превращались в более серьёзные язвенные повреждения ступенчатого характера. Такой вид коррозионной деградации металла характерен для углекислотной коррозии, что свидетельствует о наличии в рабочей среде углекислого газа, на что указывает наличие карбоната кальция в фазовом анализе объекта. Углекислотная коррозия обусловлена
влиянием содержащегося в пластовой воде CO2 на процессы анодного растворения железа.
Таким образом, металлургическое качество металла труб соответствует предъявляемым к ним требованиям, а причиной преждевременного разрушения послужило воздействие коррозионно-агрессивной среды эксплуатации НКТ в присутствии кислорода и углекислого газа (по типу углеки-слотной коррозии).
Список использованных источников 1. ГОСТ 633-80
Pugacheva TatianaMichailovna, Cand.Tech.Sci.,docent
(e-mail: t.pugacheva15@yandex.ru)
Samara State Technical University, Samara, Russia
Suslina Anastasia Alekseevna, student
(e-mail:feelya93@mail.ru)
Samara State Technical University, Samara, Russia Koshcheev Kirill Igorevich, student (e-mail:feelya93@mail.ru)
Samara State Technical University, Samara, Russia
THE STUDY OF THE CAUSES OF PREMATURE DESTRUCTION OF THE PUMP-COMPRESSOR PIPES OF STRENGTH CLASS E
Abstract. In this article the analysis of the chemical composition, microstructure, mechanical properties and corrosion resistance of the two pump-compressor pipes of strength class "E" to determine the reasons for their premature destruction.
Keywords: tubing, microstructure, mechanical properties, corrosion damage.
