CC BY
5УДК669.1
ОЦЕНКА СТОЙКОСТИ ПОКРЫТИЯ, НАНЕСЕННОГО НА СТАЛИ ASTM A350 LF2 И 09Г2 С ХИМИЧЕСКИМ ОСАЖДЕНИЕМ НИКЕЛЬ-ФОСФОРНЫХ СПЛАВОВ + КАРБИД КРЕМНИЯ В СРЕДЕ ОНГКМ, СОДЕРЖАЩЕЙ СЕРОВОДОРОД И ДВУОКИСЬ УГЛЕРОДА
Стрельников А.В., студент, направление подготовки 27.03.01. Стандартизация и метрология, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: chodj@mail.ru
Клещарева А.В., студент, направление подготовки 15.03.05. Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: sasha26fx@gmail.com
Научный руководитель: Клещарева Г.А., кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры механики материалов, конструкций и машин, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: galinadotc@mail.ru
Аннотация. Россия является одним из лидеров среди стран по добыче газа. Одной из проблем данной отрасли является коррозия оборудования и трубопроводов. Для защиты от коррозионных воздействий на сталь наносят различные покрытия. Одним из таких покрытий является сплав никель-фосфор. В данной статье описаны результаты исследований стойкости покрытия, нанесенного на стали ASTMA350 LF2 и 09Г2 с химическим осаждением никель-фосфорных сплавов + карбид кремния в среде ОНГКМ, содержащей сероводород и двуокись углерода. Нами была рассчитана скорость коррозии вышеупомянутых марок стали на основании проведённых экспериментов. Проведено микроскопическое исследование образцов, позволившее точно определить характер и участки разрушения под действием коррозии.
Ключевые слова: коррозия, никель-фосфорное покрытие, ОНГКМ, коррозионная стойкость.
ESTIMATION OF THE STABILITY OF ASTM A350 LF2 AND 09G2 STEEL COATED WITH CHEMICAL DEPOSITION OF NICKEL-PHOSPHOROUS ALLOYS + SILICON CARBIDE IN
THE ONGKM CONTAINING H2SAND CO2
Strelnikov A.V., student, training direction 27.03.01 Standardization and Metrology, Orenburg State University, Orenburg
e-mail: chodj@mail.ru
Kleshchareva A.V., student, training direction 03.15.05 Design and technological support of machine-building industries, Orenburg State University, Orenburg e-mail: sasha26fx@gmail.com
Scientific adviser: Kleschereva G.A., Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Mechanics of Materials, Structures and Machines, Orenburg State University, Orenburg e-mail: galinadotc@mail.ru
Abstract. Russia is one of the leaders among countries in gas production. One of the problems in this industry is corrosion of equipment and pipelines. To protect against corrosion, steel is coated with various coatings. One of these coatings is nickel-phosphorus alloy. This article describes the results of studies of the resistance of the coating deposited on ASTM A350 LF2 and 09G2 steel with chemical deposition of nickel-phosphorus alloys + silicon carbide in ONGMM containing hydrogen sulfide and carbon dioxide. We calculated the corrosion rate of the above-mentioned steel grades on the basis of the experiments performed. A microscopic examination of the samples was carried out, which made it possible to accurately determine the nature and areas of destruction under the action of corrosion.
Keywords: corrosion of nickel-phosphorusnth coating, ONGKM, corrosion resistance.
Российская Федерация - огромная страна с ог- место в мире по его добыче. В 2018 году Россия по-ромной сырьевой базой. Одним из главных богатств ставила свой новый рекорд - 733 млрд м3, что на 6,2 является природный газ. Россия занимает второе % больше, чем в 2017 году. Многие эксперты увере-
ШАГ В НАУКУ
2, 2019
ны, что в 2019 году Россия обновит и этот рекорд.
Но в газодобывающей отрасли есть и проблемы, которые связаны не только с политической и экономической обстановкой в стране и в мире, но и с таким явлением, как коррозия оборудования [1].
Коррозия - это самопроизвольное разрушение металлов и сплавов в результате химического, электрохимического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой.
Одна из актуальных задач эксплуатации объектов добычи газа состоит в защите оборудования от углекислотной коррозии [2]. Экспериментальными исследованиями установлено, что процессы угле-кислотной коррозии сопровождаются развитием общей и локальной коррозии углеродистой стали [3]. И опаснее всего то, что спрогнозировать место и время возникновения такого локального коррозионного повреждения невозможно.
Для защиты от коррозионных воздействий на стали наносят различные покрытия. Одним из них является сплав никель-фосфор.
Для испытаний были представлены двенадцать образцов-свидетелей на общую коррозию с покры-
Поверхность образцов из стали ASTM A350 LF2 после испытаний стала неравномерного цвета - серого с оттенками бронзового.
Поверхность образцов из стали 09Г2С после испытаний - серого цвета с оттенками бронзового.
Проводились микроскопические исследования на металлографическом микроскопе Nikon Epiphot 200.
тием на поверхности производства фирмы «Тяж-промарматура»:
1) из стали ASTM А350 LF2 - шесть образцов (№ 7-12) с маркировкой: LF2 7, LF2 8, LF2 9, LF2 10, LF2 11, LF2 12,
2) из стали 09Г2С - шесть образцов (№ 36-41) с маркировкой: 09 36, 09 37, 09 38, 09 39, 09 40, 09 41.
Покрытие образцов имело неравномерный цвет с оттенками серого, сиреневого, бурового цветов.
Коррозионные испытания образцов проводили в течение 720 часов при давлении 6,5 МПа в среде влажного сероводородсодержащего газа ОНГКМ, содержащего следующие основные компоненты:
1) сероводород - 4,74%;
2) двуокись углерода - 1,59%;
3) азот - 3,91%;
4) метан - 82,87%;
5) этан - 3,98%;
6) пропан - 1,81%;
7) остальное - изобутан, пентан, гексан.
Результаты испытаний образцов из сталей ASTM
А350 LF2 и 09Г2С представлены в таблице.
Подготовка образцов проводилась механической шлифовкой и полировкой [4], путем зажатия образца в струбцине через слой фольги. Затем травление в 4% растворе азотной кислоты в этиловом спирте.
Микроскопическое исследование образца 0936 позволило установить, что толщина покрытия составляет 0,08 - 0,1 мм. Сцепление покрытия с ос-
Таблица 2 - Результаты испытаний образцов из сталей ASTM A350 LF2 и 09Г2С
Марка стали № обр. Вес, г Вес, г Разность, г Время выд., ч Ск. кор., г/ч*м2 Ср. ск. кор., г/ч*м2 Ср. ск. кор., мм/год
09Г2С 36 17,2657 16,933 0,3328 720 0,233 0,226 0,254
37 17,6527 17,326 0,3264 720 0,229
38 17,3257 17,033 0,2927 720 0,205
39 17,2496 16,918 0,3315 720 0,232
40 17,3218 16,974 0,3478 720 0,244
41 17,591 17,280 0,3111 720 0,214
А350 Gr.LF2 7 17,868 17,514 0,3539 720 0,245 0,234 0,263
8 18,055 17,737 0,3185 720 0,221
9 17,8653 17,521 0,3443 720 0,237
10 17,7472 17,399 0,3479 720 0,243
11 18,0005 17,674 0,3265 720 0,226
12 17,931 17,594 0,3373 720 0,234
новным металлом - плотное, имеются разрушенные участки. Разрушение покрытия в виде растворения, трещин, начинается от поверхности [5].
Микроскопическое исследование образца 0940 позволило установить, что толщина покрытия составляет 0,05-0,08 мм. Сцепление покрытия с основным металлом - плотное, имеются разрушенные участки. Разрушение покрытия в виде сколов, растворения, трещин, начинается от поверхности.
Микроскопическое исследование образца LF2 8 позволило установить, что толщина покрытия составляет 0,03-0,08 мм. Сцепление покрытия с основным металлом - плотное, имеются разрушенные участки. Разрушение покрытия в виде растворения, трещин, начинается как от поверхности, так и от основного металла. Имеются коррозионные поражения основного металла.
Микроскопическое исследование образца LF2 10 позволило установить, что толщина покрытия составляет 0,01-0,08 мм. Сцепление покрытия с основным металлом - плотное, имеются разрушенные участки. Разрушение покрытия в виде растворения, трещин, начинается преимущественно от поверхности. Имеются коррозионные поражения основного металла.
После проведения коррозионных испытаний образцов из стали 09Г2С обнаружено изменение цвета покрытия на всех образцах (ГОСТ 9.311-87), толщина покрытия 0,05-0,1 мм. Разрушение покрытия в виде сколов, растворения, трещин, начинается от поверхности. На поверхности основного металла обнаружена язвенная коррозия (ГОСТ 9.908-85).
После проведения коррозионных испытаний образцов из стали ASTM А3 50 LF2 обнаружено изменение цвета покрытия на всех образцах (ГОСТ 9.311-87), толщина покрытия 0,01-0,08 мм. Разрушение покрытия в виде растворения, трещин, начинается как от поверхности, так и от основного металла. На поверхности основного металла обнаружена язвенная коррозия (ГОСТ 9.908-85).
Таким образом, учитывая проведённую оценку стойкости покрытия, нанесенного на стали ASTM А350 LF2 и 09Г2 с химическим осаждением никель-фосфорных сплавов + карбид кремния в среде ОНГКМ, содержащей сероводород и двуокись углерода, можно сделать вывод, что на данном месторождении предпочтительно использовать сталь марки 09Г2, так как она меньше подвержена воздействию коррозии.
Литература
1. Клещарева Г. А. Оценка податливости соединений и передач. // Прогрессивные технологии в транспортных системах Сборник докладов шестой российской научно-технической конференции. (Оренбург, 18-20 ноября 2003 г.) Рассоха В. И. (ответственный редактор), Архирейский А. А. (ответственный ответственный секретарь). Оренбург, 2003. - С. 115-116.
2 Клещарева Г. А. Разработка методики оценки нагруженности многопозиционных разрывных машин. // Автореферат дис. ... кандидата технических наук / Курганский ун-т. Курган, 1998. - 16 с.
3. Кушнаренко В. М., Чирков Ю. А., Пояркова Е. В., Клещарева Г. А. Оценка потенциальной опасности дефектов и остаточного ресурса оболочковых конструкций нефтегазовой отрасли. В сборнике: Актуальные проблемы и тенденции развития техносферной безопасности в нефтегазовой отрасли Материалы 1-ой научно-практической конференции, посвященной 15-летию кафедры «Пожарная и промышленная безопасность» УГНТУ МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ, ФГБОУ ВО «Уфимский государственный технический университет» «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»; ред.: Ф.Ш. Хафизов, А.В. Пермяков, И.В. Озден. 2018. - С. 100-106.
4. Чирков Ю. А., Кушнаренко В. М., Клещарева Г. А. Методики диагностирования при проведении экспертизы промышленной безопасности оборудования сероводородсодержащих нефтегазоконденсатных месторождений // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры. Материалы Всероссийской научно-методической конференции. (Оренбург, 23-25 января 2019 г.). - Оренбург, 2019. - С. 1337-1344.
5. Чирков Ю. А., Кушнаренко В. М., Пояркова Е. В., Клещарева Г. А. Современные требования к экспертам в области промышленной безопасности. // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры Материалы Всероссийской научно-методической конференции. (Оренбург, 23-25 января 2019 г.). - Оренбург, 2019. - С. 1345-1350.
