Наводнювання та опір корозійно-механічному руйнуванню маловуглецевих та низьколегованих сталей у середовищах з різним вмістом сірководню
Актуальність наукового напрямку досліджень
Проблема захисту матеріалів конструкцій від агресивного впливу зовнішніх факторів - одна з найактуальніших для сучасного матеріалознавства. У високорозвинутих країнах економічні збитки від корозії складають до 2…4 % валового національного продукту, а непрямі сягають мільярди доларів. Більше половини цих витрат припадає на нафтогазовидобувну та переробну промисловість. Найагресивніший компонент у складі видобувних продуктів є сірководень, який збільшує швидкість корозії сталей та сприяє їх інтенсивному наводнюванню та окрихченню.
Згідно із міжнародними стандартами дослідження сталей та сплавів для роботи нафтогазовидобувній галузі та нафтопереробній галузях проводять у розчині NACE (5 % NaCl + 0,5 % CH3COOH, насичення H2S, температура 24±3 С). Для нафтогазовидобувного обладнання результати таких досліджень ставлять підвищені вимоги до вибору матеріалів В Україні вміст сірководню у видобувних продуктах не перевищує 3%. Його виявлено у 10 нафтогазових родовищах західного нафтогазоносного регіону і у 19 – східного. Високі концентрації виявлено у Мареницькому, Малогорожанському, Степному і Західно-Харківцівському родовищах. Однак, на таких родовищах не обов’язково використовувати нафтогазовидобувне обладнання у сірководневому виконанні з високовартісних конструкційних сталей.
Упродовж останніх років інтенсивно розвивається видобуток нафти і газу на шельфі Чорного моря, для чого використовують дороговартісне унікальне обладнання. Специфіка експлуатації маталоконструкцій в Чорному морі полягає у агресивності морського середовища та наявності в придонному і глибоководному шарах сірководню. Тому встановлення можливості використання сталей вітчизняного виробництва із значно нижчими вимогами до хімічного складу та механічних властивостей є актуальним завданням, вирішення якого сприятиме розробленню заходів для належної роботоздатності обладнання за наявності сірководню.
Метою роботи є встановлення закономірностей впливу концентрації сірководню на корозію, наводнювання та опір корозійно-механічному руйнуванню сталей за тривалого часу експозиції.
Зміст та основні завданнями роботи
В результаті виконання роботи будуть поглиблені знання про закономірності корозійних процесів у сірководневих середовищах низьких концентрацій і їх вплив на наводнювання сталей. Буде встановлено хімічний склад сформованих сульфідних поверхневих плівок на поверхнях сталей залежно від вмісту у хлоридно-ацетатних середовищах сірководню. Буде визначено схильність сталей 20 і 17Г1СУ до корозійно-механічного руйнування залежно від концентрації сірководневих середовищах та встановлено основні фактори, що її визначають. На основі отриманих результатів буде встановлено взаємозв’язок між опірністю корозійному розтріскуванню маловуглецевих і низьколегованих сталей та ступенем їх наводнювання і корозійним пошкодженням в сірководневих середовищах різної концентрації. Це дасть можливість науково-обгрунтовано рекомендувати використання дані сталі для належної роботоздатності устаткування в нафтогазових родовищах.
Завдання роботи:
Дослідити корозійно-електрохімічні властивості маловуглецевої ст.20 та низьколегованої 17Г1СУ сталей в сірководневих середовищах концентрацією 100, 500 і 1500 мг/дм3.
Встановити залежність ступеня наводнювання сталей 20 і 17Г1СУ від часу дії сірководневих середовищ концентрацією 100…1500 мг/дм3.
Експериментально вивчити та встановити хімічний склад сульфідів заліза та їх вплив на корозійно-електрохімічні процеси у сірководневих середовищах за тривалої експозиції.
Очікувані результати
В результаті виконання проєкту буде вивчено корозійні, корозійно-механічні та корозійно-електрохімічні властивості конструкційних сталей у хлорид-ацетатних розчинах з різною концентрацією сірководню. Для забезпечення високого рівня робіт будуть використані методи_вакуумної екстракції водню за підвищених температур, метод Деванатана–Стахурського для досліджень проникливості водню; дослідження корозійного розтріскування у сірководневих розчинах різної концентрації, а також рентгеноструктурний та металографічний аналізи, циклічна вольтамперометрія. Одержані результати нададуть можливість використовувати сталі вітчизняного виробництв, розширенню промислових потужностей підприємств України, які спеціалізуються на виготовленні фонтанної та запірної арматури, газоперекачувальних агрегатів та установок комплексної підготовки газів.
Загальна кількість публікацій колективу авторів за темою наукового проєкту за останні 5 років – 24:, 18 наукових статей (з них 11 у Scopus, WoS), 4тези доповідей на міжнародних конференціях, 2 патенти.
Summary (up to 2 pages)
Project title
Scientific institution
Name of the project leader, name of performers
1. Relevance of the scientific direction of research
2. The purpose of the work
3. Content and main tasks of the work
4. Expected results
The total number of publications of the team of authors on the research project for the last 5 years - ___: __ monographs / textbooks, __ scientific articles (including __ in Scopus, WoS), ___ abstracts of reports at international conferences, __ patents.
Список публікацій за останні 5 років керівника і виконавців за тематикою наукового проєкту. (найвагоміші, до 1 стор.)