Исследование влияния механических факторов на процессы водородного охрупчивания низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Изучение методов прогнозирования скорости развития трещин в оборудовании и трубопроводе, подверженных действию сероводорода.
Аннотация к работе
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУП «ИПТЭР») доктор технических наук, профессор Официальные оппоненты: - доктор технических наук Защита диссертации состоится 27 июня 2008 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» по адресу: 450055, г.Обеспечение безопасности эксплуатации нефтегазового оборудования и трубопроводов в последние годы становится все более актуальным. Как интенсификация технологических процессов, определяющая увеличение рабочих давлений, температурных колебаний, и высокая коррозионная активность среды, так и изменение химического состава перерабатываемого продукта ухудшают условия эксплуатации нефтегазового оборудования и трубопроводов и приводят к значительному снижению их безопасности. Острота проблемы обеспечения безопасности трубопроводов и оборудования для добычи и переработки нефти и газа усугубляется присутствием в добываемых средах агрессивных компонентов, в частности сероводорода. Основная особенность сероводородных сред - это способность вызывать сероводородное коррозионное растрескивание под напряжением (СКРН) и водородное (водородиндуцированное) растрескивание (ВИР) сталей, склонных к этим видам разрушения. Транспортировка нефти с месторождений «Тенгиз» и «Карачаганак» по трубопроводу ОАО «Каспийский трубопроводный консорциум», большая часть которого проходит по территории России, может оказать серьезное влияние на механические и коррозионные свойства труб вследствие наличия в ней сероводорода даже в допустимых по ТУ количествах.Способность товарной нефти Тенгизского месторождения привести к разрушению труб по механизму сероводородного коррозионного растрескивания под напряжением и водородного расслоения металла при соблюдении требований к содержанию в ней сероводорода и воды представляется маловероятной, но не исключается. Как следует из графика, стационарный ток проникновения водорода Іст при коррозии в растворе NACL в 5…10 раз больше, чем при коррозии в нефти, что свидетельствует об ингибирующем влиянии нефти. При анализе зависимости значений тока проникновения водорода от времени (рисунок 1) для концентраций H2S 30 и 100 ррм в нефти (что соответствует 10 и 30 ppm H2S в растворе NACL) обращает на себя внимание тот факт, что уже при концентрации H2S в нефти 100 ррм процесс наводораживания приобретает опасный характер. Проведенные эксперименты показали следующее: 1) значения скорости диффузии водорода при содержании сероводорода в нефти до 10 ррм находятся в области пренебрежимо малой опасности водородиндуцированного растрескивания металла; 2) при повышении концентрации сероводорода в нефти до 50 ррм значения скорости диффузии водорода переходят в область незначительной опасности водородиндуцированного растрескивания металла; 3) повышение концентрации сероводорода до 100 ррм приводит к предельным значениям области умеренной опасности водородного разрушения; 4) стационарный ток проникновения водорода Іст при коррозии в растворе NACL в 5…10 раз больше, чем при коррозии в нефти, что свидетельствует об ингибирующем влиянии нефти. С целью оценки влияния нефти, содержащей сероводород в концентрациях, превышающих допустимые по техническим условиям, на наводораживание стали были испытаны нефти, содержащие до 1000 ррм сероводорода, и водные 1 %-ные растворы NACL с концентрацией сероводорода до 2000 ррм (рисунки 1-4).Показано, что степень водородного охрупчивания экспоненциально возрастает в зависимости от отношения шарового тензора к девиатору напряжений. водородный сталь трубопровод сероводород Выявлены и описаны основные закономерности изменений механических факторов охрупчивания малоуглеродистых и низколегированных сталей, обусловленных явлениями механического стеснения деформаций и старения, а также степенью напряженности конструктивных элементов оборудования и трубопроводов. Разработана и внедрена система коррозионного мониторинга нефтегазового оборудования и трубопроводов, представляющая собой совокупность технических, методических, программных средств, а также организационных мероприятий по планированию и реализации мер предупреждения аварийности. Разработаны методы определения остаточного ресурса конструктивных элементов нефтегазовых объектов, позволяющие обеспечивать безопасные сроки их эксплуатации с учетом воздействия водорода и сероводорода и особенностей механических факторов охрупчивания металла. Проведена оценка эффективности переиспытаний нефтегазового оборудования и трубопроводов, работающих под воздействием водород-и сероводородсодержащих сред.