Введение
1 Объекты и методы исследований 17
1.1 Объекты исследований 17
1.2 Методы испытаний и исследований 20
1.2.1 Лабораторные коррозионные испытания 20
1.2.2 Промысловые испытания 32
1.2.3 Методы исследований 39
Выводы 46
2 Обеспечение высокой стойкости сталей в сероводородосодержащих средах 47
2.1 Коррозионно-механическое разрушение сталей в H2S содержащих средах. Состояние вопроса, методы решения и задачи исследований 47
2.1.1 Наводороживание и нахождение водорода в сталях 47
2.1.2 Изменение механических свойств при наводороживании 52
2.1.3 Механизмы и модели развития водородного разрушения 54
2.1.4 Влияние свойств стали (микроструктура, состав, механические свойства) на развитие коррозионного растрескивания в H2S - содержащих средах 56
2.1.5 Влияние вида, количества, распределения и формы металлических включений на зарождение и развития водородного растрескивания 61
2.2 Модифицирование в производстве трубных сталей 62
2.2.1 Влияние модифицирования РЗМ на механические и коррозионные свойства сталей 63
2.2.2 Влияние комплексного (РЗМ+силикокальций) модифицирования на свойства трубных сталей 67
2.3 Влияние сульфидных включений и микролегирования ванадием на зарождение и развитие водородной повреждаемости в H2S содержащих средах 70
2.3.1 Объекты и методики исследования 70
2.3.2 Влияние количества и геометрии сульфидов на повреждаемость в НгБ-содержащих средах 75
2.3.3 Влияние микролегирования ванадием на повреждаемость стали с НгБ-содержащих средах 80
2.3.4 Повреждаемость сталей с округлыми оксисульфидными включениями в сероводородсодержащих средах 81
2.3.5 Сравнение процессов развития повреждаемости при лабораторном моделировании (испытание на СКРН) и эксплуатации труб в нефтепромысловых средах с высоким содержанием H2S 88
2.4 Разработка стали с высокими механическими свойствами и стойкостью в нефтепромысловых средах, насыщенных 99
2.4.1 Технология термической обработки труб из стали 13ХФА 99
2.5 Влияние комплексного модифицирования (РЗМ + кальций) на механические и коррозионные свойства стали 13ХФА 113
2.5.1 Влияние модифицирования РЗМ на изменение структуры и свойств 116
2.5.2 Влияние модифицирования РЗМ на коррозионные свойства стали 13ХФА 118
Выводы 120
3 Обеспечение высокой стойкости сталей к углекислотной коррозии 123
3.1 Коррозионно-механическое разрушение оборудования в нефтепромысловых С02 -содержащих средах. Состояние вопроса, методы решения и задачи исследований 123
3.1.1 Факторы, определяющие интенсивность углекислотной коррозии 125
3.2 Влияние состава и структуры стали на стойкость к углекислотной коррозии 139
3.2.1 Термообработка и структура исследуемых сталей 139
3.2.2 Процессы и продукты С02 - коррозии 145
3.2.3 Влияние неметаллических включений на зарождение и интенсивность углекислотной коррозии 155
3.2.4 Стойкость сталей к СКРН 159
3.2.5 Выбор состава базовой стали 159
3.3 Связь структурного состояния с механическими и коррозионными свойствами стали 15Х5М 161
3.3.1 Фазовые и структурные превращения стали 15Х5М 162
3.3.2 Влияние термической обработки на механические свойства 176
3.3.3 Влияние термической обработки на коррозионные свойства 178
Выводы 180
4 Разработка сталей повышенной прочности и коррозионной стойкости в нефтепромысловых средах 182
4.1 Анализ состояния вопроса и задачи исследований 182
4.2 Получение сталей с высоким уровнем прочностных и пластических свойств 184
4.2.1 Влияние примесей на механические свойства 184
4.2.2 Влияние ликвационной неоднородности состава и строения трубных заготовок и готовых труб 187
4.2.3 Структурное обеспечение сочетания высоких прочностных и пластических свойств 190
4.3 Обеспечение коррозионной стойкости сталей в агрессивных нефтепромысловых средах 208
4.3.1 Влияние H2S на коррозионную повреждаемость в С02-содержащих средах 209
4.3.2 Влияние С02 на водородное охрупчивание и сульфидное коррозионное растрескивание под напряжением в H2S-содержащих средах 211
4.3.3 Бактериальная коррозия нефтегазопроводных систем 212
4.4 Разработка стали повышенной прочности и коррозионной стойкости в средах с высоким содержанием С02 216
4.4.1 Выбор состава стали 216
4.4.2 Формирование структуры и свойств стали 15Х5МФБЧ при термообработке 218
4.4.3 Лабораторные и промысловые испытания НКТ из стали 35Г2 и ЗОХМА (объекты сравнения) в средах с высоким содержанием С02 229
4.4.4 Коррозионные свойства металла труб из стали 15Х5МФБЧ 239
4.4 Разработка стали повышенной прочности и коррозионной стойкости в агрессивных нефтепромысловых средах для изготовления нефтегазопроводных труб 247
4.4.1 Общий подход к разработке новой стали для нефтегазопроводных труб 247
4.4.2 Базовая сталь 08ХМФА и её промысловые испытания 248
4.4.3 Разработка новой стали 08ХМФБЧА 253
4.5 Научные основы разработки сталей повышенной прочности, коррозионной стойкости и технологий производства труб 268
4.6 Основы выбора материала стальных труб, работающих в коррозионно-активных нефтепромысловых средах 279
Выводы 283
Заключение 284
Список литературы 288
Приложение А. Разработанные методики испытаний 315
Приложение Б. Разработанные технические условия 320
Приложение В. Акты испытаний 346
Приложение Г. Расчет экономического эффекта от внедрения 353
Приложение Д. Использование результатов работы 359
