Пермские ученые научились защищать стальное оборудование от сероводорода
В нефтедобывающей, химической, металлургической и других отраслях часто применяется сталь 14Х17Н2. Ее используют при изготовлении компрессоров, лопаток турбин, валов, крепежных элементов, подшипников в машиностроении, ответственных деталей в химическом оборудовании. Изделия из этой стали работают в агрессивных средах и часто выходят из строя из-за коррозии, вызванной сероводородом. Особенно страдают детали, которые постоянно подвергаются нагрузке, например, штанговые глубинные насосы для добычи нефти. Ученые Пермского Политеха и специалисты компании «ЭЛКАМ-нефтемаш» разработали новый режим термической обработки, который позволит значительно повысить стойкость материала к разрушению даже в таких суровых условиях эксплуатации.
Статья опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение». Ключевое преимущество стали 14Х17Н2 – сочетание высокой прочности, устойчивости к коррозии и ударным нагрузкам. Благодаря этим свойствам ее также применяют в мостовых конструкциях для опорных узлов, в химических реакторах для деталей и разных отраслях, где приходится контактировать с кислотами.
Несмотря на все это, одной из главных причин поломок оборудования, работающего в агрессивной среде, по-прежнему остается сероводородная коррозия, приводящая к хрупким трещинам и разрушению. Особенно опасно сульфидное коррозионное растрескивание под напряжением – когда сталь разрушается одновременно из-за нагрузки и «отравления» сероводородом. Этот процесс может вызвать внезапное разрушение деталей.
– Раньше считалось, что для коррозионной защиты материала в H2S среде достаточно контролировать его твердость в процессе изготовления. Однако практика показала, что даже при соблюдении этого требования сталь 14Х17Н2 проявляет склонность к растрескиванию. Для повышения устойчивости к сульфидной коррозии ее подвергают специальной термообработке, режимы которой изначально зависят от цели.
Так, процесс закалки подразумевает сильный нагрев и быстрое охлаждение в масле, что делает сталь очень твердой, но хрупкой (как стекло). Отпуск – это повторный, но не такой сильный нагрев и такое же быстрое охлаждение в масле. Он смягчает структуру материала после закалки, – объясняет Андрей Кравченко, аспирант кафедры «Металловедение и термическая обработка металлов» ПНИПУ, начальник отдела технического контроля АО «ЭЛКАМ-нефтемаш».
Ученые Пермского Политеха и «ЭЛКАМ-Нефтемаш» провели серию экспериментов с разными режимами термической обработки образцов стали 14Х17Н2 и изучили, как меняются ее структура, механические свойства и стойкость к разрушению. Для этого испытали пять режимов, включая сложные многоступенчатые процессы с закалкой и отпуском.
– Мы проанализировали сталь после термообработки и выяснили, что главный секрет успешной устойчивости к коррозии — формирование особой микроструктуры стали: однородной матрицы с равномерно распределенными крупными карбидами (частицами). Образцы проверяли по международным стандартам – держали под напряжением 182 МПа (мегапаскалей) в растворе, предельно насыщенном сероводородом. Простое снижение твердости (режим № 2) не помогло, материал разрушается через 120 часов. Лучшие показатели у образцов после сложных режимов № 3 и 4. Они выдержали 720 часов испытаний без серьезного урона, – рассказывает Юрий Симонов, профессор, заведующий кафедрой «Металловедение и термическая обработка металлов» ПНИПУ, доктор технических наук.
Исследование показало, что для защиты стали от сульфидной коррозии важно не просто соблюдать требования по уровню твердости, а осторожно подбирать режимы термообработки, чтобы добиться оптимальной структуры с крупными частицами. Такая сталь выдерживает даже предельно агрессивные среды, что критически важно в нефтяной, химической и металлургической отраслях.
Метод термообработки, созданный учеными ПНИПУ совместно с инженерами «ЭЛКАМ-нефтемаш», уже готов к внедрению в серийное производство насосов и другого оборудования для работы в сложных условиях. В перспективе это поможет увеличить срок службы деталей, снизить аварийность в нефтедобыче и иных видах промышленности, а также адаптировать метод для других марок сталей.
Telegram 
Дзен 
VK После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
С помощью ускорителей ученые имитируют процессы, происходившие в первые мгновения жизни Вселенной. Так пытаются решить загадки наблюдаемой реальности: почему материи больше, чем антиматерии, состоят ли кварки из других частиц, как сохраняется барионное число. В этот раз анализ столкновений на коллайдере RHIC предоставил сильное свидетельство того, что барионное число переносится не кварками, а глюонной перемычкой внутри протонов.
Вполне возможно, что примерно 55 тысяч лет назад неандертальцы обитали гораздо южнее, чем считалось до сих пор. На то, что они могли приспособиться к жизни в условиях пустыни, указали каменные орудия, обнаруженные на Аравийском полуострове.
В черепах участников битв эпохи Средневековья часто находят отверстия квадратной формы, о происхождении которых спорят специалисты. Авторы нового исследования пришли к выводу, что такое повреждение — следствие смертельного удара по голове палицей.
Анализ почти 69 тысяч видов насекомых помог опровергнуть главенствующую теорию эволюции, которая полвека объясняла устройство колоний пчел, муравьев и ос. Исследователи выяснили, что общепринятый генетический фактор сам по себе не приводит к разделению труда, а настоящий секрет их коллективного выживания кроется в совсем других биологических чертах.
У любителей кофе выявили расхождение в уровнях тестостерона: одна форма этого гормона повышалась вместе с количеством выпитого, а другая, напротив, снижалась. Результат оказался особенно интересным на фоне изменений других показателей, связанных с обменом веществ и здоровьем сердца.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Остров Пекан недалеко от Мексиканского залива в Луизиане вскоре перейдет в собственность компании Илона Маска. Здесь будет новый космодром для Starship, почти в 20 раз больше, чем в Бока-Чике, где уже стоят две стартовых площадки. Уникальное местоположение позволит компании попытаться реализовать амбициозную цель о запуске миллиона низкоорбитальных спутников на орбиты, где сегодня находится подавляющее меньшинство спутников Земли.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно