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 Исследователи из МИЭМ ВШЭ и ИПКОН РАН разработали новую математическую модель мониторинга, которая позволяет фиксировать источник опасных подземных вибраций в реальном времени. Технология поможет снизить риск повреждения зданий, дорог и другой инфраструктуры рядом с карьерами и шахтами.
На севере Австралии живет паук с весьма необычными охотничьими повадками. Он возводит «конструкцию», которая работает как древнее метательное оружие. Добыча взлетает над землей, а потом запутывается в паучьей сети. Такая тактика охоты, по-видимому, применяется лишь по отношению к конкретному виду муравьев.
До недавних пор обмеление Каспия после 1991 года списывали на глобальное потепление. Авторы новой научной работы опровергли эту гипотезу: 63 процента падения уровня приходится на некий неизвестный фактор. Причем попытки выяснить его природу вряд ли можно назвать успешными.
Паразитические организмы иногда не учитывают, что сами могут оказаться целью паразита более высокого уровня. Сосредотачивая все свои силы на инфицировании и размножении, они остаются беззащитными перед агрессивным специализированным нахлебником.
Интригующие испытания высотного ракетного двигателя Raptor Vacuum для корабля Starship, верхней ступени сверхракеты Илона Маска, парадоксальны. Его работа на уровне моря уже сама по себе загадка. Ведь, по классическим представлениям, высотные двигатели на уровне моря корректно не работают. А сопло RaptorVAC на наземном стенде извергает реактивную струю без всяких признаков нарушения работы. Как такое может быть?
В нижних и верхних слоях Урана астрономы впервые зарегистрировали угарный газ и циановодород. Новые данные указали на то, что недра планеты могут быть значительно обогащены кислородом. Это открытие поможет разрешить давнюю загадку о том, сформировался ли Уран иначе, чем его ближайший сосед Нептун, или их образование шло по схожему сценарию.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
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