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 Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Британские палеонтологи установили, что самый первый окаменелый фрагмент динозавра, когда-либо найденный в Антарктиде, принадлежал титанозавру. Эта группа длинношеих ящеров-завроподов включает в себя самых огромных сухопутных существ, когда-либо ходивших по земле.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
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.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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