Комплексный подход к выявлению причин и механизмов разрушения стальных муфт НКТ

UDK: 622.276.5.05.004.6
DOI: 10.24887/0028-2448-2022-6-48-51
Ключевые слова: коррозионное растрескивание под нагрузкой, ферритная сталь, рентгеноструктурный анализ (РСА), кристаллографическая текстура, анизотропия
Авт.: В.Д. Ситдиков (ООО «РН-БашНИПИнефть»), д.ф.-м.н., А.А. Николаев (ООО «РН-БашНИПИнефть»), А.К. Макатров (ООО «РН-БашНИПИнефть»), к.т.н., А.В. Малинин (ООО «РН-БашНИПИнефть»), к.т.н., И.М. Филяева (ООО «РН-БашНИПИнефть»), И.В. Миронов (ООО «РН-БашНИПИнефть»)

Представлены результаты работ, проведенных в ООО «РН-БашНИПИнефть» в области исследования микроструктуры, кристаллографической текстуры, уровня и анизотропии прочностных свойств трубопроводной стали, комплексный анализ которых позволяет установить причины и механизмы разрушения стальных муфт НКТ. Предложено совместное применение методов растровой электронной микроскопии (РЭМ), рентгеноструктурного анализа (РСА), рентгенфлуоресцентного анализа и компьютерного моделирования. В результате сравнительного анализа полученных данных о внутреннем строении стали в подверженных коррозии областях, выявлены механизмы и причины разрушения. Методом РЭМ в результате обследования характера излома и микротрещин, определения размера и типа неметаллических включений, среднего размера и взаимной ориентации зерен стали, элементного состава продуктов коррозии, установлено разрушение муфты НКТ по механизму коррозионного растрескивания под напряжением (КРН). С использованием РСА показано, что в материале изготовленной методом формовки муфты НКТ преимущественная ориентация зерен в зоне излома и в свободной от трещины области существенно различается. В результате анализа процессов текстурообразования установлено, что в верхних слоях муфты НКТ, около зоны излома, имеются следы протекания процессов возврата и рекристаллизации, приводящие к локальному разупрочнению муфты НКТ при формовке. При этом обнаружены нарушения технологических режимов формовки, которые привели к формированию однородного типа кристаллографической текстуры, вплоть до половины толщины стенки муфты НКТ, что способствовало снижению устойчивости материала к распространению микротрещин. В других областях, где отсутствуют следы КРН, выявлено формирование различных типов кристаллографической текстуры вдоль всей толщины стенки муфты НКТ. Анализ текстурных коэффициентов и построения двумерных проекций контуров текучести показал относительно низкое значение предела текучести в области излома в направлении продольной оси муфты НКТ. Сделан вывод, что локальное разупрочнение материала, избирательно однородная кристаллографическая текстура по толщине стенки трубы, а также низкий уровень и сильная анизотропия прочностных свойств на внешней поверхности стенки, привели к появлению и распространению трещины вдоль продольной оси муфты НКТ, находящейся под давлением.

Список литературы

1. Коррозия внутрискважинного оборудования в сероводородсодержащих средах / В.Э. Ткачева, А.Н. Маркин, Д.В. Кшнякин [и др.] // Практика Противокоррозионной Защиты. ‒ 2021. – 26(2). – С. 7–15. – https://doi.org/ 10.31615/j.corros.prot.2021.100.2-1

2. Okyere M.S. Corrosion Protection for the Oil and Gas Industry: Pipelines, Subsea Equipment, and Structures. ‒ CRC Press, 2019. ‒ 186 p.

3. Медведева М.Л., Мурадов А.В., Прыгаев А.К. Коррозия и защита магистральных трубопроводов и резервуаров. ‒ М.: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2013. ‒ 250 с.

4. Kocks U.F., Tomé C.N., Wenk H.-R. Texture and Anisotropy. Preferred Orientations in Polycrystals and their Effect on Material Properties. ‒ Cambridge University Press, 1998. ‒ 688 р.

5. Raabe D., Lüucke K. Textures of ferritic stainless steels // Mater.Sci. Technol. ‒ 1993. ‒ No. 9. ‒ С. 302–312. ‒ https://doi.org/10.1179/mst.1993.9.4.302

6. Raabe D. Overview on basic types of hot rolling textures of steels // Steel research International. ‒ 2003. ‒ No. 74. – С. 327–337. ‒ https://doi.org/10.1002/srin.200300194

7. Microstructure and crystallographic structure of ferritic steel subjected to stress-corrosion cracking / V.D. Sitdikov, A.A. Nikolaev, G.V. Ivanov [et al.] // Letters on Materials. 2022. ‒ No. 12 (1). – C. 65–70. - https://doi.org/10.22226/2410-3535-2022-1-65-70.

8. Закономерности формирования текстуры в оболочечных трубах из ферритно-мартенситных сталей на разных этапах их изготовления / Ю.А. Перлович, М.Г. Исаенкова, П.Л. Доброхотов [и др.] // Вопросы Атомной Науки и Техники. Сер. Материаловедение и Новые Материалы. – 2017. № – 4 (91). – С. 74–83.


Внимание!
Купить полный текст статьи (формат - PDF) могут только авторизованные посетители сайта.