Новости

 

 

Понять, улучшить, применить

 

НИЦ «Курчатовский институт» - ЦНИИ КМ «Прометей» принял активное участие в международной конференции «Коррозия в нефтегазовой отрасли», которая прошла в Научно-исследовательском корпусе Санкт-Петербургского Политехнического университета Петра Великого 22-24 мая 2019 года.

 

 

 

Сотрудники нашего института представили вниманию коллег шесть докладов, каждый из которых стал результатом коллективной работы.

 

Опыт применения одного из наиболее эффективных современных методов предотвращения коррозии был рассмотрен в докладе начальника сектора кандидата технических наук Олега Ставицкого «Электрохимическая защита от коррозии в морской воде объектов нефтегазовой отрасли, в том числе, эксплуатирующихся в арктическом бассейне».

 

За многолетнюю практику работы в области защиты от морской коррозии в НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей» изучены и установлены оптимальные параметры катодной поляризации, при которых обеспечивается защита от всех видов коррозионных разрушений всех применяемых металлических материалов и их сварных соединений, а также разработаны средства систем электрохимической протекторной и катодной защиты.

 

В части протекторной защиты созданы высокоэффективные алюминиевые, цинковые и магниевые протекторные сплавы, разработаны конструкции унифицированных протекторов и системы протекторной защиты. Например, браслетные протекторы из алюминиевых протекторных сплавов с повышенной анодной активностью марки АП4Н и АП4НМ со сроком службы до 50 лет применяются для защиты от коррозии подводных трубопроводов для транспортировки нефти и газа. Взрывобезопасные протекторы из цинкового сплава марки ЦП1 широко применяются для защиты от коррозии судовых балластных и грузобалластных танков, нефтяных резервуаров, а также внутренней поверхности трубопроводов большого диаметра транспортирующих морскую воду.

 

Для систем катодной защиты от коррозии созданы новые анодные материалы и аноды с нерастворимыми платино-ниобиевыми рабочими электродами, не требующие возобновления в течение всего срока службы объектов нефтегазовой отрасли, в том числе эксплуатирующихся в ледовых условиях Арктики. Так, например, новые ледостойкие платино-ниобиевые аноды обеспечили возможность применения катодной защиты от коррозионно-эрозионных разрушений корпусов морской ледостойкой стационарной платформы «Приразломная» и атомного ледокола «50 лет Победы».

 

Для контроля эффективности электрохимической защиты в процессе эксплуатации объектов морской техники и использования в качестве датчиков управляющего сигнала автоматического управления работой систем катодной защиты разработаны хлорсеребряные электроды сравнения пористого типа, которые применяются во всех системах катодной защиты и в системах регулируемой протекторной защиты.

 

Применение разработанных в НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей» средств и систем электрохимической защиты от коррозии позволяет получить и сохранить заданные тактико-технические характеристики объектов нефтегазовой отрасли и обеспечить их долговременную и надежную эксплуатацию.

 

Доклад «Прогнозирование сопротивляемости сталей коррозионному растрескиванию в морской воде на базе комплекса ускоренных испытаний и структурных исследований» представила начальник сектора кандидат технических наук Светлана Мушникова.

 

Коррозионное растрескивание под напряжением (КРН) остается одним из самых трудно предсказуемых и наиболее опасных видов разрушения средне- и высоколегированных сталей в морской воде, несмотря на значительные достижения в способах выявления и объяснения механизмов КРН. При этом адекватная оценка склонности к растрескиванию базируется на создании эффективных методик испытаний, моделирующих критические условия эксплуатации и включающих различные варианты схем нагружения и типы образцов.

 

В работе представлены результаты стойкости к КРН в хлоридных растворах сталей различных структурных классов, выполненные по разработанной в НИЦ «Курчатовский институт» - ЦНИИ КМ «Прометей» методике испытаний методом консольного изгиба со ступенчато возрастающей нагрузкой образцов типа Шарпи (с предварительно выращенной трещиной). Критериальная оценка по показателю стойкости к КРН подтверждена сопоставлением результатов лабораторных испытаний с исследованием случаев коррозионно-механического разрушения судостроительных конструкций в реальных условиях эксплуатации.

 

Предложен новый подход к оценке склонности к КРН нержавеющих сталей аустенитного класса в морских условиях. По результатам комплексных испытаний выявлены особенности структурно-фазового состава сталей, отрицательно влияющие на стойкость к растрескиванию.

 

Ведущий инженер Ольга Парменова выступила с докладом «Разработка новых подходов к исследованию стойкости к питтинговой коррозии нержавеющих сталей, полученных при селективном лазерном плавлении».

 

Преимущества применения аддитивных технологий, включая селективное лазерное плавление (СЛП), обусловлены возможностью мелкосерийного производства изделий сложной геометрической формы с замкнутыми внутренними полостями без проведения дополнительных подготовительных и технологических операций (изготовления литейной оснастки, фрезеровки и т.д.). При этом развитие компонентной базы - порошковых материалов из нержавеющих сталей - определяет перспективы получения СЛП-изделий трубопроводной арматуры для судостроения, химической и нефтегазовой промышленности. Очевидно, что наряду с комплексом механических свойств необходимо обеспечить высокую коррозионную стойкость СЛП-материалов.

 

Известно, что нержавеющие стали подвержены питтинговой коррозии (ПК) в морской воде. На стойкость к ПК влияет как химический состав стали, так и состояние ее поверхности. Дефекты различного происхождения на поверхности металла являются предпочтительными местами зарождения питтингов. При этом характерной особенностью получаемых СЛП-сталей является сильно развитая поверхность, наличие пор, а также литая структура.

 

В докладе были приведены результаты сравнительных исследований коррозионной стойкости ряда нержавеющих сталей, изготовленных традиционными способами и методом СЛП, в исходном состоянии, а также с последующей термической и механической обработкой. Обнаружено, что легирование хромом и молибденом положительно влияет на стойкость к ПК как для сталей, изготовленных традиционным способом, так и для СЛП-материалов. Проведение термической обработки (аустенитизации) повышает стойкость к ПК нержавеющих СЛП-сталей – образцы имеют наименьшие коррозионные потери по сравнению с образцами в исходном состоянии или после механической зачистки.

 

Исследования топографии поверхности образцов СЛП-сталей после коррозионных испытаний, выполненные на лазерном конфокальном микроскопе показали, что повышение удельной мощности луча лазера приводит к получению более развитой поверхности СЛП-образцов и большему количеству пор, что отрицательно сказывается на коррозионных свойствах металла. Рекомендовано при оценке и прогнозировании коррозионной стойкости СЛП-сталей учитывать показатели пористости.

 

Еще один аспект проблемы представил начальник лаборатории кандидат технических наук Кирилл Садкин в докладе «Проблемы оценки скорости роста коррозионно-усталостной трещины в сварных конструкциях из высокопрочных сталей».

 

Высокопрочные свариваемые стали применяются, в первую очередь, для изготовления корпусных конструкций глубоководной техники. Для них характерно нагружение преимущественно сжимающими нагрузками в малоцикловой области. Рост усталостных трещин в таких условиях обусловлен наличием остаточных сварочных напряжений, возникающих при многопроходной сварке. Расчеты усталостной прочности сварных соединений, работающих в малоцикловой области должны базироваться в том числе на оценках скорости роста трещин, вносящих существенный вклад в суммарный ресурс конструкции. Проблемами таких оценок является необходимость учета низкой частоты нагружения в коррозионной среде при определении базовых характеристик материала. Это является следствием возможного существенного вклада в разрушение механизма коррозионного растрескивания под напряжением (КРН). В сообщении рассмотрены методологические аспекты оценки характеристик сопротивляемости высокопрочных сталей и их сварных соединений развитию коррозионно-усталостных повреждений с учетом возможного вклада разрушения по механизму КРН.

 

Специфике защиты от коррозии титановых сплавов были посвящены два доклада. «Повышение коррозионной стойкости титановых сплавов для теплообменного оборудования, работающего в экстремальных условиях эксплуатации» рассмотрела ведущий инженер Юлия Малинкина.

 

Отмечено, что НИЦ «Курчатовский институт» - ЦНИИ КМ «Прометей» занимается разработкой титановых сплавов для морской техники, начиная с 60-х годов прошлого века. За этот период в институте разработаны специализированные титановые сплавы для корпусов, судовой энергетики и судового машиностроения, которые нашли широкое применение в ряде отраслей.

 

Для гражданской морской техники в институте проводятся исследования по разработке новых титановых сплавов с повышенной коррозионной стойкостью на основе катодного модифицирования элементами платиновой группы для оборудования, работающего в экстремальных условиях эксплуатации при добыче углеводородов на арктическом морском шельфе и для теплообменного оборудования.

 

В докладе описаны разработки новых коррозионностойких сплавов, легированных рутением и палладием, а также технология изготовления холоднодеформированных труб из этих сплавов. Представлены результаты коррозионных испытаний полуфабрикатов из новых сплавов в коррозионных средах при повышенных температурах.

 

Видению будущего был посвящен доклад ведущего инженера Натальи Третьяковой «Коррозионно-механическая прочность морских псевдо-альфа сплавов титана для перспективной оффшорной техники».

 

Сегодня НИЦ «Курчатовский институт» - ЦНИИ КМ «Прометей» выполняет перспективные работы, цель которых - расширение сфер применения титановых сплавов в гражданском судостроении, атомной энергетике и оффшорной технике. Титановые сплавы отличает исключительно высокая коррозионная стойкость в природных агрессивных средах. По удельной прочности они превосходят коррозионностойкие материалы, традиционно применяемые в морских условиях. Помимо высокой удельной прочности и коррозионной стойкости титан обладает высокой пластичностью, хорошей свариваемостью, низким коэффициентом температурного расширения, немагнитностью и отсутствием хладноломкости, что позволяет применять его в создании изделий, конструкций и образцов новой техники, работающих в экстремальных условиях, в том числе систем и оборудования для освоения нефтегазовых месторождений на шельфе.

 

Широкое применение в ответственных конструкциях, работающих в морской воде, получили, разработанные в ЦНИИ КМ «Прометей», титановые псевдо-альфа-сплавы марок ПТ-3В, 5В и 37. В докладе представлены результаты оценки коррозионной стойкости и коррозионно-механической прочности традиционно применяемых в морской технике титановых псевдо-альфа-сплавов, а также результаты исследования влияния микролегирования их рутением и разработки режимов термической обработки титановых псевдо-альфа-сплавов с добавкой рутения для выявления структуры, обеспечивающей наилучшую коррозионную стойкость. Так формируется видение материалов ближайшего будущего, которые обеспечат новый уровень характеристик морской техники.

 

Сайт конференции «Коррозия в нефтегазовой отрасли» 2019:  http://corrosionrussia.org/ru/about/