Выбор материалов для лейнирования насосно-компрессорных труб
- Authors: 1, 1, 1, 1
-
Affiliations:
- Самарский государственный технический университет
- Issue: Vol 1 (2023)
- Pages: 248-249
- Section: Нефтегазовое дело, нефтепереработка, нефтехимия
- URL: https://journals.eco-vector.com/osnk-sr2023/article/view/420273
- ID: 420273
Cite item
Full Text
Abstract
Обоснование. Одним из самых подверженных коррозии областей нефтегазовой отрасли являются материалы, из которых изготовлены насосно-компрессорные трубы. Статистические данные [1] показывают, что при производстве труб существует четыре вида технологических дефектов: окалина, стружка, обрезь технологическая и обрезь дефектов. Более 57 % составляет обрезь дефектов.
Существуют два вида дефектов: те, которые влияют на механическую нагрузку, и те, которые влияют на возможное образование коррозии. ГОСТ 31447-2012 «Трубы стальные сварные для магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов. Технические условия» [2] предусматривает наличие классификатора недопустимых дефектов, в то время как с помощью технологии лейнирования часть недопустимых дефектов становятся допустимыми при условии сохранения допуска по толщине стенки. К таким дефектам относятся внутренние раковины и сталеплавильная плена.
Цель — подобрать подходящий материал для лейнера насосно-компрессорных труб и исследовать его коррозионную стойкость.
Методы. Существуют различные методики снижения обрези дефектов в насосно-компрессорных трубах: это проведение операции нагрева в среде защитного газа или при использовании частичного вакуума, которая снижает количество окалины; увеличение частоты замены прошивного инструмента, которое уменьшает потери на дефекты; внедрение вспомогательных систем предиктовой (предсказательной) аналитики при производстве насосно-компрессорных труб, которые уменьшают количество дефектов. Но все эти методики требуют больших капитальных затрат. Нами была рассмотрена технология, направленная на снижение количества обрези при производстве, лишенная данного недостатка. Лейнирование — технология, основанная на использовании лейнера — внутренней вставки из нержавеющей стали по принципу «труба в трубе». Такая технология способствует уменьшению дефектов и появлению возможности использовать часть ранее отбракованных труб. Технология лейнирования представляет собой последовательность операций: вставку лейнера в исходную трубу, раздачу и окончательную запрессовку лейнера.
В качестве материала для будущего лейнера были выбраны следующие стали: AISI 316L, AISI 304, 35, 30ХГСА, 30Х3МФ, 20Х1. Затем проведены коррозионные испытания: статические — в условиях минерализованных водных растворов, насыщенных коррозионно-активными газами (жидкая фаза — 5 % раствор NaCl в воде, газовая фаза СО2 — 5 МПа, H2S — 1 МПа, N2 — 9 МПа, общее давление — 15 МПа, температура — 120 °С, длительность — 240 ч), и динамические — с такими же условиями в пределах циркуляционного контура.
Результаты. По результатам коррозионных испытаний наилучшим образом себя показали сплавы на основе хрома и никеля — сталь AISI 316L, которая соответствует российскому аналогу 03Х17Н14М3, а также сталь AISI 304L, которая соответствует российскому аналогу 08Х18Н10.
Выводы. Технология лейнирования позволяет сократить количество брака в насосно-компрессорных трубах. Выбранные стали подходят для изготовления лейнера и прошли коррозионные испытания.
Full Text
Обоснование. Одним из самых подверженных коррозии областей нефтегазовой отрасли являются материалы, из которых изготовлены насосно-компрессорные трубы. Статистические данные [1] показывают, что при производстве труб существует четыре вида технологических дефектов: окалина, стружка, обрезь технологическая и обрезь дефектов. Более 57 % составляет обрезь дефектов.
Существуют два вида дефектов: те, которые влияют на механическую нагрузку, и те, которые влияют на возможное образование коррозии. ГОСТ 31447-2012 «Трубы стальные сварные для магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов. Технические условия» [2] предусматривает наличие классификатора недопустимых дефектов, в то время как с помощью технологии лейнирования часть недопустимых дефектов становятся допустимыми при условии сохранения допуска по толщине стенки. К таким дефектам относятся внутренние раковины и сталеплавильная плена.
Цель — подобрать подходящий материал для лейнера насосно-компрессорных труб и исследовать его коррозионную стойкость.
Методы. Существуют различные методики снижения обрези дефектов в насосно-компрессорных трубах: это проведение операции нагрева в среде защитного газа или при использовании частичного вакуума, которая снижает количество окалины; увеличение частоты замены прошивного инструмента, которое уменьшает потери на дефекты; внедрение вспомогательных систем предиктовой (предсказательной) аналитики при производстве насосно-компрессорных труб, которые уменьшают количество дефектов. Но все эти методики требуют больших капитальных затрат. Нами была рассмотрена технология, направленная на снижение количества обрези при производстве, лишенная данного недостатка. Лейнирование — технология, основанная на использовании лейнера — внутренней вставки из нержавеющей стали по принципу «труба в трубе». Такая технология способствует уменьшению дефектов и появлению возможности использовать часть ранее отбракованных труб. Технология лейнирования представляет собой последовательность операций: вставку лейнера в исходную трубу, раздачу и окончательную запрессовку лейнера.
В качестве материала для будущего лейнера были выбраны следующие стали: AISI 316L, AISI 304, 35, 30ХГСА, 30Х3МФ, 20Х1. Затем проведены коррозионные испытания: статические — в условиях минерализованных водных растворов, насыщенных коррозионно-активными газами (жидкая фаза — 5 % раствор NaCl в воде, газовая фаза СО2 — 5 МПа, H2S — 1 МПа, N2 — 9 МПа, общее давление — 15 МПа, температура — 120 °С, длительность — 240 ч), и динамические — с такими же условиями в пределах циркуляционного контура.
Результаты. По результатам коррозионных испытаний наилучшим образом себя показали сплавы на основе хрома и никеля — сталь AISI 316L, которая соответствует российскому аналогу 03Х17Н14М3, а также сталь AISI 304L, которая соответствует российскому аналогу 08Х18Н10.
Выводы. Технология лейнирования позволяет сократить количество брака в насосно-компрессорных трубах. Выбранные стали подходят для изготовления лейнера и прошли коррозионные испытания.
About the authors
Самарский государственный технический университет
Email: gudiminko00@mail.ru
студентка, группа 1-ФММТ-22ФММТ-106М, факультет машиностроения, металлургии и транспорта
Russian Federation, СамараСамарский государственный технический университет
Email: den_andriyas@mail.ru
студент, группа 1-ФММТ-22ФММТ-106М, факультет машиностроения, металлургии и транспорта
Russian Federation, СамараСамарский государственный технический университет
Email: azatekst@gmail.com
студент, группа 1-ФММТ-22ФММТ-106М, факультет машиностроения, металлургии и транспорта
Russian Federation, СамараСамарский государственный технический университет
Author for correspondence.
Email: mtm.samgtu@mail.ru
научный руководитель, кандидат технических наук, доцент
Russian Federation, СамараReferences
- Кейс по сокращению расхода металла при производстве бесшовных труб: «Ни грамма в обрезь»; Май 19–20, 2022; Каменск-Уральск. Каменск-Уральск, 2022. 20 с.
- ГОСТ 31447-2012. Трубы стальные сварные для магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефте-продуктопроводов. Технические условия (с Поправкой). Москва: Стандартинформ, 2013. 38 с.
Supplementary files
