ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Изменение свойств материалов, контактирующих с сероводородсодержащими средами из "Коррозия и защита оборудования сероводородсодержащих нефтегазовых месторождений" На работоспособность коммуникаций и оборудования сероводородсодержащих нефтегазовых месторождений существенное влияние оказывает степень наводороживания и коррозионного повреждения материала конструкций. В стали водород может находится в -междоузлиях кристаллической решетки в атомарном или ионизированном виде, в мик-ронесплошностях, где он молизуется, и в виде химических соединений с различными компонентами стали. Литературные данные указывают на отрицательное влияние водорода на механические свойства стали, однако отсутствует единое мнение о характере и степени изменений механических свойств в результате наводороживания. Предел текучести согласно одним данным уменьшается [46], согласно другим — повышается [45]. Предел прочности при поглощении водорода незначительно снижается [2, 45] и существенно уменьшается в результате наводороживания металла в сероводородных растворах [46, 193]. [c.85] Ударная вязкость стали при обычных температурах испытания в результате наводороживания резко падает и достигает минимальных значений при концентрации водорода 8. .. 20 мл/100 г металла [72]. [c.86] Существенно снижаются при проникновении водорода (в количестве более 2 мл/100 г ) пластические свойства стали — относительное удлинение и относительное сужение, причем изменение относительного сужения происходит наиболее интенсивно [45, 52]. Для стали после выдержки в растворе сероводорода 2000 ч при напряжениях, равных пределу текучести, снижение пластичности достигает более 50 % при отсутствии признаков образования вздутий или трещин, характерных для сульфидного растрескивания [247]. Показано [155], что уменьшение пластичности стали при насыщении водородом происходит почти целиком за счет сосредоточенной части деформации при сохранении равномерной деформации неизменной. [c.86] Значительное снижение пластичности свойств стали под действием водорода и напряжений называется водородной хрупкостью. Эффект водородной хрупкости проявляется максимально в интервале температур — 20 °С. .. -1-30 °С и зависит от скорости деформации [72]. Различают обратимую и необратимую водородную хрупкость. Охрупчивающее влияние водорода при содержаниях его до 8 — 10 мл/100 г в большинстве случаев — процесс обратимый, т.е. после вылеживания или низкотемпературного отпуска пластичность конструкции не слишком большого сечения восстанавливается вследствие десорбции водорода из металла. Обратимая хрупкость стали обусловливается в основном растворенным в кристаллической решетке водородом. Необратимая хрупкость зависит от содержания водорода в стали в молекулярном состоянии, агрегированного в коллекторах, где он находится под высоким давлением, вызывающим большие трехосные напряжения и затрудняющим пластическую деформацию стали. Пластические свойства металла при необратимой хрупкости не восстанавливаются даже после вакуумно -го отжига, в структуре стали происходят необратимые изменения [136, 171] образование трещин по границам зерен, где наблюдается преимущественное скопление водорода, и обезуглероживание стали. [c.86] При больших содержаниях водорода в стали, более 10. .. 15 мл/100 г, в результате суммарного действия давления молекулярного водорода в порах и имеющихся в металле растягивающих напряжений возможно образование флокенов, расслоений и водородных трещин. Рост образовавшихся трещин при наводороживании стали происходит после снижения пластичности металла до определенной минимальной величины [46, 193]. [c.87] В наплавленном металле водород может присутствовать в молекулярном, атомарном и ионизированном виде. Большая часть водорода в процессе кристаллизации успевает выделиться из сварочной ванны, однако в наплавленном металле остается значительное количество водорода (14. .. 22 мл/100 г металла при сварке электродами с целлюлозным покрытием [179]), который диффундирует к поверхности, задерживаясь внутренними порами и неметаллическими включениями, мик-ронесплошностями по границам зерен и т.п. В процессе сварки 1/3 часть водорода из металла шва через границу сплавления поступает к моменту снижения температуры до 500 °С в околошовную зону на расстояние 1,2. .. 1,6 мм, поэтому максимум концентрации водорода будет смещаться к границе сплавления. При переходе зоны термического влияния из аустенита, в котором водород хорошо растворяется, в феррит, атомарный водород выбрасывается и собирается в неметаллических включениях, порах или микроструктурных дефектах, присутствующих в металле шва и зоне термического влияния, где он превращается в молекулярный водород, вызывающий образование трещин [155]. Вблизи окклюдирующих водород несплошностей (непроваров, подрезов и т.д.) резко повышается содержание водорода, так, в соединении, сваренном электродами с целлюлозным покрытием, на расстоянии 300 мкм от глубокого подреза концентрация водорода в 1,5 раза больше, чем в бездефектном участке [179]. Для предотвращения возникновения водородных трещин стремятся обеспечить максимальную диффузию водорода из сварного соединения путем применения предварительного подогрева кромок до 150. .. 200 °С и поддержания этой температуры до завершения первого прохода [179]. [c.87] Наводороживание стенок аппаратов с образованием расслоений размером до нескольких сот квадратных сантиметров происходит за период от нескольких недель до 6 лет, причем процесс наводороживания интенсифицируется в периоды, когда климатические условия способствуют увеличению конденсации влаги. При одинаковом химическом составе, структуре и механических свойствах металла водородное расслоение аппаратуры локализуется в местах концентрации растягивающих напряжений и повышенной агрессивности среды. Отмечается преимущественное образование пузырей в несплошностях металла (вытянутые вдоль проката строчечные включения, газовые раковины, микро- и макропустоты) и других дефектов, возникающих в процессе прокатки стали [72]. Пузыри в результате водородного расслоения металла образуются не только на внутренней, но иногда и на наружной поверхности аппаратов, изготовленных из стали 3, причем в подавляющем большинстве случаев они наблюдаются в нижней части аппаратов, где скапливается основная часть конденсационной воды [46]. [c.88] Таким образом, при эксплуатации коммуникаций и оборудования в условиях воздействия сероводородсодержащих сред возможно изменение коррозионно-механических свойств материалов, образование блистеров, расслоений и коррозионных трещин, вызывающих разрушение металлических конструкций. [c.89] Для исключения аварийных ситуаций и успешной эксплуатации конструкций необходимо применение эффективных методов оценки коррозионного состояния оборудования сероводородсодержащих месторождений. [c.89] Вернуться к основной статье