RU2235309C1 - Способ коррозионных испытаний сталей - Google Patents
Способ коррозионных испытаний сталей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2235309C1 RU2235309C1 RU2003135197/28A RU2003135197A RU2235309C1 RU 2235309 C1 RU2235309 C1 RU 2235309C1 RU 2003135197/28 A RU2003135197/28 A RU 2003135197/28A RU 2003135197 A RU2003135197 A RU 2003135197A RU 2235309 C1 RU2235309 C1 RU 2235309C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- corrosion
- steels
- hydrogen sulfide
- test
- steel
- Prior art date
Links
Landscapes
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Abstract
Изобретение относится к исследованию сопротивляемости материалов коррозии, может быть использовано для оценки коррозионной стойкости сталей и контроля качества изделий, в частности стальных труб нефтяного сортамента, предназначенных для эксплуатации в агрессивных средах, содержащих сероводород. Сущность способа заключается в том, что испытуемый образец подвергают в течение определенного времени воздействию агрессивной среды, определяют изменение массы образца и по нему судят о скорости коррозии. При этом образец выдерживают в насыщенном сероводородом водном растворе солей металлов до образования на его поверхности осадков сульфида железа. В агрессивную среду добавляют раствор соляной кислоты и выдерживают в этой среде в течение 24-48 часов. При определении скорости коррозии время выдержки испытуемого образца в агрессивной среде считают с момента добавления в эту среду раствора соляной кислоты. Технический результат изобретения заключается в повышении информативности и достоверности способа коррозионных испытаний для широкой номенклатуры сталей в сероводородсодержащей среде. 2 табл.
Description
Изобретение относится к исследованию сопротивляемости материалов коррозии и может быть использовано для оценки коррозионной стойкости сталей и контроля качества изделий, в частности стальных труб нефтяного сортамента, предназначенных для эксплуатации в агрессивных средах, содержащих сероводород.
Известен способ коррозионных испытаний сталей, работающих в контакте с сероводородом, согласно которому испытуемые образцы в течение определенного времени подвергают воздействию агрессивной среды, представляющей собой водный раствор органической труднорастворимой или нерастворимой кислоты и хлорида щелочного металла, который в процессе испытаний продувают сероводородом до насыщения (авторское свидетельство СССР №1381374, кл. G 01 N 17/00). При этом длительность испытаний по этому способу для обеспечения достоверности результатов должна составлять не менее 720 часов.
Наиболее близким к предлагаемому способу по совокупности существенных признаков является способ коррозионных испытаний сталей, заключающийся в том, что испытуемый образец стали взвешивают, затем в течение определенного времени подвергают воздействию агрессивной среды, удаляют с образца продукты коррозии, вновь взвешивают и по изменению массы образца судят о скорости коррозии (М.Н. Фокин и К.А. Жигалова. Методы коррозионных испытаний металлов. М.: Металлургия, 1986, с.11-17). Данный способ обычно применяют при наблюдении за протеканием коррозии малоуглеродистых сталей. Однако он не позволяет получить достоверных результатов при испытаниях в сероводородсодержащей среде, близких по своему химическому составу, а также коррозионно-стойких сталей. Как известно, одним из наиболее опасных видов коррозии является сульфидная коррозия стали, проистекающая в средах, содержащих воду и сероводород. Углеродистые стали в сероводородсодержащих средах подвергаются усиленной общей и локальной (язвенной, питтинговой) коррозии, насыщению водородом и охрупчиванию, водородному растрескиванию по всему объему, коррозионному растрескиванию под напряжением. Наличие сероводорода и влаги вызывает протекание на поверхности стали электрохимических процессов, в результате которых образуются продукты коррозии и водород, диффундирующий в объем металла. Поглощенный сталью водород может вызвать как рост в объеме металла внутренних трещин, так и коррозионное растрескивание металла под напряжением. Образование водородных трещин в приповерхностных объемах металла приводит к появлению приповерхностных вздутий, так называемых “блистерингов” или “травильных пузырей”. Влияние отдельных факторов на стойкость стали к тем или иным проявлениям сульфидной коррозии широко известно. Однако учесть влияние всех технологических факторов на стойкость стального изделия к сульфидной коррозии на стадии проектирования практически невозможно. Таким образом, как при освоении новых технологий, так и при периодическом контроле качества стальных изделий, предназначенных для эксплуатации в сероводородсодержащих средах, представляет интерес экспериментальная оценка их стойкости ко всем проявлениям сульфидной коррозии.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение информативности и достоверности способа коррозионных испытаний для широкой номенклатуры сталей в сероводородсодержащей среде.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе коррозионных испытаний сталей, по которому испытуемый образец подвергают в течение определенного времени воздействию агрессивной среды, определяют изменение массы образца и по нему судят о скорости коррозии, в отличие от прототипа при испытаниях в сероводородсодержащей среде испытуемый образец выдерживают в насыщенном сероводородом водном растворе солей металлов до образования на его поверхности осадков сульфида железа, после чего в агрессивную среду добавляют раствор соляной кислоты, выдерживают испытуемый образец в этой среде в течение 24-48 часов, а при определении скорости коррозии время выдержки испытуемого образца в агрессивной среде считают с момента добавления в эту среду раствора соляной кислоты.
Технический результат, получаемый при осуществлении предлагаемого изобретения, заключается в следующем. На первом этапе испытаний в процессе выдержки образцов в насыщенном сероводородом растворе солей происходят процессы насыщения стали водородом, образования на поверхности образца сульфида железа и растворения металла образца. При этом время выдержки образцов в этой агрессивной среде должно быть достаточным для образования плотной пленки сульфидов, покрывающей всю поверхность образца и имеющей черный цвет. Продолжительность выдержки на данном этапе зависит от содержания сероводорода в агрессивной среде. В результате насыщения стали водородом в образце образуются трещины водородного растрескивания. В случае, если трещины образуются вблизи поверхности, они могут сообщаться с испытательной средой. Образование приповерхностных трещин, не выходящих на поверхность, приводит к образованию приповерхностных вздутий металла (блистерингов), что происходит из-за скопления в трещинах водорода под большим давлением. При наличии в образце существенных остаточных напряжений в нем могут образовываться трещины сульфидного коррозионного растрескивания под напряжением. Если в образце образуются трещины, сообщающиеся с испытательной средой, то сульфиды образуются не только на поверхности образца, но и внутри трещин, в том числе и вблизи вершин трещин. Однако скорость коррозии в данной испытательной среде относительно мала и не позволяет корректно ранжировать стали. После добавления в агрессивную среду раствора соляной кислоты и дальнейшей выдержки образцов происходят следующие процессы: растворение образовавшихся на первой стадии испытаний сульфидов с образованием сероводорода, растворение металла образца и насыщение стали водородом в присутствии в испытательном растворе сероводорода. В результате насыщения стали водородом происходит дальнейшее растрескивание металла. В случае образования трещин, соединяющихся с поверхностью, площадь металла, контактирующего со средой, увеличивается и происходит более интенсивное растворение металла. При образовании приповерхностных вздутий или блистерингов происходит интенсивное растворение деформированного в области блистерингов металла, что провоцирует образование очагов локальной коррозии. Следовательно, металл, склонный к растрескиванию в сероводородсодержащей среде, будет растворяться интенсивнее, чем металл, стойкий к растрескиванию.
Таким образом, повышение достоверности оценки качества стального изделия достигается за счет того, что стали, склонные к проявлениям сульфидной коррозии, в результате испытаний по предлагаемому способу (в два этапа) теряют массу в большей степени, чем стали, стойкие к сульфидной коррозии. Предлагаемый способ позволяет оценить стойкость стали к воздействию коррозионно-активной сероводородсодержащей среды, моделирующей условия эксплуатации различных месторождений; проводить сравнительную оценку стойкости углеродистых марок стали с различной системой легирования к воздействию вышеуказанной среды; проводить сравнительную оценку стойкости марок сталей с близкой системой легирования; проводить сравнительную оценку стойкости идентичных марок сталей производства различных изготовителей к воздействию сероводородсодержащей среды; определять влияние параметров технологии производства стальных изделий на их стойкость к воздействию коррозионно-активной сероводородсодержащей среды, в том числе и таких параметров технологии, которые не могут быть учтены заранее при разработке нормативных документов. Кроме вышеуказанного, данный способ позволяет моделировать условия эксплуатации труб в скважинах после кислотной обработки последних.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Образцы стали, подготовленные в соответствии с ГОСТ 9.905-82, взвешивают на аналитических весах и размещают в испытательной емкости. Емкость герметизируют и продувают азотом для удаления кислорода. В отдельном герметичном сосуде готовят испытательный раствор заданного химического состава. В частности, для моделирования реальных условий эксплуатации нефтепромысловых труб на месторождениях Западной Сибири испытательная среда представляет собой водный раствор хлоридов натрия, кальция, магния со следующим содержанием ингредиентов, г/л: NaCl 17,0; CaCl2 2,0; MgCl2 0,2. Испытательный раствор продувается азотом, передавливается с помощью азота в испытательную емкость с образцами и насыщается сероводородом. Содержание сероводорода в испытательной среде определяется целями исследования: для регионов Западной Сибири, Коми содержание сероводорода в транспортируемой среде составляет 0,01-0,1 г/л, а для Поволжья, Татарии, Оренбургской области этот показатель составляет 0,3-0,4 г/л. Насыщение раствора сероводородом до концентрации 3,0 г/л позволяет ужесточить условия испытаний и используется при проведении исследовательских работ для оценки коррозионной стойкости новых марок стали или при освоении новых технологий производства стальных изделий.
Образцы выдерживают в данном растворе до образования на их поверхности сплошного плотного слоя продуктов коррозии - сульфидов железа, имеющего черный цвет. После образования на поверхности образцов сульфидов железа в емкость с образцами добавляют расчетное количество предварительно продутого азотом раствора соляной кислоты до содержания 2% в объеме раствора. Длительность испытаний после этого варьируется в зависимости от марки стали: для углеродистых сталей она составляет 24 часа, а для термообработанных, коррозионностойких сталей - 48 часов. Испытания продолжительностью менее 24 часов не позволяют получить достоверных результатов для близких по химическому составу сталей. Увеличивать продолжительность испытаний свыше 48 часов не имеет смысла, так как этого времени достаточно для ранжирования сталей различных марок. Во время испытания фиксируют такие параметры, как температура, рН раствора, концентрация сероводорода. По истечении времени испытаний образцы извлекают из емкости с испытательным раствором, промывают водой. Продукты коррозии удаляют с поверхности образцов в соответствии с ГОСТ 9.907-83. Образцы высушивают фильтровальной бумагой, промывают ацетоном для полного удаления влаги и вновь взвешивают. Скорость коррозии (К) каждого образца рассчитывают как отношение потери массы образца к исходной площади его поверхности и времени испытаний с момента добавления в агрессивную среду соляной кислоты:
K=(m0-m)/S·t,
где m0 - масса образца до проведения испытаний, г;
m - масса образца после удаления продуктов коррозии, г;
S - площадь поверхности образца, м2;
t - время испытаний, ч.
Как выше уже указывалось, скорость коррозии на первом этапе испытаний (до добавления в агрессивную среду раствора соляной кислоты) достаточна мала, поэтому исключение из расчета времени выдержки образцов в агрессивной среде до появления на их поверхности слоя сульфидов железа не вносит существенных погрешностей в оценку стойкости испытуемых сталей к сульфидной коррозии.
В таблицах представлены результаты испытаний, где в таблице 1 дан химический состав испытуемых сталей, в таблице 2 - скорость коррозии указанных сталей в вышеописанной агрессивной среде. Стали по вариантам 1-6 являются коррозионно-стойкими. Стали марок 12ГСБ, 09Г2С и 17Г1С выбраны в качестве образцов-свидетелей. Время испытаний после добавления в агрессивную среду раствора соляной кислоты составляло 48 часов.
Результаты испытаний хорошо коррелируются с данными, полученными при эксплуатации нефтепромысловых труб из указанных сталей на месторождениях Западной Сибири.
Предложенный способ коррозионных испытаний может быть использован для оценки стойкости стали к общей и локальной коррозии, стойкости стали к водородному растрескиванию, а также для оценки стойкости стали к коррозионному растрескиванию под напряжением, если изделие содержит существенные остаточные напряжения.
Claims (1)
- Способ коррозионных испытаний сталей, по которому испытуемый образец подвергают в течение определенного времени воздействию агрессивной среды, определяют изменение массы образца и по нему судят о скорости коррозии, отличающийся тем, что при испытаниях в сероводородсодержащей среде испытуемый образец выдерживают в насыщенном сероводородом водном растворе солей металлов до образования на его поверхности осадков сульфида железа, после чего в агрессивную среду добавляют раствор соляной кислоты, выдерживают испытуемый образец в этой среде в течение 24-48 ч, а при определении скорости коррозии время выдержки испытуемого образца в агрессивной среде считают с момента добавления в эту среду раствора соляной кислоты.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003135197/28A RU2235309C1 (ru) | 2003-12-03 | 2003-12-03 | Способ коррозионных испытаний сталей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003135197/28A RU2235309C1 (ru) | 2003-12-03 | 2003-12-03 | Способ коррозионных испытаний сталей |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2235309C1 true RU2235309C1 (ru) | 2004-08-27 |
Family
ID=33414787
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003135197/28A RU2235309C1 (ru) | 2003-12-03 | 2003-12-03 | Способ коррозионных испытаний сталей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2235309C1 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7589539B2 (en) | 2004-09-15 | 2009-09-15 | Bp Oil International Limited | Process for simulating the corrosive effects of refinery feedstocks on refinery metalurgy |
RU2516271C1 (ru) * | 2012-12-28 | 2014-05-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Способ испытания на сульфидную коррозию жаропрочных порошковых никелевых сплавов |
RU2554659C1 (ru) * | 2014-02-12 | 2015-06-27 | Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" (АО "ВМЗ") | Способ оценки коррозионной стойкости углеродистых и низколегированных трубных сталей и труб, изготовленных из них |
CN114441428A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-05-06 | 常州大学 | 一种金属材料硫化氢腐蚀实验装置 |
RU2778453C1 (ru) * | 2021-11-16 | 2022-08-19 | Акционерное общество "Научно-исследовательский производственный центр "НефтеГазСервис" | Способ проведения испытаний на коррозийную стойкость |
CN115598052A (zh) * | 2022-12-14 | 2023-01-13 | 广东辉固材料科技有限公司(Cn) | 一种玻璃纤维筋耐腐蚀性能试验设备及试验方法 |
-
2003
- 2003-12-03 RU RU2003135197/28A patent/RU2235309C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7589539B2 (en) | 2004-09-15 | 2009-09-15 | Bp Oil International Limited | Process for simulating the corrosive effects of refinery feedstocks on refinery metalurgy |
RU2516271C1 (ru) * | 2012-12-28 | 2014-05-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Способ испытания на сульфидную коррозию жаропрочных порошковых никелевых сплавов |
RU2554659C1 (ru) * | 2014-02-12 | 2015-06-27 | Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" (АО "ВМЗ") | Способ оценки коррозионной стойкости углеродистых и низколегированных трубных сталей и труб, изготовленных из них |
RU2778453C1 (ru) * | 2021-11-16 | 2022-08-19 | Акционерное общество "Научно-исследовательский производственный центр "НефтеГазСервис" | Способ проведения испытаний на коррозийную стойкость |
CN114441428A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-05-06 | 常州大学 | 一种金属材料硫化氢腐蚀实验装置 |
CN115598052A (zh) * | 2022-12-14 | 2023-01-13 | 广东辉固材料科技有限公司(Cn) | 一种玻璃纤维筋耐腐蚀性能试验设备及试验方法 |
CN115598052B (zh) * | 2022-12-14 | 2023-03-07 | 广东辉固材料科技有限公司 | 一种玻璃纤维筋耐腐蚀性能试验设备及试验方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Turnbull et al. | Pit to crack transition in stress corrosion cracking of a steam turbine disc steel | |
Xu et al. | Effect of pressure on corrosion behavior of X60, X65, X70, and X80 carbon steels in water-unsaturated supercritical CO2 environments | |
Fraser et al. | Cracking of high strength steels in hydrogen sulfide solutions | |
Folena et al. | Assessment of hydrogen embrittlement severity of an API 5LX80 steel in H2S environments by integrated methodologies | |
RU2235309C1 (ru) | Способ коррозионных испытаний сталей | |
Okonkwo et al. | Effect of muscat oilfield brine on the stressed X-70 pipeline steel | |
Yang et al. | In situ monitoring of corrosion under insulation using electrochemical and mass loss measurements | |
Cabrini et al. | Effects of thiosulphates and sulphite ions on steel corrosion | |
Oberndorfer et al. | Application limits of stainless steels in the petroleum industry | |
JP4690962B2 (ja) | 石油類容器用金属材料の局部腐食性評価方法 | |
Singer et al. | Corrosion assessment in Karan gas field development | |
Al Wahaibi et al. | Evaluation of the Effect of Oxygen on CRA Materials | |
Le Manchet et al. | Corrosion resistance of UNS S31803 duplex stainless steel in sour environments | |
RU2792035C1 (ru) | Способ защиты от коррозии стального оборудования | |
Svenningsen et al. | Black powder formation in thin water layers under stagnant conditions | |
Keserovic | Geothermal systems in Indonesia: influence on the corrosion resistance of stainless steel materials | |
Woollam et al. | Corrosion Inhibitor Surfactant Optimization: Part 1–Inhibitor Efficiency | |
Bergin | Alternating current corrosion of steel in seawater | |
Fedorov et al. | Quantitative Description of Duplex Stainless Steels Microstructure Using Selective Etching. Metals 2021, 11, 1750 | |
Jeong et al. | Effect of Stress Magnitude on Pit Growth Rate of 304 Austenitic Stainless Steel in Chloride Environments. Metals 2021, 11, 1415 | |
Mitzithra et al. | Performance of API 5L X65 in a ‘sweet’followed by ‘sour’environment | |
Zuev et al. | Influence of the Temperature upon the Durability of Rubber in Corrosion Cracking | |
Cruz et al. | Coupons of Corrosion in CuAlNi in the Petroleum Industry: A valuable additional resource in electrochemical techniques | |
Faget et al. | The effect of silicon on the electrochemical corrosion resistance of carbon steel | |
Hashimoto et al. | Internal corrosion of automotive exhaust systems |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061204 |