image
energas.ru

Газовая промышленность № 09 2018

Добыча газа и газового конденсата

»  01.09.2018 11:00 ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СТАЛИ CA6NM

Опыт практического решения проблемы коррозии металла под воздействием газового конденсата, содержащего более 25 % H2S и CO2, на Астраханском газоконденсатном месторождении (ГКМ) освещен ГК «Некст Трейд» в статье [1]. Для увеличения срока службы оборудования рекомендована плакировка проточной части и уплотнительных поверхностей корпуса задвижки материалом INCONEL 625. При этом фонтанная арматура с шиберными задвижками американской компании Сameron надежно эксплуатировалась на месторождении более 25 лет. Секрет надежности заключается в том, что корпусные детали фонтанной арматуры были изготовлены из низкоуглеродистой хромоникелевой стали CA6NM, состав которой оптимизирован в соответствии с ASTM А487 [2] для повышения стойкости к воздействию H2S.

Данный материал относится к классу мартенситных сталей, и согласно СТ ЦКБА 005.3–2004 [3] его российским аналогом служит материал 08Х14Н7МЛ, ГОСТ 977–88 [4]. Химический состав сплавов приведен в табл. 1.

Отечественная промышленность пока не предлагает полного аналога данного материала, требования к которому установлены в стандарте MR 0175 [5], изданному National Association of Corrosion Engineers (NACE).

При использовании высоколегированных мартенситных сталей в нефтегазовой промышленности растворенный H2S в сплавах с высоким содержанием углерода и, соответственно, повышенной твердостью может вызвать коррозию на поверхности сосудов и затем их растрескивание. Поскольку CA6NM широко применяется в оборудовании, работающем под давлением, то риск появления сульфидного растрескивания высок.

Стандарт NACE MR 0175 [5] устанавливает для материалов, используемых в среде с содержанием H2S и CO2, максимальную твердость более HВ 235. Тем не менее, по данным [6], при содержании углерода 0,06 % и использовании специальной термической обработки добиться значения твердости HВ 235 не представляется возможным. Самый низкий показатель определен на уровне HВ 241.

Дальнейшие исследования показали, что содержание углерода на уровне не выше 0,03 % и использование специальной термической обработки дают результат, удовлетворяющий требованиям стандарта [5], и снижают риск появления сульфидного растрес-кивания.

В [6] также рассмотрен метод снижения углерода до требуемых значений способом аргонно-кислородной продувки при выплавке стали.

 

РОССИЙСКАЯ РАЗРАБОТКА

В рамках опытно-конструкторской разработки изготовления шиберной задвижки для эксплуатации на Астраханском ГКМ по Программе импортозамещения литейному предприятию ООО «Завод Некст Трейд», входящему в ГК «Некст Трейд», поставлена задача по разработке технологии выплавки стали CA6NM и производству корпуса задвижки, удовлетворяющей требованиям стандарта NACE MR 0175 [5]. Для сокращения сроков решения поставленной задачи ГК «Некст Трейд» привлекла Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», сформулировав техническое задание: разработать и внедрить технологию выплавки стали CA6NM с заданными характеристиками (см. табл. 1). Механические свойства после термической обработки должны соответствовать следующим требованиям: предел прочности ≥655 МПа; предел текучести ≥517 МПа; относительное удлинение ≥17 %; поперечное сужение ≥35 % при t = 20 °С, ударная вязкость KV ≥27 Дж/см2; твердость ≤23 HRC.

Основной проблемой стал отказ от технологии аргонно-кислородной продувки при выплавке стали, так как существующие технологические возможности предприятия этого не позволяли.

В результате лабораторных исследований ученые МИСиС нашли оптимальный вариант снижения уровня углерода в сплаве до требуемого значения 0,03 %.

В ходе следующего этапа подтверждения полученного результата выполнены три контрольные плавки. После проведения химического анализа и испытания образцов на механические свойства специалисты литейного предприятия ООО «Завод Некст Трейд» констатировали, что полученные результаты соответствуют техническому заданию (см. табл. 2).

Сотрудничество с НИТУ «МИСиС» позволило сделать следующий шаг в развитии технологий литейного предприятия ООО «Завод Некст Трейд».

 

ПРЕИМУЩЕСТВА CA6NM

Необходимо отметить, что производимое оборудование ГК «Некст Трейд» с использованием корпусных деталей из материала CA6NM может быть востребовано не только на Астраханском ГКМ, но и при освоении ачимовских отложений Ямало-Ненецкого автономного округа.

Проведенные испытания регулирующего клапана на объекте ООО «Газпром добыча Уренгой» в 2016 г. и шиберной задвижки в АО «АРКТИКГАЗ» в 2018 г. подтвердили надежность и устойчивость к агрессивным средам в условиях Крайнего Севера, а также пре-имущества применения материала CA6NM перед традиционно используемой сталью 30ХМЛ.

Результаты промысловых испытаний, выполненных ООО «Некст Трейд» с использованием корпусного материала CA6NM, позволяет исключить плакировку проточной части и уплотнительных поверхностей корпусов запорной арматуры с применением дорогого импортного материала Inconel 625, что снижает себестоимость и временные затраты на производство.

Сегодня ГК «Некст Трейд» владеет технологиями производства запорной и регулирующей арматуры, которые могут удовлетворить потребности газодобывающих компаний в оборудовании при разработке газоконденсатных месторождений на рабочие давления от 50 до 70 МПа, содержащих агрессивные компоненты.

Таблица 1. Химический состав марок стали, мас. %

Химический элемент

Марка стали   

08Х14Н7МЛ (ВНЛ-1) [4]

CA6NM [2]

Grade CA6NM [2]

C

0,08 max

0,06 max

≤0,03

Al

≤0,05

Si

0,75 max

1,0 max

0,15–0,35

P

0,025 max

<0,04

≤0,025

S

0,025 max

<0,03

≤0,025

Ti

0,05 max

Cr

13,0–16,0

11,5–14,0

11,5–14,0

Mn

0,9 max

1,0 max

0,60–1,00

Ni

6,0–8,5

3,5-4,5

4,0–4,5

Cu

0,5 max

≤0,50

Mo

0,5–1,0

0,4–1,0

0,9–1,0

Таблица 2. Фактические механические свойства стали CA6NM

Контрольная плавка

Предел прочности, МПа

Предел текучести, МПа

Относительное удлинение, %

Поперечное сужение, %, при t = 20 °С

Твердость, HRC

Ударная вязкость, KV Дж/см2

№ 1

743,9

577,7

12,8

64

16,0

17,0

18,0

104,9

89,7

87,5

№ 2

743,8

573,2

13,7

66

17,5

18,3

19,1

111,9

104,3

108,8

№ 3

732,6

568,7

11,4

51

17,0

17,5

18,3

64,0

81,4

81,5


1.png 

ГК «Некст Трейд»

394038, РФ, г. Воронеж,

ул. Дорожная, д. 17з

Тел/факс: +7 (4732) 60-50-05

(многоканальный)

http://nt-group.ru


Открыть PDF




← Назад к списку