WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

ЛУАН ЦЗЯН ФЭН ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ КОРРОЗИОННОСТОЙКИХ СТАЛЕЙ ТИПА 18–10 ПРОИЗВОДСТВА РАЗНЫХ СТРАН Специальность 05. 02. 01 – «Материаловедение» (Машиностроение в нефтегазовой отрасли)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа - 2004

Работа выполнена на кафедре «Материаловедение и защита от коррозии» Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Абдуллин Ильгиз Галеевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Халимов Андалис Гарифович;

Кандидат технических наук, доцент Зарипова Рида Гарифьяновна.

Ведущая организация ОАО “Востокнефтезаводмонтаж”.

Защита состоится 25 мая 2004 года в 15-30 часов на заседании диссертационного совета Д. 212.289.05 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан « 23 » апреля 2004 года.

Ученый секретарь диссертационного совета Ибрагимов И.Г.

2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Высокие темпы развития нефтегазовых отраслей промышленности, интенсификация производственных процессов, повышение их основных технологических параметров (температуры, давления, концентрации реагирующих веществ и др.) предъявляют все более высокие требования к эксплуатационной надежности и долговечности технологического оборудования различного назначения. Бесперебойная и безаварийная эксплуатация оборудования и сооружений в значительной мере связана с обеспечением его необходимой коррозионной стойкости на основе рационального выбора коррозионностойких сталей.

Среди многочисленных коррозионностойких сталей и сплавов наибольшее применение в различных отраслях промышленности всех технически развитых стран нашли аустенитные хромоникелевые стали типа Х18Н10 (18–10, 18–9, 18–8) и их модификации. В настоящее время свыше 70% от общего мирового и российского производства коррозионностойких сталей и сплавов приходится на хромоникелевые стали, содержащие в среднем 18% хрома и 10% никеля. Стали такого типа широко используются в нефтегазовых и других отраслях промышленности, таких как химических и нефтехимических производствах, авиа- и судостроении, атомной энергетике, пищевой и фармацевтической промышленности, автомобилестроении и т.д.

Они используются для аппаратного оформления процессов в установках переработки нефти и газа, в качестве гибких напорных трубопроводов для разлива нефти и нефтепродуктов, коррозионных сред, выполняют функции разграничителей сред в запорной и регулирующей арматуре и т.д. Эти стали отвечают самым разнообразным потребительским требованиям, и в современной технике во многих случаях незаменимы.

Аустенитные хромоникелевые стали такого типа и их модификации наряду с высокой коррозионной стойкостью обладают достаточно высокой жаростойкостью и жаропрочностью. Они широко используются в условиях газовой коррозии в нагревательных печах, реакторах получения кокса и др., газовых турбинах, двигателях внутреннего сгорания и т.д. Стойкость к высокотемпературному окислению и механические свойства таких сталей могут существенно зависеть даже от незначительного изменения их химического состава и структуры.

Основными производителями коррозионностойких аустенитных хромоникелевых сталей, обеспечивающих собственную и мировую потребность, являются: Россия (в настоящее время – 39 марок сталей без учета опытных и специальных плавок), США – 45 марок сталей, Германия – 23 марки, Англия – 22 марки, Франция – 21 марка, КНР – 33 марки.

Существует международная практика, когда ряд технологического оборудования и даже целые производства закупаются по импорту. Так, например, ряд нефтеперерабатывающих предприятий Китая эксплуатирует оборудование как своего производства, так и изготовленное в России (СССР), США, Германии и других странах. Однако через некоторое время неизбежно наступает необходимость проведения текущего или планового ремонта, включая капитальный или устранения аварийных отказов. В этом случае появляются проблемы замены оборудования или его части на отечественное или импортное в зависимости от конъюнктуры рынка и существующей международной обстановки. Исходя из этого, одним из путей, направленных на сохранение и повышение коррозионной стойкости, а следовательно, и ресурса металлического оборудования при его коррозионностойком исполнении является целенаправленный выбор конструкционных материалов, возможность их взаимозамены при проектировании и ремонте оборудования и сооружений.

В связи с изложенным проблема взаимозамены аустенитных хромоникелевых сталей типа 18–10 производства разных стран при замене или ремонте оборудования является важной и актуальной.

Целью диссертационной работы является определение возможности взаимозамены систематизированных по химическому составу аустенитных хромоникелевых сталей типа 18–10 производства разных стран на основе исследования их механических свойств, структуры и коррозионного поведения в условиях электрохимической и газовой коррозии.

Основные задачи исследования 1 Систематизация по химическому составу аустенитных хромоникелевых сталей типа 18–10 и их модификаций производства разных стран с целью выявления их аналогов в соответствии с существующими стандартами и нормативными документами.

2 Определение коррозионной стойкости аустенитных хромоникелевых сталей типа 18–10 производства разных стран в кислой и нейтральной средах в зависимости от их модификаций.

3 Исследование возможности взаимозамены аустенитных хромоникелевых сталей типа 18–10 производства разных стран для аноднозащищаемых аппаратов при их замене или ремонте.

4 Определение стойкости против высокотемпературного окисления сталей типа 18–10 и их модификаций производства разных стран с целью возможности их взаимозамены.

Научная новизна 1 Научно обоснован выбор аустенитных хромоникелевых коррозионностойких сталей типа 18–10 и их модификаций при взаимозамене отечественными и импортными для ремонта и изготовления оборудования и сооружений, эксплуатирующихся в условиях химической и электрохимической коррозии с учетом их полной или приблизительной аналогий по химическому составу и механическим свойствам.

2 Показано, что в условиях высокотемпературного окисления до 700 °С скорость газовой коррозии, а до 600 °С прочностные свойства сталей типа 18–10 производства России, КНР, Германии и США не зависят от их модификации, размера зерен аустенита, степени и характера загрязнения неметаллическими включениями и могут взаимозаменяться без ограничения.

При температурах окисления 800–900 °С скорость коррозии таких сталей модифицированных молибдена возрастает в 1,5–3 раза за счет образования легкоплавких оксидов молибдена и его каталитического влияния.

На защиту выносятся результаты исследований механических свойств, структуры, электрохимической коррозии (в том числе при анодной защите), стойкости против высокотемпературного окисления и систематизация по химическому составу аустенитных хромоникелевых сталей типа 18–10 и их модификаций производства разных стран: России (12Х18Н9, 12Х18Н10Т и 10Х17Н13М2Т – по ГОСТ 7350-77); КНР (0Cr18Ni9, 1Cr18Ni9Ti и 00Cr17Ni14Mo2 – по GB4237-92); Германии (X2CrNiMo18143 – по DIN 17006); США (316L – по AISI) и обоснование возможности их взаимозамены при замене и ремонте оборудования в условиях воздействия коррозионно-активных сред и высоких температур.

Практическая значимость и реализация работы Результаты исследования позволяют рационально выбрать стали аустенитного класса типа 18–10 для их замены отечественными или зарубежными при ремонте оборудования и сооружений, работающих в условиях воздействия высоких температур и коррозионно-активных сред.

Полученные результаты исследований используются при изучении курса "Коррозионностойкие материалы" для студентов специализации 17.05."Техника антикоррозионной защиты оборудования и сооружений".

Апробация результатов работы Основные положения и результаты работы докладывались на научнотехнических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых (Уфа, 2000–2003 гг.); научно-практической конференции "Проблемы нефтегазового комплекса" (Уфа, 2000 г.); Всероссийской научно-технической конференции "Трубопроводный транспорт нефти и газа" (Уфа, 2002 г.); научнопрактической конференции "Нефтепереработка и нефтехимия" в рамках международной выставки "Газ. Нефть– 2002" (Уфа, 2002 г.); научнопрактической конференции "Теория и практика электрохимических технологий. Современное состояние и перспективы развития" (Екатеринбург, 2003 г.).

Публикации работы По теме диссертационной работы опубликованы одиннадцать печатных работ и перевод учебного пособия "Техника и методы коррозионных испытаний", УГНТУ, 1998, 102 с., с русского языка на китайский (, С.Н. И.Г.,, 2002, 52 ).

Объем и структура работы Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов и содержит 117 страниц машинописного текста, в том числе 16 рисунков, 5 таблиц, список литературных источников содержит 135 наименований.

Автор выражает благодарность кандидату технических наук, доценту Давыдову Сергею Николаевичу как научному консультанту.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель, определены основные задачи исследования, их научная новизна и практическая значимость.

Первая глава диссертации посвящена аналитическому обзору данных о коррозионном поведении, физико-механическим свойствам, жаростойкости и изменению прочности после выдержки при высоких температурах аустенитных хромоникелевых сталей типа 18–10 и их модификаций, областям их применения и особенности металлургического производства таких сталей в разных странах. Показано, что большое разнообразие способов металлургического производства, окружающих и технологических коррозионно-активных сред и атмосфер, различный механизм коррозионных электрохимических процессов и высокотемпературного окисления, отличающихся как по условиям протекания, так и по характеру коррозионного разрушения вызывает необходимость детального изучения основных закономерностей и природы коррозионного и коррозионномеханического поведения таких сталей. В этой связи, учитывая также специфические условия эксплуатации оборудования и сооружений является актуальной разработка мероприятий, направленных на повышение их коррозионной стойкости, эксплуатационной долговечности и надежности, а также определение возможности взаимозамены конструкционных материалов различных стран-производителей.

Во второй главе приводится описание основных используемых в диссертационной работе методов исследований.

Для научного обоснования принципиальной возможности взаимозамены исследуемых аустенитных хромоникелевых коррозионностойких сталей типа 18–10 и их модификаций производства разных стран были использованы методы макро- и микро- металлографического анализа, электрохимических поляризационных потенциостатических исследований, определения стойкости стали против межкристаллитной коррозии, определение жаростойкости, изменения прочностных свойств после выдержки при высоких температурах, микротвердости и твердости сталей.

Микроструктурные исследования проводили на сталях типа 18–общепринятыми методами с использованием электрохимического травления в 10%-ном растворе щавелевой кислоты при плотности анодного тока 0,4–0,А/см2 и температуре 20°С в течение 0,5–1 мин. Исследования загрязненности сталей неметаллическими включениями проводили по ГОСТ 1778–70.

Наличие сульфидных включений определяли по методу Бауманна.

Электрохимические поляризационные исследования проводили на образцах из сталей (все – толстолистовой прокат) путем снятия анодных и катодных поляризационных кривых, в специально разработанной прижимной трехэлектродной электрохимической ячейке с помощью потенциостата марки EP–20A. Поляризацию начинали с катодной области (–1,0 В по хлорсеребряному электроду сравнения, ХСЭ) в анодную сторону. Это позволяет достаточно точно определить плотность тока коррозии и стационарный потенциал уже в ходе проведения эксперимента.

Исследования проходили в 1,0 н. раствор H2SO4 (имитация кислых сред) и 0,1 н. раствор Na2SO4 (нейтральная среда) при комнатной температуре.

Скорость развертки потенциала составляла 1 мВ/с.

Исследования на межкристаллитную коррозию проводили по методу АМ в соответствии с ГОСТ 6032–84 и при помощи ультразвукового анализатора ДСК-1М. Твердость образцов определяли методами Бринелля (НВ), Роквелла (HRB) по общепринятой методике; микротвердость – на приборе ПМТ–3 с нагрузкой на индентор 50 граммов.

Стойкость к высокотемпературному окислению изучали гравиметрически после выдержки образцов в течение 20, 50 и 100 часов в муфельных печах при температурах 500 °С, 600 °С, 700 °С, 800 °С, 900 °С.

На основании данных исследований строили графики зависимости скорости коррозии (П, мм/год), твердости по Бринеллю (НВ), прочности (в) от температуры (t, °С) и времени испытания (, час). Прочность сталей после высокотемпературных испытаний определяли расчетным путем по результатам исследования твердости, как это часто используется для оценки прочностных свойств сталей.

В третьей главе приведены результаты систематизации по химическому составу аустенитных хромоникелевых сталей типа 18–10 и их модификаций производства разных стран – основных производителей таких сталей и выявлены их полные и приблизительные аналоги, что позволяет сделать первоначальный выбор сталей при их замене или ремонте. Полные аналоги аустенитных хромоникелевых сталей типа 18–10 и их модификаций приведены в таблице 1. Так, например, одна из наиболее распространенных российская сталь 12Х18Н9 имеет 7 полных аналогов: сталь 302 – по AISI и 30302 – по SAF (обе США), X12CrNi189 (Германия), 58А (Англия), Z12CN18-10 (Франция), 2330/31 (Швеция), SUS302 (Япония) и 1Cr18Ni(КНР).

Pages:     || 2 | 3 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.