кандидат технических наук;
candidate of technical sciences;
кандидат технических наук;
candidate of technical sciences;
В работе приводятся результаты оценки влияния структуры стали марки 20Л на стойкость к сульфидному коррозионному растрескиванию в средах с различной концентрацией сероводорода и показателем рН среды. В ходе исследований было проведено два режима термической обработки для стали марки 20Л, а именно закалка с отпуском (первый режим) и нормализация (второй режим), а также подобраны растворы для исследования стойкости стали марки 20Л к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением (СКРН). Проведенный микроструктурный анализ показал значительную разницу фазового состава материала стали марки 20Л в зависимости от режима термообработки. Также в ходе проведения исследования выявлено, что все образцы, подвергнутые закалке с отпуском, не имеют стойкости к сульфидному коррозионному растрескиванию и разрушаются до окончания испытаний, даже в среде со средним содержанием сероводорода и парциальным давлением в диапазоне от 10000 до 1000000 Па (К2 по МУК ЕТТ ПАО НК «Роснефть»). В тоже время, образцы, подвергнутые нормализации, показали неоднозначные результаты, так как часть образцов успешно выстояла на протяжении всего испытания (720 ч), а часть образцов – разрушилась до завершения испытания. Также выявлена закономерность, что увеличение содержания концентрации сероводорода значительно ускоряет процесс разрушения стали марки 20Л при одинаковых нагрузках. На образцах, разрушившихся до окончания испытания, исследование микроструктуры в месте разрушения, показало наличие язв и микротрещин (18 – 120 мкм), что может свидетельствовать о протекании процесса водородного растрескивания. Результаты микрорентгеноспектрального анализа показали, что продуктами коррозии в зоне разрушения являются сульфиды железа различного состава. При сравнении структур разрушенных образцов и образцов отстоявших испытания выявлено, что разрушение произошло на образцах, в которых размер ферритного зерна имеет больший размер, что скорее всего и является причиной разрушения, так как все трещины располагаются поперек ферритного зерна.
The paper presents the results of evaluating the effect of 20L steel structure on the resistance to sulfide corrosion cracking in mediums with different concentrations of hydrogen sulfide and pH of the medium. During the research, two heat treatment modes were carried out for 20L grade steel, namely temper hardening (the first mode) and normalization (the second mode), and solutions were selected to study the resistance of 20L grade steel to sulfide corrosion cracking. The microstructural analysis showed a significant difference in the phase composition of 20L steel material depending on the heat treatment mode. The study also revealed that all samples subjected to tempering have no resistance to sulfide corrosion cracking and are destroyed before the end of testing, even in the medium with an average content of hydrogen sulfide and a partial pressure in the range from 10,000 to 1,000,000 Pa (K2 according to the technical specifications of PJSC NK Rosneft). At the same time, the samples subjected to normalization showed mixed results, as some of the samples successfully withstood the entire test (720 hours), and some of the samples destroyed before the test was completed. A pattern is also found out that an increase in the concentration of hydrogen sulfide significantly accelerates the process of destruction of 20L steel under the same loads. On samples that destroyed before the end of the test, a study of the microstructure in the zone of destruction showed the presence of sores and microcracks (18 – 120 microns), which may indicate the course of hydrogen cracking. The results of micro-X-ray spectral analysis showed that the corrosion products in the fracture zone are iron sulfides of various compositions. When comparing the structures of the destroyed samples and the samples that survived the tests, it was found out that the destruction occurred on samples in which the size of the ferritic grain is larger, which is most likely the cause of the destruction, since all the cracks are located across the ferritic grain.