zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2020-86-9-70-76zldm-1281Research ArticleИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ: ПРОЧНОСТЬ, РЕСУРС, БЕЗОПАСНОСТЬTESTING OF STRUCTURE AND PARAMETERS. MECHANICAL TESTING METHODSРазработка методики ускоренных испытаний трубных сталей нефтяного сортамента на коррозионное растрескиваниеDevelopment of the methodology of accelerated testing of oil-gas pipe steels for stress corrosion crackingАльхименкоА. А.AlkhimenkoA. A.

Алексей Александрович Альхименко

195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29

Alexey A. Alkhimenko

29 Politechnicheskaya ul., St. Petersburg, 195251

a.alkhimenko@spbstu.ruШемякинскийБ. А.KharkovA. A.

Борис Александрович Шемякинский

Alexander A. Kharkov

29 Politechnicheskaya ul., St. Petersburg, 195251

ХарьковА. А.ShemyakinskiyB. A.

Александр Аркадьевич Харьков

195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29

Boris A. Shemyakinskiy

29 Politechnicheskaya ul., St. Petersburg, 195251

ШапошниковН. О.ShaposhnikovN. O.

Никита Олегович Шапошников

195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29

Nikita O. Shaposhnikov

29 Politechnicheskaya ul., St. Petersburg, 195251

Санкт-Петербургский Политехнический Университет Петра ВеликогоРоссияPeter the Great St. Petersburg Polytechnic UniversityRussian Federation2020130920208697076Copyright © Альхименко А.А., Шемякинский Б.А., Харьков А.А., Шапошников Н.О., 20202020Альхименко А.А., Шемякинский Б.А., Харьков А.А., Шапошников Н.О.Alkhimenko A.A., Kharkov A.A., Shemyakinskiy B.A., Shaposhnikov N.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/1281

В процессе эксплуатации трубные стали нефтяного сортамента подвергаются воздействию коррозионно-активных сред, что при наличии растягивающих напряжений может привести к их коррозионному растрескиванию. Стандартная методика оценки склонности сталей к коррозионному растрескиванию при статической нагрузке имеет продолжительность 720 ч и зачастую не в полной мере дает представление о характеристиках материала. Цель работы — разработка методики испытаний, позволяющей получить достоверную информацию о поведении материала в коррозионной среде под напряжением за более короткий срок. Предложена методика ускоренных испытаний трубных сталей нефтяного сортамента на коррозионное растрескивание со скоростью относительной деформации ~10–6 с–1. Приведены результаты испытаний двух материалов при различной скорости деформации и в разных коррозионных средах. По диаграммам растяжения образцов, испытанных на воздухе и в коррозионных средах, содержащих сероводород и углекислый газ, а также по измерению относительного удлинения и относительного сужения разрушенных образцов определена степень склонности трубных сталей различной прочности к коррозионному растрескиванию. В результате проведенных испытаний показано, что стали в зависимости от уровня прочности и коррозионной среды в различной степени проявляют склонность к коррозионному растрескиванию под напряжением. Испытания с медленной скоростью нагружения по сравнению с испытаниями при статической нагрузке образцов сокращают продолжительность эксперимента с 720 – 1000 до 25 – 100 часов.

Tensile stresses present in the pipe steels exposed to corrosive environment can result in the corrosion cracking of the pipe material. The standard procedure used for assessing the susceptibility of steels to stress corrosion cracking (for about 720 h) often does not fully provide insight into the characteristics of the material. The goal of the study is developing of a more rapid test procedure which can provide a reliable and complete information about the material placed in a corrosive environment under stress. Accelerated test for stress corrosion cracking of pipe steels with a relative strain rate of ~10–6 sec–1 is proposed. The results of testing two materials at different deformation rates placed in different corrosive environments are presented. The tensile diagrams of the specimens tested in air and in corrosive environments containing hydrogen sulfide and carbon dioxide, as well as the measurement of the relative elongation and relative contraction of fractured specimens, were used to determine a degree of the susceptibility of the pipe steels which differ in the strength characteristics to stress corrosion cracking. It is shown that the degree of susceptibility of steel to stress corrosion cracking depends on the characteristics of the corrosive environment and the strength of the pipe steel. Tests under low rate of loading compared to tests with static load of the specimens revealed reduced duration of analysis from 720 – 1000 to 25 – 100 h.

трубные сталикоррозионное растрескиваниескорость деформациисероводородуглекислый газpipe steelsstress corrosion crackingstrain ratehydrogen sulfidecarbon dioxideReferencesАжогин Ф. Ф. Коррозионное растрескивание и защита высокопрочных сталей. — М.: Металлургия, 1974. — 256 с.Azhogin F. F. Corrosion cracking and protection of high-strength steels. — Moscow: Metallurgiya, 1974. — 256 p. [in Russian].Карпенко Г. В., Василенко И. И. Коррозионное растрескивание сталей. — Киев: Техника, 1971. — 192 с.Karpenko G. V., Vasilenko I. I. Steel corrosion cracking. — Kiev: Technika, 1971. — 192 p. [in Russian].Синявский В. С., Лукина С. И. Коррозионное растрескивание титановых сплавов в нейтральных водных растворах / Технология легких сплавов. 1980. № 8. С. 72 – 83.Siniavskii V. S., Lukina S. I. Corrosion cracking of titanium alloys in neutral aqueous solutions / Tekhnol. Legk. Splavov. 1980. N 8. P. 72 – 83 [in Russian].Бобылев А. В. Коррозионное растрескивание латуни. — М.: Металлургиздат, 1956. — 126 с.Bobylev A. V. Corrosion cracking of brass. — Moscow: Metallurgizdat, 1956. — 126 p. [in Russian].Белоглазов С. М. Наводороживание стали при электрохимических процессах. — Ленинград: Издательство Ленинградского Университета, 1975. — 142 с.Beloglazov S. M. Steel hydrogenation during electrochemical processes. — Leningrad: Izd. Leningrad. Univ., 1975. — 142 p. [in Russian].Шрейдер Л. В., Шпарбер И. С., Арчаков Ю. И. Влияние водорода на нефтяное и химическое оборудование. — М.: Машиностроение, 1976. — 80 с.Shreider L. V., Shparber I. S., Archakov Yu. I. Effect of hydrogen on petroleum and chemical equipment. — Moscow: Mashinostroenie, 1976. — 80 p. [in Russian].Perez T. I. Corrosion in the oil and gas industry: an increasing challenge for materials / JOM. 2013. Vol. 65. N 8. P. 1033 – 1042. DOI: 10.1007/s11837-013-0675-3Perez T. I. Corrosion in the oil and gas industry: an increasing challenge for materials / JOM. 2013. Vol. 65. N 8. P. 1033 – 1042. DOI: 10.1007/s11837-013-0675-3Burke P. A. Synopsis: Recent progress in the Understanding of CO2 Corrosion / Advances in CO2 Corrosion. Vol. 1. NACE. — Houston, TX, 1984. P. 3 – 9.Burke P. A. Synopsis: Recent progress in the Understanding of CO2 Corrosion / Advances in CO2 Corrosion. Vol. 1. NACE. — Houston, TX, 1984. P. 3 – 9.Schmitt G. Fundamental Aspects of CO2 Corrosion. / Advances in CO2 Corrosion. Vol. 1. NACE. Houston, TX, 1984. P. 10 – 19.Schmitt G. Fundamental Aspects of CO2 Corrosion. / Advances in CO2 Corrosion. Vol. 1. NACE. Houston, TX, 1984. P. 10 – 19.Schmitt G., Horstemeier M. Fundamental Aspects of CO2 metal loss corrosion. Part II. Influence of different parameters on CO2 corrosion mechanisms / NACE — International Corrosion Conference Series. — Houston, TX, 2006. Paper N 06112.Schmitt G., Horstemeier M. Fundamental Aspects of CO2 metal loss corrosion. Part II. Influence of different parameters on CO2 corrosion mechanisms / NACE — International Corrosion Conference Series. — Houston, TX, 2006. Paper N 06112.Schmitt G., Schierkmann G. Corrosion cracking of Steel in the System CO2/H2O / Proc. 8th International Congress on Metallic Corrosion. 1981. Vol. 1. P. 426.Schmitt G., Schierkmann G. Corrosion cracking of Steel in the System CO2/H2O / Proc. 8th International Congress on Metallic Corrosion. 1981. Vol. 1. P. 426.ANSI/NACE TM 0177–2016. Standard Test Method. Laboratory Testing of Metals for Resistance to Sulfide Stress Cracking and Stress Corrosion Cracking in H2S Environments. — Houston, TX:. NACE International, 2016. P. 61.ANSI/NACE TM 0177–2016. Standard Test Method. Laboratory Testing of Metals for Resistance to Sulfide Stress Cracking and Stress Corrosion Cracking in H2S Environments. — Houston, TX:. NACE International, 2016. P. 61.ГОСТ 9.903–81. ЕСЗКС. Стали и сплавы высокопрочные. Методы ускоренных испытаний на коррозионное растрескивание. — М.: Изд-во стандартов, 1981. — 21 с.GOST 9.903–81. Unified system of corrosion and ageing protection. High-strength steels and alloys. Accelerated test methods for corrosion. — Moscow: Izd. standartov, 1981. — 21 p. [in Russian].Харьков А. А., Немчикова Л. Г., Михневич А. П., Билина С. Ю. Оценка склонности сталей к коррозионному растрескиванию при испытании с медленной скоростью деформирования / Технология судостроения. 1990. № 3. С. 10 – 13.Kharkov A. A., Nemchikova L. G., Mihnevich A. P., Bilina S. Yu. Evaluation of the tendency of steel to corrosion cracking when tested with a slow strain rate / Tekhnol. Sudostr. 1990. N 3. P. 10 – 13 [in Russian].Oryshchenko A. S., Mushnikova S. Y., Kharkov A. A., Kalinin G. Y. Study of stress corrosion cracking of austenitic steels in seawater / The European Corrosion Congress EUROCORR’2010. — 12 p.Oryshchenko A. S., Mushnikova S. Y., Kharkov A. A., Kalinin G. Y. Study of stress corrosion cracking of austenitic steels in seawater / The European Corrosion Congress EUROCORR’2010. — 12 p.Parkins R. N. 5th Symposium on Line Pipe Research. American Gas Association. Catalogue NL. 30174, 1974.Parkins R. N. 5th Symposium on Line Pipe Research. American Gas Association. Catalogue NL. 30174, 1974.ASTM G129–00(2013). Standard Practice for Slow Strain Rate Testing to Evaluate the Susceptibility of Metallic Materials to Environmentally Assisted Cracking.ASTM G129–00(2013). Standard Practice for Slow Strain Rate Testing to Evaluate the Susceptibility of Metallic Materials to Environmentally Assisted Cracking.Шрайер Л. Л. Коррозия: справочник / Пер. с англ. — М.: Металлургия, 1981. — 632 с.Shrayer L. L. Corrosion. Handbook. — Moscow: Metallurgiya, 1981. — 632 p. [Russian translation].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.