Пермские ученые нашли способ защитить сталь от коррозии в агрессивных условиях

Пермь, 28 мар - ИА Neftegaz.RU. Ученые Пермского Политеха (ПНИПУ) и специалисты компании ЭЛКАМ-нефтемаш разработали метод защиты стального оборудования от разрушения в агрессивных средах.
Об этом сообщила пресс-служба ПНИПУ.

Сталь 14Х17Н2 используется в нефтедобывающей, химической и металлургической отраслях для создания различных компонентов, таких как компрессоры, лопатки турбин и подшипники.
Подобные изделия часто выходят из строя из-за коррозии, вызванной действием сероводорода (H2S).
Особенно уязвимыми являются детали, которые постоянно подвергаются нагрузке, например, штанговые глубинные насосы для нефтедобычи.

Новый режим термической обработки, предложенный учеными и инженерами, призван значительно повысить устойчивость этого материала к разрушению даже в самых сложных условиях эксплуатации.
Статья, посвященная исследованию, была опубликована в журнале Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение 1 за 2025 г.

Одно из главных преимуществ стали 14Х17Н2 заключается в сочетании высокой прочности, устойчивости к коррозии и ударным нагрузкам, что делает ее подходящей для использования в мостовых конструкциях и химических реакторах.
Несмотря на это, сероводородная коррозия продолжает оставаться одной из основных причин поломок оборудования, работающего в агрессивной среде.

Чрезвычайно опасным является сульфидное коррозионное растрескивание под напряжением, когда материал разрушается одновременно под действием нагрузки и сероводорода, что может привести к неожиданным разрушениям деталей.

А. Кравченко, аспирант кафедры Металловедение и термическая обработка металлов ПНИПУ и начальник отдела технического контроля ЭЛКАМ-нефтемаш, отметил, что ранее существовало мнение о том, что для защиты материалов в среде H2S достаточно контролировать их твердость на стадии производства.
Однако на практике оказалось, что даже соблюдение данного требования не предотвращает склонность стали 14Х17Н2 к растрескиванию.
Для повышения ее устойчивости к сульфидной коррозии важно применять специальную термообработку.
А. Кравченко пояснил, что закалка включает сильный нагрев и быстрое охлаждение в масле, что делает сталь очень твердой, но и хрупкой, а отпуск - повторный, но менее интенсивный нагрев с аналогичным охлаждением, который смягчает структуру после закалки.

Команда провела серию экспериментов с различными режимами термической обработки стали 14Х17Н2, изучая изменения ее структуры и механических свойств.
В ходе исследования были испытаны пять режимов, включая сложные многоступенчатые процессы с закалкой и отпуском.

Ю. Симонов, профессор и заведующий кафедрой, рассказал, что анализ образцов показал, что главным секретом успешной защиты от коррозии является формирование однородной матрицы с равномерно распределенными крупными карбидами.
Образцы проверялись по международным стандартам, подвергаясь напряжению 182 МПа в растворе с высоким содержанием сероводорода.
Он отметил, что простое снижение твердости не дало успеха, так как материал рушится через 120 часов.
Наилучшие результаты показали образцы после сложных режимов, которые выдержали 720 часов тестирования без значительных повреждений.

В ходе исследования было установлено, что для защиты стали от сульфидной коррозии важно не только соответствие требованиям по твердости, но и тщательный выбор режимов термообработки, позволяющий достичь оптимальной структуры.
Эта сталь способна выдерживать даже наиболее агрессивные среды, что является критически важным фактором в нефтяной, химической и металлургической сферах.

Метод термообработки, разработанный учеными ПНИПУ в сотрудничестве с инженерами ЭЛКАМ-нефтемаш, готов к внедрению в серийное производство насосов и другого оборудования для эксплуатации в сложных условиях.
Это поможет увеличить срок службы деталей, снизить количество аварий в нефтедобыче и других отраслях, а также адаптировать метод для работы с другими марками сталей.