АО «Объединенная металлургическая компания» (Москва, Россия)

А. В. Червонный, начальник отдела по исследованиям и разработкам, к.т.н., chervonnyj_av@vsw.ru
А. В. Мунтин, директор Инженерно-технологического центра, к.т.н., muntin_av@omk.ru

ООО «Газпром ВНИИГАЗ» (Санкт-Петербург, Россия)
К. Б. Конищев, заместитель начальника Корпоративного научно-технического центра, 756-ki@mail.ru
Д. А. Силин, начальник лаборатории специальных труб и соединений, silin_da@mail.ru

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (Санкт-Петербург, Россия)
А. С. Федоров, научный сотрудник НТК «Новые технологии и материалы», к.т.н., fedorov_as@spbstu.ru
А. С. Цветков, заведующий лабораторией НТК «Новые технологии и материалы», к.т.н., tsvetkov_as@spbstu.ru

С целью разработки технологии производства бесшовных труб из сталей типа 13Cr для скважин с повышенным содержанием СО2 предложены химические составы четырех сталей. С применением методики, включающей выплавку экспериментальных сталей, горячую винтовую прокатку гильз с последующей раскаткой в полосу
в лабораторных условиях получены образцы предложенных высокохромистых сталей, предназначенных для производства бесшовных горячекатаных нарезных труб групп прочности от L80 до P110. Проведены дилатометрические испытания, определены критические точки экспериментальных сталей, исследован процесс роста зерна при нагреве, на основании проведенных исследований предложены и обоснованы режимы термической обработки. Термическая обработка по предложенным режимам и проведение механических испытаний лабораторного проката исследуемых сталей показала возможность обеспечения необходимого сочетания уровня прочности и хладостойкости. На основании проведенных исследований лабораторного проката выбраны химические составы трубной заготовки для производства опытных партий, разработана технология производства и термической обработки труб в промышленных условиях, обеспечивающая требования к группам прочности L80 и P110 в хладостойком исполнении. На основании реальных составов сред в условиях эксплуатации месторождений предложена методика проведения лабораторных автоклавных испытаний. Проведена комплексная оценка стойкости образцов сталей 13Cr промышленного производства в модельных средах. Показана высокая стойкость к коррозии образцов труб промышленного производства в ходе проведения статических и динамических автоклавных испытаний.

1. Кучеров В. Г., Бессель В. В. Вызовы и риски глубокого и сверхглубокого бурения // Бурение и нефть. 2020. № 3. С. 12–17. 

2. Shiryaev A. G., Chetverikov S. G., Chikalov S. G. Production of Seamless Steel Pipe for Oil and Gas Extraction in Challenging Conditions // Steel in Translation. 2018. No. 48. pp. 704–711.
3. Zhao X., Li G., Liu J. (et al) Corrosion Performance Analysis of Tubing Materials with Different Cr Contents in the CO2 Flooding Injection–Production Environment // Coatings. 2023. Vol. 13. 1812. Р. 1–12.
4. Perez T. E. Corrosion in the Oil and Gas Industry: An Increasing Challenge for Materials // Materials Science and Engineering. Vol. 65. №8. 2013. Р. 1–10.
5. Wei L., Gao K. Understanding the general and localized corrosion mechanisms of Cr-containing steels in supercritical CO2-saturated aqueous environments // Journal of alloys and compounds. Vol. 792 (2019). pp. 328–340.
6. Hua Y., Jonnalagadda R., Zhang L. (et al) Assessment of general and localized corrosion behavior of X65 and 13Cr steels in water-saturated supercritical CO2 environments with SO2/O2 // Gas Control. Vol. 64 (2017). pp. 126–136.
7. Костицына И. В., Тюрин А. Г., Паршуков В. П., Бирюков А. И. Влияние концентрации хрома, температуры и давления СО2 на коррозионную стойкость насосно-компрессорных труб // Вестник ЮУрГУ. 2012. № 13. С. 30–37.
8. Григорьева Д. Д. Исследование влияния термической обработки на механические свойства стали 08Х13Н4М1Ф // Бернштейновские чтения по термомеханической обработке металлических материалов: сборник тезисов. 2022. С. 141–142.
9. Бекенов Д. К., Масакбаева С. Р. Влияние вводимого ванадия на свойства стали // Наука и техника Казахстана. 2020. № 3. С. 67–73.
10. Лаев К. А. Влияние легирования и термической обработки на структуру и свойства коррозионностойких высокохромистых сталей мартенситного и супер мартенситного классов для изготовления труб нефтегазового сортамента. Автореф. канд. дис. Челябинск, ЮУРГУ, 2016. 21 с.
11. Стрельченко А. В., Авдеев С. В., Щеглов А. Г. и др. Совершенствование технологии производства бесшовных горячекатаных труб из нержавеющей стали L80 тип 13Cr в условиях трубопрокатного цеха // Литье и металлургия. 2024. № 2. С. 40–43.
12. Трутнев Н. В., Красиков А. В., Ульянов А. Г. и др. Освоение производства бесшовных труб из нержавеющей стали мартенситного класса марки типа 13Сr на ТПА 159-426 АО ВТЗ // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2018. № 12.С. 68–71.
13. Филиппов А. Г., Ерехинский Б. А., Крылов П. В., Попов К. А. Применение высокотехнологичных бесшовных нарезных труб для решения текущих и перспективных задач добычи газа в ПАО «Газпром» // Территория НЕФТЕГАЗ. 2018. № 11. С.51–57.
14. De Visser E., Hendriks C., Barrio M. (et al) Dynamics CO2 quality recommendations // International journal of greenhouse gas control. 2008. Vol. 2 (4). pp. 478–484.
15. Maldal T., Tappel I. M. CO2 underground storage for Snøhvit gas field development // Energy. 2004. Vol. 29 (9–10). pp. 1403–1411.
16. Choi Y. S., Nesic S., Young D. Effect of impurities on the corrosion behavior of CO2 transmission pipeline steel in supercritical CO2−water environments // Environmental science & technology. 2010. Vol. 44 (23). pp. 9233–9238.
17. Choi Y. S., Nešić S. Determining the corrosive potential of CO2 transport pipeline in high pCO2–water environments // International Journal of Greenhouse Gas Control. 2011. Vol. 5 (4). pp. 788–797.
18. Dugstad A., Morland B., Clausen S. Corrosion of transport pipelines for CO2–Effect of water ingress // Energy Procedia. 2011. Vol. 4. pp. 3063–3070.
19. Ивашко В. В. Исследование влияния режимов нагрева на структуру и свойства нержавеющей стали 20Х13 // Вестник БарГУ. Серия: Технические науки. 2015. № 3. С. 45–48.
20. Костина М. В., Ригина Л. Г., Костина В. С. и др. Обзор исследований коррозионностойких сталей на основе Fe – ~13 % Cr: термическая обработка, коррозионная и износостойкость // Известия вузов. Черная металлургия. 2023. 66 (1). С. 8–26.
21. Wang Р., Lu S. P., Xiao N. M. (et al) Effect of delta ferrite on impact properties of low carbon 13Cr-4Ni martensitic stainless steel // Materials Science and Engineering: A. Vol. 527. Iss. 13–14. 2010. pp. 3210–3216.
22. Алещенко А. С., Мунтин А. В., Гамин Ю. В. и др. Применение опытно-промышленного комплекса оборудования НИТУ МИСИС для физического моделирования технологии производства бесшовных труб // Черные металлы. № 11. 2024. С 32–38.