Аспирант кафедры «Химические технологии неорганических веществ и материалов» Усольского филиала НИ ИрГТУ Максим Давыдкин руководит проектом по созданию установки для изучения коррозионного поведения материалов в средах химических и нефтехимических производств. Проект реализуется на базе ОАО «ИркутскНИИхиммаш», где молодой ученый заведует лабораторией коррозийных исследований.
Используя возможности установки, М. Давыдкин пишет кандидатскую диссертацию под научным руководством профессора ИрГТУ Ольги Немыкиной. Исследования актуальны для предприятий нефтеперерабатывающей отрасли. Данная установка позволяет проводить испытания материалов в агрессивных условиях, максимально имитирующих эксплуатационные.
Экономические потери от коррозии ежегодно составляют миллиарды рублей, так как она разрушает трубопроводы, цистерны, металлические части машин, корпусов судов, морских сооружений и др. Безвозвратные потери металлов в результате коррозии составляют 15% от их выпуска. К убыткам от коррозии можно отнести также стоимость потерянного продукта (масло, газ, вода). Выброс природного газа и других пожаро- и взрывоопасных веществ через дефекты, образованные вследствие коррозии, может привести к крупным авариям, пожарам, взрывам с материальными потерями и человеческими жертвами. Поэтому изучение коррозии и разработка методов защиты металлов от нее имеют большое значение.
«Выбор материалов, отвечающих требованиям безопасности и устойчивости к коррозии, увеличит срок бесперебойной работы оборудования и уменьшит вероятность аварийных ситуаций с выбросом токсичных и взрывоопасных веществ на предприятиях нефтехимической промышленности», - сообщил М. Давыдкин.
Специалист отметил, что в связи с необходимостью модернизации нефтеперерабатывающего производства и замены устаревшего оборудования возникает потребность в новых, устойчивых к коррозии и безопасных материалах. Для проведения исследований на базе ОАО «ИркутскНИИхиммаш» была создана небольшая «пилотная» установка, повторяющая производственные условия. В 2012 году установка использовалась для испытания образцов наплавленного металла (нержавеющая сталь /углеродистая сталь) в водородных и сероводородных средах при высоком давлении и температуре для предприятия ОАО «Волгаграднефтемаш». Специалисты лаборатории выдали положительное заключение об условиях применения данных материалов, режимах наплавки и термообработки. В прошлом году были проведены испытания композиционных материалов для ООО «Завод углеродных и композиционных материалов» (ЗУКМ, г Челябинск). В результате сам материал оказался стойким, но довольно хрупким, он получился положительным по коррозионным свойствам и отрицательным - по механическим.
В настоящее время на базе института создается большая производственная установка, которая позволит тестировать и внедрять новые наноматериалы и композиты. Установка имитирует агрессивные условия химических и нефтехимических производств – высокое давление, температуру (до 525 °С), среду (H2, H2S , N Н3 и др). Помещая материал в такие условия, исследователи делают вывод о его стойкости. Строительные работы по созданию данной установки закончены на 40%, изготовлено 80% оборудования, закуплено 40%. В ходе работы в проект были внесены изменения по обеспечению безопасности.
Кроме фундаментальных исследований, установку для изучения коррозионного электрохимического поведения материалов можно использовать в коммерческих целях. Предполагается, что лаборатория коррозионных исследований будет выдавать экспертные заключения по применению материалов для химического и нефтехимического оборудования в различных производственных условиях.
М. Давыдкин отметил, что сейчас в лаборатории изучают свойства новых отечественных низколегированных сталей, которые считаются перспективным материалом, уменьшают себестоимость и обеспечивают безопасную эксплуатацию оборудования: «Это делается для того, чтобы повысить их стойкость в сероводородных средах, которые являются особо агрессивными при нефтепереработке. В сероводородных средах, как правило, используют дорогие высоколегированные стали, а мы пытаемся за счет соответствующей обработки сделать более стойкими марки низколегированных (более дешевых) сталей. Сейчас мы работаем над тем, чтобы привить стойкость стали марки 20Х13, из которой ОАО «ИркутскНИИхиммаш» изготавливает арматуру высокого давления. В установке проводятся испытания моделей арматуры, прошедших соответствующую термообработку».
По словам специалиста, когда в 70 х годах проектировали и строили нефтеперерабатывающие заводы, то подбирали материалы, недооценивая влияние локальных видов коррозии. В настоящее время ученые пытаются оптимизировать структуру сталей как одного из факторов стойкости к коррозионному растрескиванию за счет термообработки и провести оценочные испытания.
Сейчас в лаборатории коррозийных исследований также изучают возможность применения стали марок 12Х15Г9НД и 20ЮЧ. Это актуально в связи с тем, что в качестве аналога дорогим видам нержавеющей стали (12Х18Н10Т), производители предлагают использовать более дешевую марганцовистую сталь 12Х15Г9НД. Однако для уточнения возможности ее применения в нефтеперерабатывающей промышленности необходимы соответствующие исследования, которые проводятся на установке в ОАО «ИркутскНИИхиммаш».
Ученые планируют завершить проект к 2015 году. Для его реализации необходимо 18 млн рублей на строительно-монтажные работы, оборудование, научные исследования и сертификацию.
Наталья Розова
