Материаловеды НИТУ «МИСиС» совместно с ПАО «Северсталь» создали новую сталь «Северкор» для промысловых нефтепроводов с целью снижения экологических рисков нефтедобычи и повышения ее эффективности за счет увеличенной коррозионной стойкости. Первая тестовая труба из разработанного стального проката прошла годовое испытание на Кокуйском нефтегазовом месторождении «Лукойла» в Пермском крае. В октябре 2019 компания представила экспертное заключение, подтвердившее уникальную стойкость промысловых труб из проката «Северкор» к агрессивной среде транспортируемой сырой нефти и солевых растворов.
Прокат «Северкор» разработан учеными НИТУ «МИСиС» совместно с одной из крупнейших в мире металлургических компаний — ПАО «Северсталь». Необходимость разработки новой марки стали обусловлена сложными условиями нефтедобычи на отечественных месторождениях.
Действующие нефтепромысловые трубы работают в условиях постоянного контакта с коррозионно-активной водоэмульсионной смесью нефти и концентрированных солевых растворов. Это приводит к коротким срокам их эксплуатации (около 2 лет) и возникновению непрогнозируемых аварий, которые часто сопровождаются загрязнением обширных территорий.
Учеными НИТУ «МИСиС» совместно со специалистами ПАО «Северсталь» была предложена инновационная технология производства на широкополосном стане 2000 рулонного проката для изготовления коррозионностойких прямошовных промысловых труб с улучшенными механическими характеристиками и повышенной коррозионной стойкостью. Использование новой марки стали «Северкор» позволит существенно снизить экологические риски и эксплуатационные затраты при добыче нефти, в том числе на труднодоступных месторождениях Западной Сибири, где ремонт и замена труб осложнены условиями их доставки, а агрессивный состав углеводородного сырья обуславливает повышенный уровень коррозионного износа.
На одном из таких месторождений и состоялось промышленное испытание новой стали в «боевых» условиях. Труба, изготовленная из разработанного проката, эксплуатировалась на протяжении года в составе байпасной линии водовода Кокуйского месторождения в районе города Кунгур. По окончании тестового периода эксперты отдела защиты от коррозии по проектам «Лукойл-Пермь» провели исследование химического состава и структурного состояния металла трубы, по которой подавалась так называемая подтоварная жидкость — смесь первичной сырой нефти с сильноагрессивной сероводородосодержащей водой.
Скорость коррозии в трубе из новой стали составила всего 0,008 мм в год, то есть глубина «коррозионных язв» от воздействия коррозионно-активной жидкости на металл оказалась меньше поверхностных дефектов прокатного производства. В будущем планируется выдавать гарантию минимум на двукратное увеличение срока эксплуатации труб — с 2 до 4 лет, полученных с использованием разработанной технологии.
«После годовой работы в условиях нефтепромысла, труба не получила заметного износа. Разработанная совместно с ПАО „Северсталь“ технология производства проката для изготовления прямошовных нефтепромысловых труб обеспечила реальное повышение их коррозионной стойкости, — рассказывает один из разработчиков проекта, руководитель лаборатории „Гибридные наноструктурные материалы“ НИТУ „МИСиС“ Александр Комиссаров. — Такой результат получен благодаря использованию принципиально новых схем легирования (добавления в состав материалов специальных компонентов для улучшения свойств основного материала) и разработанных режимов выплавки и прокатки, обеспечивающих необходимый структурно-фазовый состав стали при производстве рулонного проката. В целом полученные результаты подчеркивают эффективность ориентации научных разработок НИТУ „МИСиС“ на решение прикладных задач отечественного промышленного производства в кооперации с ведущими металлургическими предприятиями».
Ученым научной группы проекта удалось рассчитать условия комплексного микролегирования расплава стали такими элементами, как хром, медь и никель, чтобы получить необходимые свойства. Введение этих металлов в жидкую сталь позволило регулировать состав и содержание коррозионно-активных неметаллических включений, тем самым уменьшая их негативное влияние на ее свойства.
По мнению разработчиков, использование для изготовления нефтепромысловых труб стального проката, полученного по новой технологии НИТУ «МИСиС», адаптированной к производственным условиям ПАО «Северсталь», позволит существенно снизить как эксплуатационные затраты, так и экологические риски нефтедобычи. Кроме того, изготовление труб сварным способом (а не, например, бесшовным) поможет снизить их стоимость и повысить эффективность нефтедобычи.
По словам Александра Комиссарова, технология весьма конкурентоспособна по мировым меркам. По результатам разработки уже получено три патента РФ, и направлена заявка на получение международного патента.
Проект был выполнен при поддержке Минобрнауки РФ в рамках реализации нацпроекта «Наука» и конкурса на создание высокотехнологичных производств.
