Прислать материал
Исследование и разработка принципиально новой импортозамещающей технологии производства запорной и регулирующей арматуры из наноструктурированной стали, обладающей высоким запасом коррозионной стойкости в газовой среде с высоким содержанием Н2S и СО2
Ключевые слова:
запорная и регулирующая арматура внутрикорпусные устройства (вку) принципиальная технология наноструктурированная сталь электрошлаковый переплав (эшп) сероводородное коррозионное растрескивание
Цель проекта:
1. Типичный нефтеперерабатывающий завод из-за утечек в арматуре выделяет более 3 т
углеводородов в сутки. Срок службы и надежность большинства типов защитных покрытий
недостаточны, а технологии, в частности наплавление рабочих поверхностей требует
дорогостоящие импортные порошковые смеси и применения импортного оборудования, а
применяемые для гальванической обработки формирования, существенно загрязняют
окружающую среду. Более 50% остановок оборудования вызвано отказами элементов запорно-
регулирующей арматуры (ЗРА). Утечки во внешнюю среду - один из главных аспектов
безопасности арматуры в химической, нефтяной и газовой промышленностей. Не менее важно и
решение проблемы импортозамещения ЗРА.
Работа в химически активной среде с повышенным содержанием сероводорода требует
использования оборудования с уникальными прочностными характеристиками как сталей, так и
соединений. В России производство подобного оборудования находится на этапе освоения, а
конечный продукт предусматривает обязательное проведение испытаний по стандарту NACE, что
требует наличия у производителей дорогостоящих испытательных стендов.
2. Целью ПНИЭР является вывод на рынок новой научно-технической продукции, разработка
технологии мирового уровня производства коррозионно-стойкой запорной и регулирующей
арматуры на основе метода электрошлаковой выплавки с применением новой
наноструктурированной стали.
Обеспечение производственной независимости в области изготовления нефтехимического и
нефтегазового оборудования.
Повышение эффективности применения трубопроводной арматуры газовых месторождений с
высоким содержанием Н2S и СО2;
Снижение экологической нагрузки внедрением экологически безопасных материалов и
технологии производства оборудования;
Повышение экспортного потенциала.
Основные планируемые результаты проекта:
1. Основные планируемые результаты проекта:
- Методика расчета параметров кристаллизации слитков из коррозионностойкой стали для корпусов и внутрикорпусных устройств (ВКУ) арматуры.
-Термодинамическая и математическая модели фазового состава композиции наноструктурированной стали.
2.3 Лабораторный технологический регламент изготовления экспериментальных образцов наноструктурированной коррозионностойкой стали для корпусов и ВКУ арматуры.
- Экспериментальные образцы наноструктурированной коррозионностойкой стали для корпусов и ВКУ арматуры.
- Технологическая инструкция на изготовление экспериментальных образцов корпуса арматуры из наноструктурированной коррозионностойкой стали.
- Эскизная конструкторская документация на экспериментальные образцы корпуса арматуры.
- Экспериментальные образцы корпуса арматуры из наноструктурированной коррозионностойкой стали.
- Технологическая инструкция на изготовление экспериментальных образцов ВКУ арматуры из наноструктурированной коррозионностойкой стали.
- Эскизная конструкторская документация на экспериментальные образцы ВКУ арматуры.
- Экспериментальные образцы ВКУ арматуры из наноструктурированной коррозионностойкой стали.
- Проект технического задания на проведение ОТР по теме «Разработка опытно-промышленной импортозамещающей технологии производства запорной и регулирующей арматуры из наноструктурированной стали, обладающей высоким запасом коррозионной стойкости в газовой среде с высоким содержанием Н2S и СО2», в том числе технические требования, и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера - организации реального сектора экономики.
- Предложения и рекомендации по использованию полученных результатов при производстве устьевого и фонтанного оборудования для Астраханского, Оренбургского и других газовых месторождений.
- Результаты патентных исследований.
- Методика расчета параметров кристаллизации слитков из коррозионностойкой стали для корпусов и внутрикорпусных устройств (ВКУ) арматуры.
-Термодинамическая и математическая модели фазового состава композиции наноструктурированной стали.
2.3 Лабораторный технологический регламент изготовления экспериментальных образцов наноструктурированной коррозионностойкой стали для корпусов и ВКУ арматуры.
- Экспериментальные образцы наноструктурированной коррозионностойкой стали для корпусов и ВКУ арматуры.
- Технологическая инструкция на изготовление экспериментальных образцов корпуса арматуры из наноструктурированной коррозионностойкой стали.
- Эскизная конструкторская документация на экспериментальные образцы корпуса арматуры.
- Экспериментальные образцы корпуса арматуры из наноструктурированной коррозионностойкой стали.
- Технологическая инструкция на изготовление экспериментальных образцов ВКУ арматуры из наноструктурированной коррозионностойкой стали.
- Эскизная конструкторская документация на экспериментальные образцы ВКУ арматуры.
- Экспериментальные образцы ВКУ арматуры из наноструктурированной коррозионностойкой стали.
- Проект технического задания на проведение ОТР по теме «Разработка опытно-промышленной импортозамещающей технологии производства запорной и регулирующей арматуры из наноструктурированной стали, обладающей высоким запасом коррозионной стойкости в газовой среде с высоким содержанием Н2S и СО2», в том числе технические требования, и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера - организации реального сектора экономики.
- Предложения и рекомендации по использованию полученных результатов при производстве устьевого и фонтанного оборудования для Астраханского, Оренбургского и других газовых месторождений.
- Результаты патентных исследований.
Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Разрабатываемая технология производства запорной и регулирующей арматуры из наноструктурированной стали должна состоять из следующих этапов:
1) Последовательное наплавление заготовки для экспериментальных образцов корпусов арматуры и ВКУ с использованием электрошлаковой технологии и специальной формообразующей плавильной оснастки;
2) Термическая обработка по специальным энергосберегающим режимам;
3) Механическая обработка, обеспечивающая высокий сквозной коэффициент использования металла;
4) Сборка экспериментальных образцов корпусов арматуры и ВКУ.
Экспериментальные образцы изделий корпуса и ВКУ арматуры изготовленные из разработанной наноструктурированной стали должны соответствовать следующим требованиям:
1) минимальный уровень механических свойств металла наноструктурированной стали при комнатной температуре должен соответствовать следующим требованиям:
- Предел прочности, МПа 650-900
- Предел текучести, МПа ≥700
- Относительное удлинение, % ≥16
- Относительное сужение, % ≥45
- Ударная вязкость, Дж/см2 ≥80
2) Отсутствие протечек и негерметичности образца арматуры, включающего корпус и ВКУ, на протяжении всего срока опытно-промысловых испытаний;
1) Последовательное наплавление заготовки для экспериментальных образцов корпусов арматуры и ВКУ с использованием электрошлаковой технологии и специальной формообразующей плавильной оснастки;
2) Термическая обработка по специальным энергосберегающим режимам;
3) Механическая обработка, обеспечивающая высокий сквозной коэффициент использования металла;
4) Сборка экспериментальных образцов корпусов арматуры и ВКУ.
Экспериментальные образцы изделий корпуса и ВКУ арматуры изготовленные из разработанной наноструктурированной стали должны соответствовать следующим требованиям:
1) минимальный уровень механических свойств металла наноструктурированной стали при комнатной температуре должен соответствовать следующим требованиям:
- Предел прочности, МПа 650-900
- Предел текучести, МПа ≥700
- Относительное удлинение, % ≥16
- Относительное сужение, % ≥45
- Ударная вязкость, Дж/см2 ≥80
2) Отсутствие протечек и негерметичности образца арматуры, включающего корпус и ВКУ, на протяжении всего срока опытно-промысловых испытаний;
Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Разрабатываемая принципиальная технология предназначена для производства запорной и
регулирующей арматуры из наноструктурированной стали, обладающей высоким запасом
коррозионной стойкости в газовой среде с высоким содержанием Н2S и СО2».
Новая наноструктурированная сталь предназначена для производства запорной и регулирующей
арматуры, исполнения К3 (ГОСТ 13846-89), для обустройства и эксплуатации скважин,
работающих в агрессивных условиях.
Разработанная принципиальная технология может быть адаптирована к производственным условиям основных отечественных поставщиков нефтегазового оборудования:
ООО «ЕАЗ» (г. Копейск), ЗАО «Энергомаш (Чехов) – ЧЗЭМ» (г.Чехов), ЗАО «Курганспецарматура» (г.Курган), ООО НПП «ИННОТЕХ» (г.Челябинск), ООО «Завод нефтегазового оборудования» (г.Воткинск), ЗАО «Тяжпромарматура» (г. Алексин), ОАО «ПАЗ» (г.Пенза) и др.
Использование принципиально новой импортозамещающей технологии изготовления экспериментальных изделий корпуса и ВКУ арматуры из новой наноструктурированной коррозионностойкой стали с применением метода ЭШВ позволит за счет глубокого рафинирования металла и повышения структурной однородности обеспечить необходимое качество металла, а также снизить энергетические затраты при производстве электрошлаковой заготовки на 20-30% .
регулирующей арматуры из наноструктурированной стали, обладающей высоким запасом
коррозионной стойкости в газовой среде с высоким содержанием Н2S и СО2».
Новая наноструктурированная сталь предназначена для производства запорной и регулирующей
арматуры, исполнения К3 (ГОСТ 13846-89), для обустройства и эксплуатации скважин,
работающих в агрессивных условиях.
Разработанная принципиальная технология может быть адаптирована к производственным условиям основных отечественных поставщиков нефтегазового оборудования:
ООО «ЕАЗ» (г. Копейск), ЗАО «Энергомаш (Чехов) – ЧЗЭМ» (г.Чехов), ЗАО «Курганспецарматура» (г.Курган), ООО НПП «ИННОТЕХ» (г.Челябинск), ООО «Завод нефтегазового оборудования» (г.Воткинск), ЗАО «Тяжпромарматура» (г. Алексин), ОАО «ПАЗ» (г.Пенза) и др.
Использование принципиально новой импортозамещающей технологии изготовления экспериментальных изделий корпуса и ВКУ арматуры из новой наноструктурированной коррозионностойкой стали с применением метода ЭШВ позволит за счет глубокого рафинирования металла и повышения структурной однородности обеспечить необходимое качество металла, а также снизить энергетические затраты при производстве электрошлаковой заготовки на 20-30% .
Текущие результаты проекта:
На первом этапе за счет бюджетных средств планируется выполнить следующие работы:
- провести аналитический обзор научных и информационных источников по тематике проблемы.
- выбрать направление и разработать новую наноструктурированную сталь для корпусов и ВКУ арматуры, работающую в среде с высоким содержанием сероводорода и диоксида углерода.
- разработать принципиальный подход к расчету параметров кристаллизации слитков из коррозионностойкой стали для экспериментальных образцов корпусов и ВКУ арматуры.
- провести компьютерное моделирование фазового состава стали.
- разработать лабораторный технологический регламент изготовления экспериментальных образцов наноструктурированной коррозионностойкой стали для корпусов и ВКУ арматуры.
- разработать программу и методики сравнительных исследований коррозионностойкой стали для корпусов и ВКУ арматуры.
- провести патентные исследования в соответствии.
За счет внебюджетных средств на первом этапе планируется выполнить следующие работы:
- изготовить комплект образцов применяемых материалов коррозионностойкой стали для сравнительных исследований.
- изготовить из применяемых материалов коррозионностойкой стали корпуса и ВКУ арматуры для сравнительных исследований.
На сегодняшний день уже ведутся работы по анализу научных и информационных источников по тематике проблемы; выбрано направление разработки новой наноструктурированной сталь для корпусов и ВКУ арматуры. Ведутся работы по компьютерному моделированию фазового состава композиции наноструктурированной стали.
- провести аналитический обзор научных и информационных источников по тематике проблемы.
- выбрать направление и разработать новую наноструктурированную сталь для корпусов и ВКУ арматуры, работающую в среде с высоким содержанием сероводорода и диоксида углерода.
- разработать принципиальный подход к расчету параметров кристаллизации слитков из коррозионностойкой стали для экспериментальных образцов корпусов и ВКУ арматуры.
- провести компьютерное моделирование фазового состава стали.
- разработать лабораторный технологический регламент изготовления экспериментальных образцов наноструктурированной коррозионностойкой стали для корпусов и ВКУ арматуры.
- разработать программу и методики сравнительных исследований коррозионностойкой стали для корпусов и ВКУ арматуры.
- провести патентные исследования в соответствии.
За счет внебюджетных средств на первом этапе планируется выполнить следующие работы:
- изготовить комплект образцов применяемых материалов коррозионностойкой стали для сравнительных исследований.
- изготовить из применяемых материалов коррозионностойкой стали корпуса и ВКУ арматуры для сравнительных исследований.
На сегодняшний день уже ведутся работы по анализу научных и информационных источников по тематике проблемы; выбрано направление разработки новой наноструктурированной сталь для корпусов и ВКУ арматуры. Ведутся работы по компьютерному моделированию фазового состава композиции наноструктурированной стали.