Регистрация / Вход
Прислать материал

14.579.21.0114

Аннотация скачать
Постер скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.579.21.0114
Тематическое направление
Индустрия наносистем
Исполнитель проекта
Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения"
Название доклада
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
Докладчик
Левков Леонид Яковлевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
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.
Актуальность и новизна исследования
Разработка принципиально новой технология для производства корпусных элементов и ВКУ
запорной и регулирующей арматуры позволит:
- преодолеть недостатки существующих технологических схем, связанные с продолжительным и
энергоемким (до 30% затрат) деформационным переделом, значительным объемом механической обработки и низким (не более 35%) сквозным выходом годного.
- обеспечить необходимое качество металла и технико-экономические показатели производства за счет применения электрошлаковой выплавки заготовок для основных элементов арматуры, основанной исключительно на отечественных разработках
Разработка новой наноструктурированной стали обеспечит достаточный запас коррозионной стойкости в газовой среде с высоким содержанием Н2S и СО2, предназначенной для производства запорной и регулирующей арматуры, исполнения К3 (ГОСТ 13846-89), для обустройства и эксплуатации скважин, работающих в агрессивных условиях. Нанодисперсное упрочнение обеспечивается образованием мелкодиспресных нитридов и карбонитридов, выделением при отпуске по границам зерен грубых карбидов М23С6, внутриреечных (в местах с повышенной дефектностью) мелких карбонитридов типа МХ. Данный механизм упрочнения является решающим фактором повышения длительной прочности и сопротивлению межкристаллитной коррозии стали.
В основу разработки наноструктурированной стали будут заложены принципы легирования, при которых требуемые прочностные характеристики достигаются за счет формирования неравновесной и стабильной при высоких температурах под действием напряжений структуры, сохраняемой наноструктурными частицами вторичных фаз типа МХ, состоящих из карбидо-, нитридо- и карбонитридообразующих элементов.

Описание исследования

В результате выполнения ПНИЭР будут получены следующие научно-технические результаты:
- аналитический обзор научных и информационных источников по тематике проблемы;
- патентоспособные технические решения включающие новую сталь и новый способ
производства;
- экспериментальные изделия заготовок корпуса и ВКУ арматуры;
- разработка принципиального подхода к расчету параметров кристаллизации
экспериментальных изделий;
- методика расчета параметров кристаллизации слитков для экспериментальных изделий;
- технологический регламент изготовления образцов наноструктурированной
коррозионностойкой стали для корпусов и ВКУ арматуры,
- программа и методика экспериментальных сравнительных исследований коррозионностойкой
стали для корпусов и ВКУ арматуры;
- проект технических требований для опытно-конструкторской реализации технологии
производства корпусов и ВКУ запорной и регулирующей арматуры с применением
электрошлаковой выплавки заготовок из коррозионностойкой наноструктурированной стали;
- предложения и рекомендации по использованию разработанного научно-технического задела
при производстве устьевой и фонтанной арматуры для Астраханского, Оренбургского и других
газовых месторождений.

 

Результаты исследования

На сегодняшний день полностью завершены работы в рамках 1-го этапа. Получены следующие результаты: 

- Выполнен аналитический обзор научных и информационных источников по тематике проблемы. 

- Определено направление разработки новой наноструктурированной стали для корпусов и ВКУ арматуры, работающей в среде с высоким содержанием сероводорода и диоксида углерода.

- Разработан принципиальный подход к расчету параметров кристаллизации слитков из коррозионностойкой стали для экспериментальных образцов корпуса и ВКУ арматуры.

- Проведено компьютерное моделирование фазового состава стали с помощью программного комплекса «TERRA», по итогам которого составлена термодинамическая модель фазового состава стали. Для моделирования процесса роста частицы в многокомпонентном металлическом сплаве разработаны физическая и математическая модели, позволяющие учесть тепловые, диффузионные и химические процессы, протекающие в системе.
- Разработан лабораторный технологический регламент изготовления экспериментальных образцов наноструктурированной коррозионностойкой стали для корпуса и ВКУ арматуры. Регламент разработан применительно к лабораторной установке электрошлакового переплава в АО «НПО «ЦНИИТМАШ», являющейся уникальной научной установкой.
- Разработана программа и методики сравнительных исследований коррозионностойкой стали для корпусов и ВКУ арматуры.
- Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ 15.011-96.
- Изготовлены комплекты образцов, а также корпус и ВКУ арматуры из применяемых материалов коррозионностойкой стали для сравнительных исследований. 
- Изготовление из применяемых материалов коррозионностойкой стали для сравнительных исследований.

Ведется выполнение работ в рамках 2-го этапа "Разработка и опробование технологии изготовления экспериментальных образцов корпуса и ВКУ арматуры из наноструктурированной коррозионностойкой стали", связанных с:

- проведением расчетов температурного поля слитка из новой марки стали;

- оптимизацией выбранного состава новой композиции с учетом выделения наноструктурных фаз;

- изготовлением экспериментальных образцов наноструктурированной коррозионностойкой стали.
- сравнительными исследованиями применяемых материалов и разработанной наноструктурированной коррозионностойкой стали для корпусов и ВКУ арматуры;

- разработкой эскизной конструкторской документации на специальную плавильную оснастку для изготовления экспериментальных образцов корпуса и ВКУ;

- разработкой технологии изготовления экспериментальных образцов корпуса и ВКУ арматуры из наноструктурированной коррозионностойкой стали с использованием метода электрошлаковой выплавки;

- изготовлением специальной плавильной оснастки для изготовления заготовок корпуса и ВКУ;

- изготовлением заготовок экспериментальных образцов корпуса и ВКУ арматуры из новой наноструктурированной стали;

- сборкой экспериментальных образцов корпуса и ВКУ арматуры;

- разработкой эскизной конструкторской документации на экспериментальные изделия корпуса и ВКУ арматуры;

- термической и механической обработкой заготовок экспериментальных образцов корпуса и ВКУ арматуры из новой наноструктурированной стали;

-проведением дополнительных патентных исследований;
- подготовкой заявки на патент.

 

Практическая значимость исследования
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.
Ожидаемый объем производства заготовок, начиная с 2018 г., может составить 2000 т при последующем увеличении, в среднем, на 10-15 % в год.