Магнитогорский технический университет им. Г. И. Носова, Магнитогорск, Россия¹ ; Новотроицкий филиал НИТУ «МИСиС», Новотроицк, Россия²:

Р. Р. Дема, доцент кафедры «Машины и технологии обработки давлением и машиностроения»¹, профессор кафедры металлургических технологий и оборудования², докт. техн. наук, эл. почта: demarr78@mail.ru

Р. Н. Амиров, доцент кафедры «Машины и технологии обработки давлением и машиностроения»¹, доцент кафедры металлургических технологий и оборудования², канд. техн. наук

АО «Первоуральский новотрубный завод», Первоуральск, Россия:

Н. А. Девятерикова, ведущий инженер-исследователь

Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси, Минск, Беларусь:
М. А. Леванцевич, ведущий научный сотрудник, доцент, канд. техн. наук

В работе принимали участие академик РАН, докт. техн. наук К. В. Григорович, докт. техн. наук В. Л. Басинюк.

Разработка и внедрение технологий защиты резьбовых соединений труб нефтегазового сортамента, обеспечивающих гарантированный цикл свинчиваний-развинчиваний и повышение коррозионной стойкости, является актуальной задачей. В работе проведены исследования по изучению коррозионной стойкости покрытий, сформированных методом плакирования гибким инструментом. Изучены многослойные покрытия из металлов и сплавов меди, цинка, алюминия, магния, хрома и никеля. Исследования коррозионной стойкости покрытий проведены в камере соляного тумана КСТ-2. Общая продолжительность испытаний составила 192 ч; концентрация водно-соляного раствора NaCl — 5 %. Установлено, что наименьшей коррозионной стойкостью обладают образцы без покрытия: первые очаги коррозии возникли на их поверхностях через 8 ч. Также не выдержали испытания однослойные покрытия из латуни (Л63), меди (М1), бронзы (БрОЦС5-5-5). Общая площадь коррозии составила более 70 % при продолжительности испытаний 48 ч. Коррозионная стойкость образцов с покрытиями Аl, Mg, 50Al – 50Ni составила 176 ч испытания. Выдержали испытания следующие многослойные покрытия: композиция 50Al – 50Zn, Cr + Al, Cr + Al + полимер, Cr + композиция 50Al – 50Ni, Cr + композиция 50Al – 50Zn + Cu. На основании результатов испытаний определено, что для защиты поверхности резьбовых соединений насосно-компрессорных труб от коррозии предпочтительнее использовать многослойные покрытия Cr + 50Al – 50Zn + Cu. Данное покрытие, кроме обеспечения коррозионной защиты, может способствовать улучшению антифрикционных свойств покрытий за счет дополнительного слоя из меди.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (проект № FZRU-2020-0011) и Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (грант Т21ЭТ–005).

1. Кушнаренко В. М., Репях В. С., Тавтилов И. Ш., Решетов С. Ю. Причины повреждений муфт насосно-компрессорных труб // Известия вузов. Поволжский регион. Технические науки. 2020. № 4 (56). С. 122–134.
2. Белевский Л. С., Ефимова Ю. Ю., Дема Р. Р., Платов С. И., Григорович К. В., Витязь П. А., Басинюк В. Л., Леванцевич М. А., Девятерикова Н. А. Испытания резьбовых покрытий муфт насосно-компрессорных труб на муфтонаверточной машине // Тяжелое машиностроение. 2021. № 7-8. С. 39–44.
3. Проскуркин Е. В. Защитные покрытия — качество и долговечность труб // Национальная металлургия. 2003. № 5. С. 86–96.
4. Князькин С. А., Иоффе А. В., Выбойщик М. А., Зырянов А. О. Особенности коррозионного разрушения насосно-компрессорных труб при эксплуатации в средах с повышенным содержанием углекислого газа // Металловедение и термическая обработка металлов. 2012. № 10. С. 10–14.
5. Lv Hai-zhou, Sun Ming, Xu Yu-bin, Wu Yun, Sun Long-long. Station pipes inspection method and application based on damage modes // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 760. P. 012043.
6. Cuvalci O., Sofuoglu H., Ertas A. Effect of surface coating and tin plating on friction characteristics of P-110 tubing for different thread compounds // Tribology International. 2003. Vol. 36, Iss. 10. P. 757–764.
7. Du C. Influence of coupling copperizing on anti-galling performance of tubing threads // Bao-Steel Technol. 2001. Vol. 11, Iss. 3. P. 28–30.
8. Zhang D. Performance study on the anti-galling of tubing thread // China Petroleum Machinery. 2005. Vol. 33 (5). P. 23–25.
9. Чижов И. А., Меркушин Е. А., Пачколина П. А., Березовская В. В. Влияние технологии цинкования муфт насосно-компрессорных труб в нефтедобывающей промышленности на структуру и свойства покрытий // Наука и образование: электронное научное издание. 2016. № 12. С. 343–366.
10. Meng Zhao., Li Yi, Yang Yun, Xu Zhi-Qian, Shi Bin, Zhao Shi-Long. Effect of a nanoparticulate anti-friction coating on galling resistance of threaded oil-casing couplings // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2015. Vol. 128. P. 140–144.
11. Belevskii L. S., Tulupov S. A., Smirnov O. M., Gordon J., Belevskii I. L. Friction plating of metal on metal. Part II. Mechanism of friction plating // Metallurgist. 2006. Vol. 50. No. 11-12. P. 555–558.
12. Levantsevich M. A., Maksimchenko N. N., Kalach V. N. Influence of coatings on the antiskip properties of slipping guides // Russian Engineering Research. 2013. Vol. 33. No. 4. P. 213–216.
13. Белевский Л. С., Белевская И. В., Ефимова Ю. Ю., Копцева Н. В. Ударно-фрикционная комбинированная обработка гибким инструментом // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2014. № 4 (48). С. 53–57.

14. Белевский Л. С., Ефимова Ю. Ю., Григорович К. В., Дема Р. Р., Платов С. И., Витязь П. А., Басинюк В. Л., Леванцевич М. А., Гизатуллин А. Б. Металлографические исследования резьбовых покрытий муфт насосно-компрессорных труб после испытания на муфтонаверточной машине // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2021. № 3. С. 42–48.
15. Kehr J. A., Enos D. G. FBE, a Foundation for Pipeline Corrosion Coatings // NACE corrosion. 2000. Iss. NACE-00757.
16. Keresten A., Ostanin S., Zuev V. Advanced liquid epoxy and polyurethane materials: internal and external coatings for pipeline and tubing protection // E3S Web of Conferences. 2021. Vol. 225. P. 05004.
17. Pinchuk S., Galchenko G., Simonov A., Masakovskaya L., Roslyk I. Complex corrosion protеction of tubing in gas wells // Chemistry & Chemical Technology. 2018. Vol. 12. No. 2. P. 529–532.
18. Проскуркин Е. В., Петров И. В., Журавлев А. Ю., Поликарпов М. П. Инновационные разработки в области производства труб высокой коррозионной стойкости и эксплуатационной надежности // Производство проката. 2016. № 2. С. 22–26.
19. Biryukov A., Zakharyevich D., Galin R., Devyaterikova N., Scherbakov I. Corrosion resistance of thermal diffusion zinc coatings of “PNTZ” in oilfield environments // E3S Web of Conferences. 2019. Vol. 121. P. 02005.
20. ГОСТ 9.308–85. Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы ускоренных коррозионных испытаний. — Введ. 01.01.1987.
21. ГОСТ 9.905–2007. Единая система защиты от коррозии и старения. Методы коррозионных испытаний. Общие требования. — Введ. 01.07.2009.
22. ГОСТ 9.316.–2006. Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия термодиффузионные цинковые. Общие требования и методы контроля. — Введ. 01.07.2007.
23. Воробьева Г. Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. — М. : Химия, 1975. — 816 с.