Ионные технологии упрочнения металлов:
азотирование, карбонитрация, оксидирование |  ION@PROCION.RU
Детали промышленных трубопроводов:
продажа, проектирование,
производство |  INFO@PROCION.RU
Детали промышленных трубопроводов:  INFO@PROCION.RU
Ионные технолгии упрочнения металлов:  ION@PROCION.RU
марки сталей: 12Х18Н10Т
Упрочнение и продление рабочего ресурса нефтегазовых сепараторов

 

ООО "Ионные Технологии" руководитель НИОКР, главный тех.эксперт В.В. Богданов
bogdan.ion@mail.ru
ООО "Ионные технологии" директор А.В. Оборин
oborin@procion.ru
ООО "Ионные технологии" инженеры исследователи Д.М. Кинзибаев
И.С. Соколова
Е.С. Уткин
lab@procion.ru

Тщательный контроль за всеми этапами производства топлива – это залог высокого качества продукции. Сепарация (отделение) газа от жидкости – важнейшая операция в процессах нефтегазопереработки. По существу, она является первым этапом подготовки газа к транспортировке и переработке.

Сепарация протекает в специальном устройстве, которое называется сепаратор. Значение данного аппарата в технологическом процессе сложно переоценить.

Нефтегазовые сепараторы служат для механической очистки промысловой нефти и попутного газа. Они применяются на нефтепромыслах, газовых месторождениях, в нефтегазовой и химической промышленности, в составе комплексных установок подготовки нефти и газа к транспорту, а также других технологических процессах, где необходима очистка добытого сырья.

За счет применения сепараторов и отстойников нефти и газа повышается качество конечного продукта, что ведет к увеличению производительности и безопасности всего производственного процесса на предприятии, а также снижению гидравлического сопротивления и пульсации при транспортировке по трубопроводам.

Все это ведет к получению чистых нефти, газа и воды, готовых к дальнейшему использованию в качестве сырья и топлива или к дальнейшей транспортировке или хранению.

В связи с этим, предъявляются особые требования к качеству данных деталей.

Для обеспечения высоких эксплуатационных свойств детали подвергают различным методам упрочнения, в частности, ионной химико-термической обработке (ИХТО).

Компания «Ионные технологии» приняла участие в комплексе работ по изготовлению деталей сепаратора с рабочим давлением 16 МПа и номинальным диаметром корпуса 400 мм из стали 12Х18Н10Т для предприятия ООО «К.Т.Р. Инжиниринг», г. Пермь. На завершающем этапе работ были выполнены аустенизация и высокотемпературная ионная ХТО в аргон-водородной плазме (для снятия остаточных напряжений на сварных соединениях и очистки поверхности деталей). После чего проведены гидравлические испытания, пескоструйная очистка поверхности изделия от загрязнений и низкотемпературный режим ионно-вакуумного азотирования для увеличения стойкости к растрескиванию под нагрузкой в среде сероводорода и к межкристаллитной коррозии.

Основными функциями нефтегазовых сепараторов и отстойников являются:

  • очистка рабочего продукта (нефти, попутного газа) от мелкодисперсной влаги, взвешенных частиц, различных механических примесей, аэрозолей
  • выделение газа и воды из промысловой нефти
  • уменьшение пенообразования нефти (дегазация нефти)
  • обезвоживание и обессоливание нефти.
детали сепаратора до упрочнения
до упрочнения
сепаратор после упрочнения
до упрочнения
сепаратор в процессе упрочнения
в процессе упрочнения
сепаратор в процессе упрочнения
в процессе упрочнения
сепаратор в процессе упрочнения
в процессе упрочнения
сепаратор в процессе упрочнения
в процессе упрочнения
сепаратор после упрочнения
после упрочнения
сепаратор после упрочнения
после упрочнения
сепаратор после упрочнения
после упрочнения
сепаратор после упрочнения
после упрочнения
сепаратор после упрочнения
после упрочнения
сепаратор до упрочнения
до упрочнения
сепаратор в процессе упрочнения
в процессе упрочнения
сепаратор после упрочнения
после упрочнения
Рисунок 1. Общий вид упрочняемых деталей
Таблица 1. Характеристики азотированного слоя на стали 12Х18Н10Т
 12Х18Н10Т
Поверхностная микротвердость HV 0.1, кгс/мм2890 - 950
Глубина слоя по микроструктуре hm, мм18 - 20
Глубина слоя по микротвердости hс, мм130

 

Фотографии микроструктуры азотированного слоя стали 12Х18Н10Т
Рисунок 2. Микроструктура азотированного слоя стали 12Х18Н10Т

 

график распределения микротвердости по глубине азотированного слоя на стали 12Х18Н10Т
Рисунок 3. График распределения микротвердости по глубине азотированного слоя на стали 12Х18Н10Т

 

Результаты измерения поверхностной твердости на деталях ультразвуковым твердомером ТКМ-459, HV1Результаты измерения поверхностной твердости на деталях ультразвуковым твердомером ТКМ-459, HV1
Рисунок 4. Результаты измерения поверхностной твердости на деталях ультразвуковым твердомером ТКМ-459, HV1

 

В результате упрочнения деталей методом ионного азотирования получен диффузионный слой глубиной 130 мкм, который обеспечивает повышение твердости и коррозионной стойкости деталей.

Ионы азота, проникают в структуру кристаллической решётки, в первую очередь, вдоль структурно-ослабленных мест – межкристаллитного пространства, вытесняют вредные примеси, вследствие чего образуется плотноупакованная поверхностная зона. Азотирование нержавеющей стали при низкой температуре (до 450 0С) значительно увеличивает общую стойкость поверхности к воздействию агрессивных факторов, поскольку азот не образует нитриды хрома и не уменьшает электрохимический потенциал стали.

Технология упрочнения методом ионной химико-термической обработки позволяет внедрить новые конструкторско-технологические решения, поднять качество продукции на принципиально новый уровень, существенно снизить стоимость и обеспечить увеличение эксплуатационного ресурса ответственных деталей.

На сегодняшний день ионно-вакуумное азотирование является передовой технологией поверхностного упрочнения деталей, превышающей по своим техническим характеристикам другие типы покрытий.

Многолетний опыт, компетенции и приоритетные конструкторско-технологические решения позволили нам занять лидирующие позиции в разработке многих проектов «под ключ» для создания сберегающих производств белой металлургии в России и за рубежом (www.procion.ru).

К качеству сепараторов предъявляются особые требования. Для обеспечения высоких эксплуатационных свойств детали подвергают различным методам упрочнения, в частности, ионной химико-термической обработке (ИХТО). Компания «Ионные технологии» приняла участие в комплексе работ по изготовлению деталей сепаратора с рабочим давлением 16 МПа и номинальным диаметром корпуса 400 мм из стали 12Х18Н10Т для предприятия ООО «К.Т.Р. Инжиниринг», г. Пермь. На завершающем этапе работ были выполнены аустенизация и высокотемпературная ионная ХТО в аргон-водородной плазме (для снятия остаточных напряжений на сварных соединениях и очистки поверхности деталей). После чего проведены гидравлические испытания, пескоструйная очистка поверхности изделия от загрязнений и низкотемпературный режим ионно-вакуумного азотирования для увеличения стойкости к растрескиванию под нагрузкой в среде сероводорода и к межкристаллитной коррозии.