On the Applicability of the 06khn28mdt Steel to the Production of Pipes Resistant to Sodium Hydroxide Solutions

R. R. Abdulmanova; A. S. Tyusenkov; D. E. Bugai

doi:10.17804/2410-9908.2024.5.088-096

R. R. Abdulmanova, A. S. Tyusenkov, D. E. Bugai

ON THE APPLICABILITY OF THE 06KhN28MDT STEEL TO THE PRODUCTION OF PIPES RESISTANT TO SODIUM HYDROXIDE SOLUTIONS

DOI: 10.17804/2410-9908.2024.5.088-096

Sodium hydroxide is a very aggressive medium; therefore, the equipment for its production is subject to intense corrosion. Most of the process pipelines of the Bashkir Soda Company JSC are made of the Nickel 201 alloy, which has low abrasive resistance. As a result, there are cases of equipment failures due to corrosion-erosion destruction. Since this alloy is expensive, it is a relevant problem to replace it with cheaper materials that are not inferior in corrosion resistance. This paper presents the results of studying the possibility of replacing the nickel alloy with the 06KhN28MDT austenitic steel. It is shown that this steel is not inferior in its corrosion resistance and a number of other characteristics to the Nickel 201 alloy. Thus, at room temperature, at a sodium hydroxide concentration of 50%, the corrosion rate of the 06KhN28MDT steel is one-third as high as that of the Nickel 201 alloy. With the increasing concentration of caustic soda, the difference in corrosion resistance between these materials decreases and disappears when it reaches 80%. It has been found that the hardness of the 06KhN28MDT steel is four times as high as that of the Nickel 201 alloy. The studies have proved that the 06KhN28MDT steel can be recommended to replace the expensive nickel alloy in the production of pipes in contact with sodium hydroxide solutions.

Keywords: corrosion in alkaline solutions, sodium hydroxide, corrosion cracking, corrosion-resistant steels, gravimetric analysis, hardness

References:

Ermakov, A.E. and Filipov, D.A. Analysis of causes of flowlines failures. Nauchnyj Elektronnyj Zhurnal “Meridian”, 2020, 5 (39), 1–4. (In Russian). Available at: https://meridian-journal.ru/site/articlef42a/
Ivanovsky, V.N. Theoretical foundations of the process of corrosion of oil field equipment. Inzhenernaya Praktika, 2010, 6, 4–14. (In Russian).
Kopytova, N.P. Protection from corrosion of field pipelines. Problemy Sovremennoj Nauki i Obrazovaniya, 2017, 90 (8), 19–22. (In Russian).
Rostvinskaya, A.S. and Rostvinskaya, V.S. Corrosion – damages to the economy and methods of struggle with it. Tribuna Uchenogo, 2020, (2), 57–64. (In Russian).
Semenova, I.V., Florianovich, G.M., and Khoroshilov, A.V. Korroziya i zashchita ot korrozii [Corrosion and Corrosion Protection, ed., I.V. Semenova]. Fizmatlit Publ., Moscow, 2002, 327 p. (In Russian).
Kravtsov, V.V., Tyusenkov, A.S., Rizvanov, R.G., Letov, A.F., and Dvoretskov, R.M. Investigation of the causes of failures of nickel alloy pipelines under the influence of high temperatures. Neftegazovoe Delo, 2021, 19 (3), 110–120. (In Russian).
Maltseva, G.N. Korroziya i zashchita oborudovaniya ot korrozii: uchebnoe posobie [Corrosion and Protection of Equipment from Corrosion, ed., S.N. Vinogradov]. Izd-vo Penz. Gos. Un-ta Publ., Penza, 2000, 211 p. (In Russian).
Rubtsov, A.V. and Chirkova, A.G. Analysis of mechanical properties of welded joints with different levels of damage accumulation. In: 54-ya Nauchno-tekhnicheskaya konferentsiya studentov, aspirantov i molodykh uchenykh [54-th Scientific and Technical Conference of Students, Graduate Students and Young Scientists, Ufa, April 01–10 2003: Abstracts]. UGNTU Publ., Ufa, 2003, p. 243 (In Russian).
Tyusenkov, A.S., Cherepashkin, S.E., Khudyakov, M.A., Yamshchikova, S.A., and Nasibullina, O.A. Materialovedenie i tekhnologya konstruktsionnykh materialov [Materials Science and Technology of Structural Materials]. Izd-vo Neftegazovoe Delo Publ., Ufa, 2018, 94 p. (In Russian).
Shvartz, G.L. and Kristal, M.M. Corrosion of Chemical Apparatus: Corrosion Cracking and Methods of Protection Against it, Consultants Bureau, New York, 1959, 264 p.
Abdulmanova, R., Tyusenkov, A., and Bugai, D. The advantages of using 10X23H18 steel instead of Nickel 201 alloy for making pipes resistant to sodium hydroxide solutions. Naukoyomkie Tekhnologii v Mashinostroenii, 2023, 12 (150), 3–8. (In Russian). DOI: 10.30987/2223-4608-2023-3-8.
Evans, U.R. Korroziya, passivnost i zashchita metallov [Metallic Сorrosion, Passivity and Protection]. Metallurgizdat Publ., Moscow, Leningrad, 1941, 888 p. (In Russian).
Tomashov, N.D. and Chernova, G.P. Passivnost i zashchita metallov ot korrozii [Passivity and Protection of Metals from Corrosion]. Nauka Publ., Moscow, 1965, 208 p. (In Russian).
Batrakov, V.P. Korroziya konstruktsionnykh materialov v agressivnykh sredakh [Corrosion of Structural Materials in Corrosive Media, ed., G.V. Akimov]. Oborongiz Publ., Moscow, 1952, 452 p. (In Russian).
Gutman, E.M. Mekhanokhimiya metallov i zashchita ot korrozii [Mechanochemistry of Metals and Corrosion Protection]. Metallurgiya Publ., Moscow, 1974, 232 p. (In Russian).
Kuzeev, I.R., Naumkin, E.A., Savicheva, Yu.N., and Popova, S.V. Poverkhnost i poverkhnostnye yavleniya [Surface and Surface Phenomena]. UGNTU Publ., Ufa, 2008, 144 p. (In Russian).
Fomin, V.V. Gidroeroziya metallov [Hydroerosion of Metals]. Mashinostroenie Publ., Moscow, 1977, 286 p. (In Russian).
Klinov, I.Ya. Korroziya khimicheskoy apparatury i korrozionno-stoykie materialy [Corrosion of Chemical Equipment and Corrosion-Resistant Materials]. Mashgiz Publ., Moscow, 1960, 511 p. (In Russian).
Kashcheev, V.N. and Glazkov, V.M. Wear in a stream of moving abrasive particles. In: Metody ispytaniya na iznashivanie: trudy soveshchaniya [Session on Wear Testing Methods, Moscow, December 7–10, 1960: Proceedings]. Izd-vo Akad. Nauk SSSR Publ., 1962, 24–30 p. (In Russian).
Vinogradov, V.N., Sorokin, G.M., and Albagachiev, A.Yu. Iznashivanie pri udare [Impact Wear]. Mashinostroenie Publ., Moscow, 1982, 192 p. (In Russian).

Р. Р. Абдульманова, А. С. Тюсенков, Д. Е. Бугай

О ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СТАЛИ 06ХН28МДТ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ, СТОЙКИХ В РАСТВОРАХ ГИДРОКСИДА НАТРИЯ

Гидроксид натрия является весьма агрессивной средой, поэтому оборудование для его производства подвергается интенсивной коррозии. Большая часть технологических трубопроводов АО «Башкирская содовая компания» изготовлена из сплава Никель 201, который обладает невысокой абразивной стойкостью. Вследствие этого имеют место случаи отказа оборудования по причине коррозионно-эрозионного разрушения металла. Поскольку данный сплав имеет высокую стоимость, актуальной является задача его замены более дешевыми материалами, не уступающими по коррозионной стойкости. В настоящей работе приведены результаты исследования возможности замены никелевого сплава аустенитной сталью 06ХН28МДТ. Показано, что сталь 06ХН28МДТ в растворах гидроксида натрия различной концентрации не уступает по своей коррозионной стойкости и ряду других характеристик сплаву Никель 201. Так, при концентрации гидроксида натрия 50 % и комнатной температуре скорость коррозии стали 06ХН28МДТ в три раза меньше, чем сплава Никель 201. С ростом концентрации едкого натра различие коррозионной стойкости этих материалов уменьшается и по достижении 80 % исчезает. Установлено, что твердость стали 06ХН28МДТ в четыре раза превышает твердость сплава Никель 201. На основе выполненных исследований доказано, что сталь 06ХН28МДТ может быть рекомендована для замены дорогостоящего никелевого сплава при производстве труб, контактирующих с растворами гидроксида натрия.

Ключевые слова: коррозия в щелочных растворах, гидроксид натрия, коррозионное растрескивание, коррозионно-стойкие стали, гравиметрический анализ, твердость

Библиография:

Ермаков А. Е., Филипов Д. А. Анализ причин отказов промысловых трубопроводов // Научный электронный журнал «Меридиан». – 2020. – Т. 39, № 5. – С. 1–4. – URL: https://meridian-journal.ru/site/articlef42a/
Ивановский В. Н. Теоретические основы процесса коррозии нефтепромыслового оборудования // Инженерная практика. – 2010. – № 6. – С. 4–14.
Копытова Н. П. Защита от коррозии промысловых трубопроводов // Проблемы современной науки и образования. – 2017. – Т. 90, № 8. – С. 19–22.
Роствинская А. С., Роствинская В. С. Коррозия – ущерб экономике и способы борьбы с ней // Трибуна ученого. – 2020. – № 2. – С. 57–64.
Семенова И. В., Флорианович Г. М., Хорошилов А. В. Коррозия и защита от коррозии / под ред. И. В. Семеновой. – М. : Физматлит, 2002. – 327 c.
Исследование причин отказов трубопроводов из никелевого сплава при воздействии высоких температур / В. В. Кравцов, А. С. Тюсенков, Р. Г. Ризванов, А. Ф. Летов, Р. М. Дворецков // Нефтегазовое дело. – 2021. – Т. 19, № 3. – С. 110–120.
Мальцева Г. Н. Коррозия и защита оборудования от коррозии : учеб. пособие / под ред. С. Н. Виноградова. – Пенза : Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2000. – 211 с.
Рубцов А. В., Чиркова А. Г. Анализ механических свойств сварных соединений с различным уровнем накопления повреждений // 54-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых, Уфа, 01–10 апреля 2003 г. : тезисы. – Уфа : Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2003. – С. 243.
Материаловедение и технология конструкционных материалов / А. С. Тюсенков, С. Е Черепашкин., М. А. Худяков, С. А. Ямщикова, О. А. Насибуллина. – Уфа : Нефтегазовое дело, 2018. – 94 с.
Шварц Г. Л., Кристаль М. М. Коррозия химической аппаратуры. Коррозионное растрескивание и методы его предотвращения. – М. : Машгиз, 1958. – 204 с.
Абдульманова Р. Р., Тюсенков А. С., Бугай Д. Е. О преимуществах применения стали 10Х23Н18 вместо сплава Никель 201 для изготовления труб, стойких в растворах гидроксида натрия // Наукоёмкие технологии в машиностроении. – 2023. – № 12 (150). – С. 3–8. – DOI: 10.30987/2223-4608-2023-3-8.
Эванс Ю. Р. Коррозия, пассивность и защита металлов / пер. с англ.; под ред. Г. В. Акимова. – Москва ; Ленинград : Металлургиздат, 1941. – 888 с.
Томашов Н. Д., Чернова Г. П. Пассивность и защита металлов от коррозии. – М. : Наука, 1965. – 208 с.
Батраков В. П. Коррозия конструкционных материалов в агрессивных средах : справочник / под ред. Г. В. Акимова. – М. : Оборонгиз, 1952. – 452 с.
Гутман Э. М. Механохимия металлов и защита от коррозии. – М. : Металлургия, 1974. – 232 с.
Поверхность и поверхностные явления / И. Р. Кузеев, Е. А. Наумкин, Ю. Н. Савичева, С. В. Попова. – Уфа : УГНТУ, 2008. – 144 с.
Фомин В. В. Гидроэрозия металлов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Машиностроение, 1977. – 287 с.
Клинов И. Я. Коррозия химической аппаратуры и коррозионностойкие материалы. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : Машгиз, 1960. – 511 с.
Кащеев В. Н., Глазков В. М. Изнашивание в потоке движущихся абразивных частиц // Методы испытания на изнашивание : труды совещания, состоявшегося 7–10 дек. 1960 г. – Москва : Изд-во Акад. наук СССР, 1962. – 238 с.
Виноградов В. Н., Сорокин Г. М., Албагачиев А. Ю. Изнашивание при ударе. – М. : Машиностроение, 1982. – 192 с.

Библиографическая ссылка на статью

Abdulmanova R. R., Tyusenkov A. S., Bugai D. E. On the Applicability of the 06khn28mdt Steel to the Production of Pipes Resistant to Sodium Hydroxide Solutions // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. - 2024. - Iss. 5. - P. 88-96. -
DOI: 10.17804/2410-9908.2024.5.088-096. -
URL: http://dream-journal.org/issues/2024-5/2024-5_452.html
(accessed: 22.12.2024).