Материаловедение в нефтегазовой отрасли

Концепции происхождения нефти

В 1805 годуГумбольдтом, была озвучена концепция, что нефть является совокупностью соединений минерального происхождения. Он считал, что глубинное происхождение нефти обусловлено фракциями углеводородных соединений в продуктах, которые извергаются в случае активизации вулканической активности. Позже Бертло сделал заявление о том, что углеводороды из метеоритов в большинстве случаев имеют синтетическое происхождение, как углеводородные соединения в коре планеты. Биассон выдвинул предположение, что нефть есть результат химической реакции воды с диоксид углерода и сероводорода.

В 1877 году Менделеевым была выдвинута теория, что нефть образовалась в тех пластах, где в точках разломов присутствовала воды и карбиды металлов. После ряда экспериментов он смог доказать, что водяные пары в присутствии карбидов тяжелых металлов являются причиной активации синтеза углеводородных соединений, аналогичных углеводородным молекулам фракций нефти. В 1892 году Соколов соотнес процессы минерального синтеза газа и нефти как углеводородных соединений из простых веществ, существовавших во время формирования планеты. Скопления природного газа и нефти объяснялось выходом углеводородов магмы, вышедшей на поверхность. Эта концепция отталкивалась от того, что углеродные, водородные и углеводородные компоненты присутствуют в спектрах хвостов, которые оставляют метеориты и кометы. После 50-х годов прошлого века отмечается подъем заинтересованности в в аспектах природы нефти.

Использование достижений материаловедения в нефтегазовой отрасли

Разнообразные условия эксплуатации машин, инструментов, сооружений и аппаратов в нефтегазовой промышленности являются причиной поиска критериев для рационального выбора материалов, а в некоторых случаях создания новых, для работы в условиях нефтегазовых промыслов. Подавляющее большинство деталей и конструкций в нефтегазовой отрасли эксплуатируются в тяжелых условиях:

• воздействие высокого давления,
• значительные динамические и знакопеременные нагрузки,
• воздействие высоких температур,
• воздействие коррозии,
• воздействие абразивов.

Стальное фасонное литье широко применяется при изготовлении деталей, аппаратов и оборудования нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов. Большинство фасонных изделий осуществляется в песчаных формах. Однако, некоторая часть изделий льется в металлические формы и получаются в результате точного литья. Отливки из углеродистой стали по своим качественным показателям делятся на три группы:

1. Отливки особого качества, которые проверяются по механическим свойствам, размерам, внешнему виду и химическому составу.
2. Отливки нормального качества, которые проверяются по внешнему виду, химическому составу и размерам.
3. Отливки повышенного качества, которые проверяются по механическим свойствам, химическому составу, внешнему виду и размерам.

Фасонные отливки в нефтехимической промышленности используются для изготовления запорной арматуры, фитингов, дросселирующей арматуры, корпусов насосов, предохранительной арматуры, литых фланцев, печных двойников, а также элементов, которые не обогреваются радиационным теплом или пламенем в случае отсутствия агрессивной среды. Для производства элементов, которые подвергаются высоким нагрузкам в процессе обработки нефтепродуктов при температуре до 500 градусов по Цельсию, а также слабоагрессивных нефтепродуктов при температуре до 400 градусов по Цельсию используются легированные стали марок 30 ХМЛ 35 ХМЛ. В данном случае отливка проходит термическую обработку, состоящую из закалки с 800 градусов по Цельсию в воде и отпуску при температуре от 650 до 670 градусов по Цельсию с последующим охлаждением на воздухе. Для производства литых составляющих оборудования, используемого в процессе переработки нефтепродуктов средней агрессивности могут быть использованы Х5ТЛ, 1Х18Н9ТЛ, Х5МЛ, Х5ВЛ. Чтобы изготовить литые элементы оборудования, которое соприкасается с топочной средой, содержащей сернистые соединения, используются Х9С2Л и Х25Н20С2. В этом случае отливки шарошек (после механической обработки) подвергают химико-термической обработке, состоящей из цементации, первой закалки, второй закалки и отпуска.

Высоколегированная сталь, которая используется в нефтегазовой отрасли, обладает жаропрочностью, окалиностойкостью, коррозионной стойкостью, а также высокими механическими и технологическими свойствами. Такая сталь используется при изготовлении составляющих печного оборудования, погоны разделительной аппаратуры и конденсационно-холодильного оборудования.