|
А такое возможно только при развитии биоценоза на металлических стенках труб и аппаратуры с созданием соответствующих колоний микроор-ганизмов.Таким образом, основной причиной коррозии в нефтяной промышленности является жизнедеятельность микроорганизмов. На её долю приходится свыше 80 % потерь, наносимых коррозией нефтяной промышленности. Достаточно сказать, что ежегодные убытки от биологической коррозии в США перевалили за 1,5 млрд. долларов. Под микроорганизмами понимается совокупность простейших, водорослей, бактерий, дрожжевых и плесневых грибов и актиноомицетов. На сегодняшний день их известно более 150000 видов, из которых более 2 сотен способны потреблять нефтяные углеводороды в качестве источника энергии. При этом, их принято подразделять на аэробные, т.е. существующие в условиях доступа воздуха, и анаэробные, т.е. существующие без доступа воздуха. Всем этим микроорганизмам кроме углеводородов для нормального существования необходима вода в жидком состоянии и присутствие ряда элементов, таких как фосфор, калий, азот, сера, железо и т.д. Кроме того, известны микроорганизмы, способные существовать и без органических питательных веществ, утилизируя минеральные соли и растворённую в воде углекислоту. Термобарическая граница существования подобных микроорганизмов находится в пределах 1000 атм и 300°С, при максимальном значении рН = 9,6. Колонии микроорганизмов предпочитают селиться на твёрдых поверхностях, оказывая на металл комплексное воздействие, включающее механическое воздействие, химическое воздействие продуктами жизнедеятельности и электрохимическое воздействие, за счёт создания гальванических ячеек, поверхностных зарядов и изменения окислительно-восстановительного потенциала среды. При этом, наибольшую опасность с точки зрения коррозии представляет биоценоз двух основных видов бактерий - сульфатвосстанавливающих (СВБ) и углеводородоокисляющих (УОБ). Данное сообщество, закрепившись на металлической стенке, отделяет себя от окружающей среды слабопроницаемым куполом из полисахаридов, а также сульфидов и гидрооксидов железа. Внутри купола СВБ производят H2S за счёт восстановления сульфат-ионов, а вторые (УОБ) поставляют им источник питания - продукты окисления нефти. Поскольку эти бактерии анаэробы, то полупроницаемый купол защищает их от растворённого в пластовой жидкости кислорода, причём, вырабатываемый H2S формирует дополнительный химический барьер на пути кислорода к колонии микроорганизмов: H2S+O2 +S + H2O Механизм цикла жизнедеятельности СВБ до конца не выяснен, поэтому лишь упомянем, что его основа была предложена ещё Вольцогеном Кюром и Ван дер Флюгтом и может быть описана суммарной реакцией: 4Fe + SO4-2 + 4H2O 3Fe(OH)3 + FeS + 2ОН-1 В дальнейшем данный механизм был дополнен Миллером, Бутом и Кингом, показавшим, что FeS также способен принимать участие в жизнедеятельности СВБ с образованием свободного сероводорода. Наконец, Скайринг и Трудингер открыли внутриклеточный механизм генерации H2S под действием АТФ (аденозинтрифосфорная кислота), протекающий в несколько стадий. Механизм действия анаэробных УОБ изучен намного слабее и имеет энергетическую эффективность намного ниже аэробных процессов окисления, при которых водород нефтяных углеводородов непосредственно связывается с кислородом воздуха с образованием воды. В анаэробных условиях водороду приходится связываться с какой-либо другой органической молекулой или радикалом (нитратом, сульфатом). Итак, под защитным куполом формируется водяная среда с повышенным содержанием Н2S. По мере его накопления с внешней и внутренней стороны купола растут отложения сульфида железа. В результате, возникает макроэлектрическая пара, в которой сульфид - катод, а металл стенки трубы - анод. Анод, естественно, начинает растворяться: Fe Fe+2 + 2e- Fe+2 + HS-1(S-2) FexSy А на катоде - восстанавливается водород: 2Н+1+ 2е - 2Н (проникновение в металл) Н2 (в среду) При этом, сульфиды снижают перенапряжение выделения водорода и способствуют его проникновению в сталь трубы. В макрогальванической паре FexSy/Me разность потенциалов достигает 0,4 в, а скорость коррозии 5 мм/год. И это не предел. Ведь проникая в металл, водород ослабляет металлические связи (так называемое водородное охрупчивание), возникает концентратор напряжения, который ускоряет сквозное разрушение металла по периметру защитных куполов до 12 мм/год. Из микроорганизмов, способных существовать без органических питательных веществ, отметим так называемые железобактерии. Они аэробны и способны ассимелировать ионы железа и в процессе своего метаболизма превращать их в отложения гидроокиси, повышающие устойчивость защитных куполов рассмотренных выше сообществ. Из аэробных микроорганизмов для которых необходимы органические питательные вещества упомянем тионовые и так называемые нитрофицирующие бактерии. В процессе их жизнедеятельности выделяется H2SО4 и HNO3, которые не только сами достаточно коррозионно активны, но и поддерживают рН среды в диапазоне, необходимом для устойчивого существования рассмотренных выше сообществ. В заключении отметим, что нефтяные пласты в природных условиях, как правило, стерильны, а выше перечисленные микроорганизмы настолько распространены, что заражение ими пласта начинается с проведения буровых работ и особенно интенсивно протекает при ППД, в первую очередь пресными водами. б) электрохимическая коррозия и коррозия химическая. Для возникновения электрохимической коррозии необходимо 3 условия: а) наличие двух участков металла с разным потенциалом в растворе данного электролита (их наличие обусловлено различной структурой металла); б) контакт обоих участков с электролитом; в) соединение разнородных участков между собой металлическим проводником. При соблюдении данных условий на поверхности трубы образуются гальванические элементы (рис.94) На анодных участках атомы железа переходят в раствор, отдавая два электрона и превращаясь в положительно заряженные ионы. Электроны по металлу перемещаются к катодным участкам на которых образуются гидроксильные группы. Катионы железа образуют с гидроксильными группами соответствующий гидроксид: Fe+2 + 2ОН-1 Fe(OH)2 Последний под действием воды и растворённого кислорода (либо свободного кислорода почвы) переходит в гидроксид трёхвалентного железа: 4Fe(OH)2 + О2 + 2Н2О 4Fe(OH)3 Рис.94. Схема механизма электрохимической коррозии Электрохимическая коррозия под воздействием блуждающих токов для нефтяной промышленности не актуальна и не рассматривается.
Для возникновения чисто химической коррозии необходимо наличие лишь соответствующей агрессивной среды (например НС1), способной взаимодействовать с металлом стенки трубы или аппаратуры При этом, если агрессивной средой являются газы, то на поверхности металла, как правило, образуются соединения, защищающие металл от дальнейшего воздействия тех же газов. В общем случае химической и электрохимической коррозии способствуют: - повышение концентрации агрессивных компонентов; - повышение температуры и давления; - увеличение скорости потока; - повышение шероховатости металлической стенки; - механическое воздействие на металл.
Способы борьбы с коррозией. Обилие методов борьбы с коррозией принято подразделять следующим образом: 1. Методы, повышающие коррозионную стойкость самого материала; 2. Методы, предотвращающие контакт материала со средой; 3. Методы, регулирующие электронный потенциал материала в среде; 4. Методы, снижающие агрессивность среды. Перейдём к их рассмотрению: 1. Методы, повышающие коррозионную стойкость материала, в свою очередь, подразделяются на: а) использование особых материалов; б) применение объёмного легирования; в) использование поверхностного легирования; г) наличие легированного покрытия; д) упрочнение поверхностного слоя металла. а) В качестве особых материалов, используемых для изготовления труб и нефтепромыслового оборудования, наибольшее распространение получили: пластмассы, керамика, стекло, резина, асбест, бетон, благородные металлы, а также никель, алюминий, медь, титан и сплавы на их основе, а так же различные чугуны. Из перечисленных выше материалов наибольшее распространение получили так называемые «коррозионно стойкие гибкие трубы», которые выпускаются Ø 50, 75, 100 мм и более на рабочее давление до 40 и более атмосфер с температурой перекачиваемой среды до 100°С. Гибкие трубы состоят из внутренней герметизирующей камеры, изготовленной из полиэтилена или полипропилена; продольных грузонесущих элементов, выполненных из стального спирального каната с диаметрально противоположным размещением по наружному диаметру камеры; радиального силового каркаса, выполненного из 3-х слоев стальной ленты; внешней защитной оболочки, изготовленной из 2 - 3 слоев полихлорвиниловой ленты; и концевых соединений с антикоррозионным покрытием. Нормативный срок службы таких труб 20 лет; гарантированный срок службы не менее 2 лет. Подобные трубопроводы в основном используют в качестве выкидных линий и водоводов низкого, а иногда и высокого давления, их изготавливают в г. Отрадный. Наиболее перспективным материалом являются трубы, изготовленные из серого чугуна с шаровидной формой графита (ЧШГ), производство которых налажено на Синарском трубном заводе. Их диаметр достигает 300 мм, а монтируются они либо с раструбно - флянцевым, либо муфтовым соединением с фторопластовым уплотнением. Подобные трубы обладают повышенной стойкостью к общей коррозии, а так же к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением в средах, содержащих сероводород и углекислый газ. Пробная эксплуатация подобных труб в ОАО Самаранефтегаз (Красноярское, Покровское, Горбатовское, Радаевское месторождения) показала, что при транспортировке сточных вод их срок службы в 3 - 5 раз выше стальных трубопроводов. Причём, этим трубам не нужна ни внутренняя, ни наружняя антикоррозионная защита, а экономический эффект от внедрения 1 км чугунной трубы в зависимости от Ø колеблется от 62 до 113 тыс. руб (2001 г.). Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем... Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право... ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала... Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|