|
Виды коррозии в системе сбора.Коррозия – это разрушение металлов в результате химического или электрохимического воздействия окружающей среды, это окислительно-восстановительный гетерогенный процесс, происходящий на поверхности раздела фаз. Хотя механизм коррозии в разных условиях различен, по виду разрушения поверхности металла различают: Равномерную или общую коррозию, т.е. равномерно распределенную по поверхности металла. Пример: ржавление железа, потускнение серебра. Местную или локальную коррозию, т.е. сосредоточенную на отдельных участках поверхности. Местная коррозия бывает различных видов: В виде пятен – поражение распространяется сравнительно неглубоко и занимает относительно большие участки поверхности; В виде язв – глубокие поражения локализуются на небольших учасках поверхности; В виде точек (питтинговая) - размеры еще меньше язвенных разъеданий. Межкристаллитную коррозию – характеризующуюся разрушением металла по границам кристаллитов (зерен металла). Процесс протекает быстро, глубоко и вызывает катастрофическое разрушение. Избирательную коррозию – избирательно растворяется один или несколько компонентов сплава, после чего остается пористый остаток, который сохраняет первоначальную форму и кажется неповрежденным. Коррозионное растрескивание происходит, если металл подвергается постоянному растягивающему напряжению в коррозионной среде. КР может быть вызвано абсорбцией водорода, образовавшегося в процессе коррозии. По механизму протекания различают химическую и электрохимическую коррозию. Химическая коррозия характерна для сред не проводящих электрический ток. Коррозия стали в водной среде происходит вследствие протекания электрохимических реакций, т.е. реакций сопровождающихся протеканием электрического тока. Скорость коррозии при этом возрастает. Электрохимическая коррозия возникает в результате работы множества макро- или микрогальванопар в металле, соприкасающемся с электролитом. Причины возникновения гальванических пар в металлах: Соприкосновение двух разнородных металлов; Наличие в металле примесей; Наличие участков с различным кристаллическим строением; Образование пор в окисной пленке; Наличие участков с различной механической нагрузкой; Наличие участков с неравномерным доступом активных компонентов внешней среды, например, воздуха, и, таким образом, образуются гальванические элементы, микропары, то есть образуются анодные и катодные участки. Анодом является металл с более высоким отрицательным потенциалом, катодом является металл с меньшим потенциалом. Между ними возникает электрический ток. Процесс коррозии можно представить следующим образом. На аноде: (реакция окисления) Fe - 2 e ® Fe 2+ (1) На анодных участках атомы железа переходят в раствор в виде гидратированных катионов Fe 2+, то есть происходит анодное растворение металла и процесс коррозии распространяется вглубь металла. Оставшиеся свободные электроны перемещаются по металлу к катодным участкам. На катоде: (реакция восстановления) 2 Н+ + 2 e ® 2 Нaдс. (2) При рН < 4,3 происходит разряд всегда присутствующих в воде ионов водорода и образование атомов водорода с последующим образованием молекулярного водорода: Н + Н ® Н2 . (3) При рН > 4,3 доминирует взаимодействие электронов с кислородом, растворенным в воде: О2+2Н2О+4е®4ОН-- (4) Катионы Fe 2+ и ионы ОН-- взаимодействуют с образованием закиси Fe: Fe2+ + 2 OH--® Fe(OH)2. (5) Если в воде достаточно свободного кислорода, закись Fe может окислиться до гидрата окиси Fe: 4Fe(OH)2+О2+2Н2О®4Fe(OH)3¯, (6) который выпадает в виде осадка. Итак, в результате протекания электрического тока анод разрушается: частицы металла в виде ионов Fe 2+ переходят в воду или эмульсионный поток. Анод, разрушаясь, образует в трубе свищ. Рассмотрим, от каких факторов зависит скорость коррозии. Факторы коррозионного воздействия на трубопровод. Температура и рН воды Можно выделить 3 зоны: 1) рН < 4,3. Скорость коррозии чрезвычайно быстро возрастает с понижением рН. (Сильнокислая среда). 2) 4,3 < рН < 9-10. Скорость коррозии мало зависит от рН. 3) 9-10 < рН < 13. Скорость коррозии убывает с ростом рН и коррозия практически прекращается при рН = 13. (Сильнощелочная среда). В первой зоне на катоде протекает реакция разряда ионов водорода и образование молекулярного водорода (реакции 2,3); во второй и третьей зоне - идет реакция образования ионов гидроксила ОН-- (реакция 4). Повышение температуры ускоряет анодные и катодные процессы, так как увеличивает скорость движения ионов, а, следовательно, и скорость коррозии. 2. Содержание кислорода в воде Как было отмечено выше, железо труб подвергается интенсивной коррозии в кислой среде при рН < 4,3 и практически не корродирует при рН > 4,3, если в воде отсутствует растворенный кислород. Если в воде есть растворенный кислород, то коррозия железа будет идти и в кислой, и в щелочной среде. 3. Парциальное давления СО2 Огромное влияние на разрушение металла труб коррозией оказывает свободная углекислота (СО2), содержащаяся в пластовых водах. Известно, что при одинаковом рН коррозия в углекислотной среде протекает более интенсивно, чем в растворах сильных кислот. На основании исследований установлено, что системы с РСО2 £0,02 МПа считаются коррозионно-неопасными, при 0,2 ³РСО2 >0,02 - возможны средние скорости коррозии, а при РСО2 > 0,2 МПа - среда является высококоррозивной. Объяснение влияния СО2 на коррозионную активность среды связано с формами нахождения СО2 в водных растворах. Это: - растворенный газ СО2; - недиссоциированные молекулы Н2СО3; - бикарбонат ионы НСО3-; - карбонат-ионы СО32-. В равновесных условиях соблюдается баланс между всеми формами: СО2+Н2ОÛН2СО3ÛН++НСО3-Û2Н++ СО32- (7) СО2 может влиять по двум причинам: 1. Молекулы Н2СО3 непосредственно участвуют в катодном процессе: H2CO3 + e ® Надс + HCO3- (8) 2. Катодному восстановлению подвергается бикарбонат-ион: 2НСО3- + 2e ® Н2 + СО32- (9) 3. Н2СО3 играет роль буфера и поставляет ионы водорода Н+ по мере их расходования в катодной реакции (2): H2CO3 Û H+ + HCO3- (10) При взаимодействии Fe2+ c НСО3- или Н2СО3 образуется осадок карбоната железа FeСО3: Fe2+ + HCO3 - ®FeCO3 + H+ (11) Fe2+ + H2CO3 ® FeCO3 + 2H+ (12) Все исследователи обращают внимание на огромное влияние продуктов коррозии железа на скорость процесса коррозии. 4FeCO3 + O2 ® 2Fe2O3 + 4CO2 (13) Эти осадки являются полупроницаемыми для коррозионно-агрессивных компонентов среды и замедляют скорость разрушения металла. Таким образом, можно выделить две характерные особенности действия диоксида углерода. 1. Увеличение выделения водорода на катоде. 2. Образование карбонатно-оксидных пленок на поверхности металла. 4. Минерализация воды Растворенные в воде соли являются электролитами, поэтому увеличение их концентрации до определенного предела повысит электропроводность среды и, следовательно, ускорит процесс коррозии. Уменьшение скорости коррозии связано с тем, что: 1) уменьшается растворимость газов, СО2 и О2, в воде; 2) возрастает вязкость воды, а, следовательно, затрудняется диффузия, подвод кислорода к поверхности трубы (к катодным участкам, реакция 4). 5. Давление Повышение давления увеличивает процесс гидролиза солей и увеличивает растворимость СО2. (Для предсказания последствий - см. пп. 3 и 4). 6. Структурная форма потока Относительные скорости течения фаз (газа и жидкости) в газожидкостных смесях (ГЖС) в сочетании с их физическими свойствами (плотностью, вязкостью, поверхностным натяжением и т.д.) и размерами и положением в пространстве трубопровода определяют формирующиеся в них структуры двухфазных (многофазных) потоков. Можно выделить семь основных структур: пузырьковая, пробковая, расслоенная, волновая, снарядная, кольцевая и дисперсная. Каждая структура ГЖС влияет на характер коррозионного процесса. Вопрос о связи коррозионных процессов в трубопроводах со структурами потоков, транспортируемых по ним ГЖС, всегда интересовал и продолжает интересовать специалистов по коррозии. Имеющаяся информация о связи структур течения ГЖС с коррозией является еще недостаточно полной. Но тем не менее известно, например, что кольцевая (дисперсно-кольцевая) структура ГЖС снижает интенсивность коррозии трубопровода; снарядная (пробково-диспергированная) может способствовать коррозионно-эрозионному износу трубопровода по нижней образующей трубы на восходящих участках трассы, а расслоенная (плавная расслоенная) - развитию общей и питтинговой корозии в зоне нижней образующей трубы и в, так называемых, "ловушках" жидкости (особенно при выделении соленой воды в отдельную фазу). 1. Биокоррозия, коррозия под действием микроорганизмов. С этой точки зрения имеют значение сульфат-восстанавливающие анаэробные бактерии (восстанавливают сульфаты до сульфидов), обычно обитающие в сточных водах, нефтяных скважинах и продуктивных горизонтах. В результате деятельности сульфат-восстанавливающих образуется сероводород Н2S, который хорошо растворяется в нефти и в дальнейшем взаимодействует с железом, образуя сульфид железа, выпадающий в осадок: Fe + H2S ® FeS¯ + H2 (14) Под влиянием Н2S изменяется смачиваемость поверхности металла, поверхность становится гидрофильной, то есть легко смачивается водой, и на поверхности трубопровода образуется тонкий слой электролита, в котором и происходит накопление осадка сульфида железа FeS. Сульфид железа является стимулятором коррозии, так как участвует в образовании гальванической микропары Fe - FeS, в которой является катодом (то есть разрушаться будет Fe как анод). Некоторые ионы, например ионы хлора, активируют металлы. Причиной активирующей способности ионов хлора является его высокая адсорбируемость на металле. Хлор-ионы вытесняют пассиваторы с поверхности металла, способствуют растворению пассивирующих пленок и облегчают переход ионов металла в раствор. Особенно большое влияние ионы хлора оказывают на растворение железа, хрома, никеля, нержавеющей стали, алюминия. Итак, коррозионную агрессивность воды характеризуют природа и количество растворенных солей, рН, жесткость воды, содержание кислых газов. Степень влияния этих факторов зависит от температуры, давления, структуры потока и количественного соотношения воды и углеводородов в системе. Способы предупреждения внутренней коррозии трубопроводов подразделяются на технические (механические), химические и технологические. Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор... Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем... ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования... 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... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|