Глава 9. Защита нефтегазопромыслового оборудования и трубопроводов от коррозии

9.1. Общие понятия о коррозии

Коррозия – разрушение металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с коррозионной средой. Для процесса коррозии следует применять термин «коррозионный процесс», а для результата процесса – «коррозионное разрушение». Образование гальванических пар с пользой применяют для создания батарей и аккумуляторов. С другой стороны, образование такой пары приводит к неблагоприятному процессу, жертвой которого становится ряд металлов, - коррозии. В повседневной жизни для сплавов железа (сталей) используют термин «ржавление». Например, кислородная коррозия протекает по следующей химической формуле:

4Fe + 6H₂O + 3O₂ = 4Fe(OH)₃

Гидратированный оксид железа Fe(OH)3 и является тем, что называют ржавчиной. Трубопроводы и все нефтепромысловое оборудование в основном изготавливается из металла, который подвержен различным видам коррозии. Существует достаточно много видов коррозионных процессов: коррозия в электролитах, коррозия металла в жидких средах, проводящих электрический ток (вода, растворы кислот, щелочей, солей):

- почвенная коррозия – коррозия подземных металлических сооружений под воздействием почвенного электролита;

- электрокоррозия – коррозия подземных металлических сооружений под действием блуждающих токов;

- атмосферная коррозия – коррозия металлов в атмосфере воздуха или другого газа, содержащего пары воды;

- биокоррозия – коррозия, вызванная жизнедеятельностью микроорганизмов, вырабатывающих вещества, ускоряющие коррозионные процессы;

- контактная коррозия – коррозия металлов в присутствии воды, вызванная непосредственным контактом двух металлов.

Процесс коррозии начинается с поверхности металлического сооружения и распространяется вглубь него. Различают сплошную и местную коррозию. Местная коррозия – это окисление металла на отдельных

участках металлической поверхности. Она может быть следующих видов:

- пятнами (глубина повреждения много меньше его диаметра);

- язвенная (глубина повреждения примерно равна его диаметру);

- точечная (глубина повреждения много больше его диаметра);

- поверхностная (коррозионный процесс идет под слоем неповрежденного металла);

- структурно-избирательная (разрушается какой-то один компонент сплава); - межкристаллическая (коррозионное разрушение имеет место на границе между кристаллами);

- коррозионное растрескивание (коррозионно-механическое воздействие приводит к образованию трещин в металле).

Предельные и непредельные углеводороды совершенно инертны к металлам, не углеводородные компоненты вступают с металлом в химическую реакцию. Особенно опасны сернистые соединения (элементарная сера, сероводород, меркоптаны). Все внутрипромысловые нефтепроводы, газопроводы и водоводы, по которым перекачивается пластовая вода, подвержены интенсивной коррозии. Несмотря на то, что в процессе подготовки на промыслах осуществляется ее обезвоживание и обессоливание, определенное количество минерализованной воды попадает и в магистральные трубопроводы, что приводит к их внутренней коррозии. Большую опасность в коррозионном отношении представляют органические кислоты и сульфатвосстанавливающие бактерии. Уменьшение коррозионных процессов как внутри, так и снаружи трубопроводов является важнейшей задачей строительных и эксплуатационных организаций. Защиту трубопроводов, других металлических конструкций, занятых в процессе добычи нефти и газа осуществляют двумя способами. Активная и пассивная защита.

9.2. Пассивная защита.

К пассивной защите металлических конструкций относятся различные покрытия их красками, лаками, эмалями, грунтовкой, битумом, пленкой и т.д. Внутренняя часть трубопроводов покрывается эмалью, эпоксидными смолами, полиэтиленовой пленкой, различными компонентами с помощью напыления.

9.3. Активная защита.

Практика показывает, что даже тщательно выполненные изоляционные покрытия не гарантируют необходимой защиты от коррозии металлических изделий, в первую очередь трубопроводов. Наиболее ответственные нефтепроводы, газопроводы и водоводы в обязательном порядке защищаются от коррозии средствами электрохимической защиты. Вдоль трубопроводов устанавливаются станции катодной защиты. Электрохимическая защита осуществляется катодной поляризацией трубопроводов. Если катодная поляризация производится с помощью внешнего источника постоянного тока, то такая защита называется катодной, если же поляризация осуществляется присоединением к защищаемому металлу металла с более отрицательным потенциалом, то такая защита называется протекторной. Принципиальная схема катодной защиты приведена на рис. 9.1. Металлические конструкции, в первую очередь, трубопроводы, проложенные в подземном варианте, вблизи электрифицированных железных дорог и трамвайных линий разрушаются блуждающими токами. Наиболее простым способом для защиты от коррозии металлических конструкций в данном варианте является электрический дренаж. На практике применяют три схемы электрического дренажа. Прямой дренаж, когда защищаемое оборудование соединяют с рельсовой сетью электрифицированной железной дороги.

Принципиальная схема катодной защиты:

1 - ЛЭП; 2 – трансформаторный пункт; 3- станция катодной защиты; 4 – защищаемый трубопровод; 5 – анодное заземление; 6 – кабель.

Механизм действия катодной защиты

Рис. 9.1. Катодная защита

Поляризованный дренаж, когда в цепь проводника между трубопроводом и рельсом включают выпрямитель (вентильный блок). Усиленный дренаж, когда применение прямого и поляризованного дренажей неэффективно. При усиленном дренаже в схему между трубопроводом и железной дорогой монтируют установку катодной защиты. Анодным заземлителем в данном варианте являются рельсы электрифицированной железной дороги, в качестве катода выступает защищаемая труба или другое металлическое устройство. На рис. 9.2 показаны принципиальная схема протекторной защиты и схемы электрических дренажей.

Принципиальная схема протекторной защиты

Рис. 9.2. Принципиальная схема электрических дренажей:

а – прямой; б – поляризованный; в – усиленный.

Поиск по сайту: