Особенности коррозии при транспортировке нефти, газа и воды

Коррозия — это процесс, вызывающий разрушение металла или изменение его свойств в результате химического или электрохимического воздействия окружающей среды.

В нефтепромысловом оборудовании в основном наблюдается электрохимическая коррозия — окисление металлов электропроводимых средах, сопровождающееся образованием электрического тока.

Нефтяные газы способны при определенных термодинамических условиях вступать во взаимодействие с водой и образовывать твердые соединения, получившие название газовых гидратов. Гидратами углеводородных газов называются кристаллические вещества, образованные ассоциированными молекулами углеводородов и воды. Возникновение гидрата обусловлено определенными давлением и температурой при насыщении газа парами воды. Гидраты распадаются после того, как упругость паров воды будет ниже парциальной упругости паров исследуемого гидрата.

ГАЗОВАЯ КОРРОЗИЯ, происходит при непосредств. контакте твердого тела с химически активным газом. Характеризуется образованием на пов-сти тела пленки продуктов хим. р-ции между в-вами, входящими в состав тела и адсорбируемыми из внеш. газовой среды. В дальнейшем эта пленка препятствует непосредств. контакту корродируемо-го материала с газом. Взаимод. последних осуществляется посредством твердофазных р-ций в тонких приповерх-ностных слоях пленки продуктов вследствие встречной диффузии сквозь нее реагирующих в-в. Особенно интенсивно развивается газовая коррозия при высоких т-рах; возникающая при этом пленка продуктов, наз. окалиной, непрерывно утолщается.

45.МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ

В зависимости от характера коррозии и условий ее протекания применяются различные методы защиты. Выбор того или иного способа определяется его эффективностью в данном конкретном случае, а также экономической целесообразностью. Имеется способ уменьшения коррозии металлов, который строго нельзя отнести к защите. Этим способом является получение сплавов, которое называется легирование. В настоящее время создано большое число нержавеющих сталей путем присадок к железу никеля, хрома, кобальта и др. Такие стали, действительно, не покрываются ржавчиной, но их поверхностная коррозия имеет место, хотя и с малой скоростью. Одним из наиболее распространенных способов защиты металлов от коррозии является нанесение на их поверхность защитных пленок: лака, краски, эмали, других металлов. Лаки и краски обладают низкой газо- и паропроницаемостью, водоотталкивающими свойствами, поэтому они препятствуют доступу к поверхности металла воды, кислорода и содержащихся в атмосфере агрессивных компонентов. Покрытие поверхности металла лакокрасочным слоем не исключает коррозию, а служит для нее лишь преградой, а значит, лишь тормозит процесс коррозии. Часто под лакокрасочный слой наносят грунтовки. Пигменты, входящие в ее состав, также должны обладать ингибиторными свойствами. Проходя через слой грунтовки, вода растворяет некоторое количество пигмента и становится менее коррозионноактивной. Среди пигментов, рекомендуемых для грунтов, наиболее эффективным признан свинцовый сурик Pb₃O_4­. В производственных условиях используют также электрохимический способ – обработку изделий переменным током в растворе фосфата цинка при плотности тока 4 А/дм² и напряжении 20 В и при температуре 60-70⁰ С. Фосфатные покрытия представляют собой сетку плотносцепленных с поверхностью фосфатов металлов.

Широко распространенным способом защиты металлов от коррозии является покрытие их слоем других металлов. Покрывающие металлы сами корродируют с малой скоростью, так как покрываются плотной оксидной пленкой. Применение ингибиторов – один из самых эффективных способов борьбы с коррозией металлов в различных агрессивных средах.

Ингибирующее воздействие на металлы, прежде всего на сталь, оказывает целый ряд неорганических и органических веществ, которые часто добавляются в среду, вызывающую коррозию. Ингибиторы имеют свойство создавать на поверхности металла очень тонкую пленку, защищающую металл от коррозии.

48. Изоляция нефтепроводов важна для того, чтобы сохранить скорость транспортировки нефти и ее конечное качество после прохождения сотен километров пути. Нефтяной трубопровод обладает высокими требованиями к изоляции коммуникаций, которая, в свою очередь, зависит не только от качества изоляционных материалов, но и от соблюдения технологий их установки. Различные материалы направлены на защиту от определенного воздействия на трубопровод: от переохлаждения, чрезмерного нагревания, естественной коррозии металла и влаги.
Изоляция нефтепровода – это двусторонняя защита. Помимо защиты транспортируемого вещества от факторов окружающей среды, следует защитить саму среду от вредного влияния химических веществ. С этой целью под изоляцией также понимается защита от пожаров и самовозгорания, а значит, она должна поддерживать постоянную рабочую температуру внутри труб. Так как различные участки нефтепровода подвергаются различным влияниям, то зачастую требуется задание других требований к изоляционным материалам и их установке.
Основные требования к изоляции нефтепроводов. Изоляция нефтепровода или газопровода прежде всего требует выбора подходящих материалов. Изоляционные материалы должны защищать трубопровод от воздействия критических температур, перепадов давления, выдерживать определенную механическую нагрузку, поддерживать рабочую температуру внутри труб, препятствовать возгоранию и распространению огня, коррозии, конденсату, понижать уровень шума, создавать щадящие условия для проведения необходимых работ обслуживающим персоналом и защищать окружающую среду от воздействия транспортируемых веществ. Изоляционные материалы. Пенополиуретан – это сравнительно недорогая, легко монтируемая и долговечная защита для металлического трубопровода. Использование такого материала для изоляции абсолютно безопасно для здоровья людей, чего нельзя сказать об асботкани. Пенополиуретановое покрытие обладает повышенной пожаростойкостью. Битумная мастика в необходимой модификации используется в качестве надежной защиты металлических труб от коррозии. Этот изоляционный материал создан на основе полимеров или альтернативных добавок.
Материалы «ТехноПласт» - это пластики из армированного волокна, которые застывают благодаря воздействию ультрафиолетового света. Использовать их можно не только в качестве защитного материала при изоляции, но и для восстановления покрытий цветных и черных металлов, бетона и пр.

51) Пластификаторы

1) вещества, которые вводят в состав полимерных материалов для придания (или повышения) эластичности и (или) пластичности при переработке и эксплуатации.

Пластификаторы облегчают диспергирование ингредиентов, снижают температуру технологической обработки композиций, улучшают морозостойкость полимеров, но иногда ухудшают их теплостойкость. Некоторые пластификаторы могут повышать огне-, свето- и термостойкость полимеров.

2) Поверхностно-активные добавки, которые вводят в строительные растворы и бетонные смеси (0,15…0,3 % от массы вяжущего) для облегчения укладки в форму и снижения содержания воды. Это улучшает большинство характеристик затвердевшей смеси, а также позволяет снизить расход цемента, уменьшить энергозатраты при вибрировании бетона (самоуплотняющиеся смеси) или разравнивании стяжек (наливные самовыравнивающиеся смеси для полов).

Широко используемый пластификатор этого типа — сульфитно-спиртовая барда. Позже были созданы супер- и гиперпластификаторы с меньшими дозировками, а также противоморозными, воздухововлекающими и другими полезными свойствами.

Пластические массы, пластмассы, пластики, материалы, содержащие в своём составе полимер, который в период формования изделий находится в вязкотекучем или высокоэластичном состоянии, а при эксплуатации — в стеклообразном или кристаллическом состоянии. В зависимости от характера процессов, сопутствующих формованию изделий, Пластические массы делят на реактопласты и термопласты. К числу реактопластов относят материалы, переработка в изделия которых сопровождается химической реакцией образования сетчатого полимера — отверждением; при этом пластик необратимо утрачивает способность переходить в вязкотекучее состояние (раствор или расплав). При формовании изделий из термопластов не происходит отверждения, и материал в изделии сохраняет способность вновь переходить в вязкотекучее состояние.

Если ухудшение качества изоляции может обнаружиться только при длительном воздействии повышенной температуры, то это явление называют тепловым старением изоляции. Старение может проявляться, например, у лаковых плёнок и целлюлозных материалов в виде повышения твёрдости и хрупкости, образовании трещин и т. п.

Скорость старения зависит от температуры, при которой работает изоляция электрических машин и других электроизоляционных конструкций.

Помимо температуры, влияние на скорость старения могут оказывать изменение давления воздуха или концентрация кислорода, присутствие озона (более сильного, чем кислород, окислителя), а также химических реагентов, замедляющих или ускоряющих старение. Тепловое старение ускоряется от освещения ультрафиолетовыми лучами, от воздействия электрического поля, механических нагрузок и т. п.

54) Катодные установки наиболее целесообразны для защиты от почвенной коррозии и менее эффективны при защите от блуждающих токов. Эксплуатация установок катодной защиты сопровождается повышенным расходом электрической энергии. Катодная защита — это электрохимическая защита, основанная на наложении отрицательного потенциала на защищаемую деталь.

Принципиальная схема катодной защиты показана на рис. 6.2: ток от положительного полюса источника через соединительный кабель и анодное заземление переходит в грунт. Из почвы через дефектные места в изоляции ток проникает в газопровод и по дренажному кабелю направляется к отрицательному полюсу источника, создавая замкнутая цепь, по которой ток идет от анода через землю к газопроводу и далее по нему к отрицательному полюсу источника.

При этом происходит постепенное разрушение анода, что обеспечивает защиту сооружения от коррозии под влиянием его катодной поляризации. В качестве соединительных проводов применяют изолированные кабели сечением 25–77 мм2 (в зависимости от мощности станции).

Для катодной защиты рекомендуются следующие потенциалы «газопровод-земля», В:

- максимально допустимые от почвенной коррозии — 1,2–1,5;

- от коррозии блуждающими токами — 2,5–9,0;

- минимальные защитные — 0,85 (по отношению к медно-сульфатному электроду).

Для защиты газопроводов и емкостей резервуарных парков применяются катодные станции различной мощности.

Сдвиг потенциала защищаемого металлического объекта осуществлен с помощью внешнего источника постоянного тока (станции катодной защиты) или соединением с протекторным анодом, изготовленным из металла более электроотрицательного, относительно объекта. При этом поверхность защищаемого образца (детали конструкции) становится эквипотенциальной и на всех её участках протекает только катодный процесс. Обусловливающий коррозию, анодный процесс перенесен на вспомогательные электроды. Отсюда названия — «жертвенный анод», «жертвенный электрод». Если, однако, сдвиг потенциала в отрицательную сторону превысит определённое значение, возможна так называемая «перезащита», связанная с выделением водорода, изменением состава приэлектродного слоя и другими явлениями, что может привести к ускорению коррозии. Катодную защиту, как правило, совмещают с нанесением защитных покрытий.

Дата добавления: 2015-07-11