ИССЛЕДОВАНИЕ КОРРОЗИОННЫХ СВОЙСТВ И СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ СТАЛИ 05ХГБ

Аннотация. Ещё со времен СССР на основных пунктах добычи и переработки нефти была сформирована система магистральных нефтепроводов, которая позволяет транспортировать добываемую продукцию быстро и экономично. С финансовой точки зрения нефтепроводы являются более выгодным согласно сопоставлению с иными типами транспортировки нефти.

Практически весь добываемый газ и нефть (и продукты их переработки) в настоящее время доставляются по магистральным нефтегазопроводам, имеющим диаметр от 530 до 1220 мм. Для этого применяются сварные трубы большого диаметра, которые эффективно выдерживающие высокие рабочие давления транспортируемых сред.

С увеличением уровня технологий возрастает объем перекачиваемых нефти и газа, но и мощность, а также протяженность нефтепроводов. Таким образом, увеличились требования к качеству, надежности и долговечности применяемых труб.  По этой причине важно не только изучать и повышать обороты добычи нефти и газа, но и качество транспортировки добываемых продуктов.

Ключевые слова: углекислотная коррозия; сталь 05ХГБ; нефтепровод; трубные стали; коррозионная стойкость

Углекислотная коррозия

Коррозия оборудования в нефтепромысловых системах является электрохимической и обусловлена присутствием в добываемой продукции минерализованной водной фазы и растворенных в ней коррозионных газов: кислорода, сероводорода и CO2.

Принципиальная  отличительная черта УКК (углекислотная коррозия)  заключается в том, что коррозия носит локальный характер, сосредотачиваясь в зонах скопления водного конденсата, напряжений в металле и турбулизации потока. Из-за ее локализации такой вид коррозии характеризуется значительной степенью угрозы, поскольку при высокой интенсивности коррозионных процессов это может приводить к серьезным авариям. Остальная часть поверхности оборудования и трубопроводов (за исключением локального участка с коррозией) при этом может корродировать существенно слабее. Прогнозировать место и время возникновения УКК невозможно, что делает данный вид коррозии очень опасным.

Виды углекислотной коррозии

Все многообразие локальных коррозионных повреждений мы для систематизации разобьем на два крайних типа. Первый тип – язвенная коррозия с хорошо выраженными склонами язв и свищей (рис. 1). глубина проникновения 1–5 мм/год.

Рисунок 1. Язвенная коррозия НКт. глубина проникновения ~2,4 мм/год (г. Нижневартовск, 2000 г.)

Второй тип – так называемая мейза-коррозия (от английского mesa – «плато, плоскогорье») – характеризуется значительными по площади областями локальных коррозивных повреждений, которые перемежаются площадями металла, не затронутыми коррозией (рис. 3). глубина проникновения до  45 мм/год.

Рисунок 2. Мейза-коррозия НКТ. глубина проникновения ~11 мм/год (Нижневартовский район, 1998 г.)

Экспериментальная часть

Для исследования углекислотной коррозии был проведен эксперимент, где 5 образцов из материала были помещены в автоклав объемом 5 литров. Образцы представлены в виде небольших прямоугольных пластинокметалла. Плотность использованной стали составляет 7,859. Площадь образцов 5,94мм.Реактор представляет собой полость цилиндрической формы со сферическим дном. 2/3 объема заполнили раствором NaCl 3%. Жидкостная фаза раствора NaCl составляет 3,7л. Остальная часть это газ CO2. После того, как закрыли  крышку насыщаем раствор  NaCl газом CO2 и выгоняем воздух.

Подаем углекислый газ до 30 Мпа. При помощи нагревателя, прикрепленного к корпусу автоклава, нагреваем содержимое до 80°С. В дальнейшем в течении 5 дней было конвертирование газа CO2. После 5 дней сняли образцы, зачистили их резинкой и находили потерю массы. Данный эксперимент был повторен 4 раза для более точных результатов.

Рисунок 3.  Таблица расчета образцов подвергнутых CO2 коррозии

Исходя из проведенных 4 экспериментов при заданных параметрах, мы получили численные результаты. Эти данные могут пригодиться нам в дальнейшей работе связанной с углекислотной коррозией и анализом исследований с другими марками стали.

Применение нанотехнологий в нефтепромышленности

Исследование коррозионных свойств – это лишь первая ступень в развитии нефтепромышленности. Экспертные данные показали, что созданные с использованием нанотехнологий материалы поднимают на новый уровень качество нефтепроводов с антикоррозионным покрытием. Это дает огромное пространство для мысли и исследований в области нанотехнологии и компазитным материалов. Как отмечено в ряде научных статей по наноматериалам и нанотехнологиям, углеродные нанотрубки (УНТ) и углеродные нановолокна (УНВ) способны: увеличить механические характеристики, обеспечить устойчивость к воздействию агрессивных сред и т.д.

Сообщалось о положительных прогнозах и эффектах от введения нанотрубок в полимерные волокна. Добавление фуллеренов приводит к радиационной стойкости , повышению механических свойств и стабильности полимеров при «жесткой» эксплуатации.

Рисунок 4. Надмолекулярная структура образцов полиэтилена с наполнителем: а) СВ МПЭ + 2%УНВ; б) СВ МПЭ + 10% УНВ

Список литературы:

1. А.Н. Маркин, Р.Э. Низамов, С.В. Суховеров – “Нефтепромысловая химия”
2. А.В. Иоффе, В.А. Ревякин, Е.А. Борисенкова, С.А. Князькин – “Особенности коррозионного разрушения нефтегазопроводных труб в условиях эксплуатации Коми и Западной Сибири”
3. Е.А. Козловский, ред. Коллегия – “Горная энциклопедия”
4. Раков Э.Г. Нанотрубки и фуллерены. - М.: Логос, 2006.