Коррозия на Оренбургском газоперерабатывающем заводе

В большой мере скорость коррозии оборудования зависит и от температуры газа. Максимальные скорости существуют на тех участках оборудования, которые работают в диапазоне температур 60-95 °С, в то время как наибольшая опасность сульфидного растрескивания металла наблюдается при температурах 15-25 °С.

Большую роль в развитии процессов как углекислотной, так и сероводородной коррозии играют вла

жность газа, количество и химический состав воды, поступающей из скважин вместе с газом.

Опасным содержанием диоксида углерода, с точки зрения углекислотной коррозии, является его парциальное давление, начиная с 0,1 МПа. Увеличение парциального давления диоксида углерода за счет его содержания в газе или за счет роста общего давления газа ведет к ускоренному развитию процессов углекислотной коррозии. Например, рост парциального давления С02 с 0,1 до 2 МПа при температуре 60 °С увеличивает скорость коррозии углеродистой стали в 6-7 раз. В этом диапазоне парциального давления существует линейная зависимость скорости коррозии от давления С02. Однако прямая зависимость наблюдается только до определенных значений давления диоксида углерода, зависящих в свою очередь от температуры процесса. Это явление можно связать с законом Генри, устанавливающим линейную зависимость растворимости газа от его парциального давления лишь для сравнительно невысоких значений последнего. Скорость сероводородной коррозии также растет при увеличении парциального давления сероводорода примерно до 0,2 МПа. Повышение давления сероводорода выше указанной величины практически не отражается на скорости общей коррозии. Таким образом, можно утверждать, что при определенных достаточно высоких парциальных давлениях диоксида углерода и сероводорода скорость общей коррозии металла труб и оборудования практически стабилизируется.

Велико и неоднозначно влияние на процессы коррозии оборудования минерализации воды. Соли способны заметно изменить как скорость, так и характер коррозионных процессов. Растворены минеральные соли ионного состава: Na, К, CI, Вг и др. С одной стороны, диссоциированные соли увеличивают электропроводность электролита, что естественно облегчает процессы электрохимической коррозии. Соли жесткости (Са, Mg) могут также осаждаться на стенках оборудования, разрыхляя пленку продуктов коррозии. Кроме того, соли, содержащие ионы С1, могут менять характер общей коррозии от равномерной к местной, связанной с питтингообразованием. Но, с другой стороны, следует иметь в виду, что значительное увеличение минерализации приводит к уменьшению растворимости газов (в том числе и агрессивных) в воде и сеют ветственно к снижению ее общей коррозионной агрессивности. Все это полностью подтверждается многолетней практикой эксплуатации оборудования на всех месторождениях природного газа, содержащего в своем составе кислые компоненты.

Выше уже отмечалось, что на интенсивность протекания коррозионных процессов на различных участках технологической цепи в трубах и оборудовании большое влияние оказывает температура среды. Влияние данного фактора чаще всего имеет вид кривой с максимумом. Физически это явление объясняется тем, что, с одной стороны, скорость любых коррозионных процессов возрастает с увеличением температуры в соответствии с законом Аррениуса, с другой стороны, агрессивность коррозионной среды снижается, так как содержание С02 и H2S в электролите уменьшается из-за снижения их растворимости. Очень важным фактором, влияющим не только на коррозию, но и на выбор того или иного ингибитора коррозии является влажность газа. Экспериментально доказано, что при полном отсутствии воды или при осушке газа до 20-30 % относительной влажности коррозия практически не получает своего развития независимо от содержания агрессивных компонентов в составе газа. Коррозия заметно проявляется, когда влажность газа достигает 60 % и более. Наибольшая коррозия имеет место при 100 % влажности природного газа. По стандарту NACE MR 0175-97 природный газ, содержащий сероводород при парциальном давлении более 0,35 кПа, читается сернистым, т.е. вызывающим сероводородное растрескивание.

Согласно феноменологической классификации, вследствие диффузии водорода в металл происходит разрыв некогерентных границ "матрица - включение" с образованием микротрещин, давление водорода в которых достигает :!00 - 400 МПа, что сопоставимо с пределом текучести малоуглеродистых конструкционных сталей. Под воздействием внутреннего давления происходит рост и слияние микротрещин и разрушение металла. Растрескивание стали начинается при концентрации водорода 0,1-10 % и протекает при температуре от минус 10,0 до плюс 100 °С. Интенсивное водородное расслоение начинается при парциальном давлении сероводорода 7 10~3 МПа. Скорость общей коррозии во всем диапазоне парциальных давлений находится в диапазоне 0,25 - 0,30 мм/год. Стойкость стали к сероводородному растрескиванию и коррозионному растрескиванию существенно зависит от температуры реакции. Минимальная стойкость стали к сероводородному растрескиванию наблюдается при температуре от +18 до 1-25 °С. При снижении или повышении температуры происходит быстрый рост стойкости к сероводородному растрескиванию. Скорость общей коррозии в диапазоне отрицательных температур незначительна.

Сероводород в водных растворах значительно больше усиливает проникновение водорода в стали, чем общую коррозию металла. При выдержке в кислых растворах максимальная доля диффундирующего в углеродистую сталь водорода составляет 4 % от общего количества восстановленного водорода. В сероводородсодержащих растворах эта величина достигает 40 %. Таким образом, основную опасность для оборудования, эксплуатируемого в сероводородных средах, создает не общая коррозия, а наводороживание сталей.

Интенсивность коррозии усиливается при наличии в водной среде, кроме сероводорода, хлоридов, оказывающих дополнительное агрессивное воздействие. Получен экстремальный характер зависимости скорости коррозии от концентрации NaCl с максимумом при 100 г/л. Объясняется это конкурентным влиянием обусловливающих скорость коррозии факторов (разрушение пленки продуктов коррозии под действием хлоридов; блокирование активных участков поверхности металла хлоридионами при их высоких концентрациях, затрудняющее протекание электродных процессов; уменьшение растворимости коррозионно-активного сероводорода при переходе к концентрированным растворам хлористого натрия).

Воздействие сероводорода проявляется тем сильнее, чем выше прочностные характеристики металла - твердость, предел текучести и предел прочности. Механические напряжения играют большую роль в процессе коррозионного растрескивания, стимулируя электрохимическое локальное растворение металла, и, как следствие, зарождение и развитие трещин. Степень коррозионного воздействия зависит от отношения приложенного напряжения к пределу текучести. Исследования влияния рН раствора на коррозию малоуглеродистых сталей в системе H2S - С02 - Н20 показали значительное снижение коррозии с переходом от кислых к нейтральным и щелочным растворам. Считается, что при рН > > 10 коррозионное растрескивание не происходит. Необходимым условием для протекания активных процессов коррозии в сероводородсодержащих средах является наличие влаги, в которой сероводород находится в диссоциированном состоянии. При этом коррозионные процессы приобретают электрохимический характер, катодный процесс протекает с водородной деполяризацией, в результате которой появляется водород в атомарной и молекулярной формах. При относительно малой влажности (4-26 %) сероводород оказывает незначительное влияние на углеродистые стали, вызывая за 30 сут только потускнение его поверхности. Наличие капельной влаги увеличивает коррозию сталей примерно в 100 раз по сравнению с сухим газом. С повышением внутренних напряжений возникает восприимчивость металлов к сероводородному растрескиванию. Кинетику коррозионных процессов в сероводородсодержащих средах зависит от парциального давления сероводорода.

 Скачать реферат