Коррозия трубопроводов и способы её предупреждения (2 часа).

Коррозия - это процесс разрушения металла в результате электрохимического или химического воздействия окружающей среды. Для промысловых трубопроводов различают наружную и внутреннюю коррозию.

Химическая коррозия внутренней поверхности труб происходит при добыче сернистых нефтей, которые разрушают металл. Химическая коррозия характеризуется равномерным разрушением металла по всей поверхности. Она обычно менее интенсивная, чем электрохимическая.

Природа электрохимической коррозии состоит в том, что металл трубы не химически чистый элемент, а технический сплав,- в котором содержатся вкрапления элементов, отличающихся по своей активности. Когда поверхность металла смочена полярной (электропроводной) жидкостью - водой, то между вкраплениями, отличающимися по активности, возникает электрический ток. При соприкосновении с полярной водой атомы металла, расположенные на поверхности, подвергаются воздействию силового поля молекул воды. Это взаимодействие может быть настолько сильным, что происходит ослабление связи атома металла со своими внешними электронами и ион металла (Fe²⁺) с более активного вкрапления, несущий положительный заряд, покидает узел кристаллической решетки и переходит в волу. При этом на поверхности более активного вкрапления металла (анодного участка) остаются освобождающиеся электроны 2е, перемещающиеся по металлу к менее активным вкраплениям (катодный участок). На катодных участках эти электроны взаимодействуют с кислородом и в результате его ионизации, происходит образование гидроксильной группы ОН, несущей отрицательный заряд.

2е + 1/2О₂ + Н₂О = 2ОН ионы Fe²⁺ взаимодействуют в растворе с образованием закиси железа Fe²⁺ + 2OH = Fe(OH)₂; при наличии в воде свободного кислорода закись железа окисляется до окиси железа, которая выпадает в осадок:

Интенсивность протекания электрохимической реакции в основном зависит от водородного показателя рН среды. Если рН < 7 - среда кислая, если рН > 7 - щелочная, а при рН =7 - нейтральная. Среда считается сильно коррозионно-агрессивной, если рН < 4. Наличие в пластовой воде сероводорода H₂S и углекислого газа СО₂ сильно повышает кислотность среды, поэтому эти вещества считаются коррозионно-агрессивными.

Электрохимическая коррозия существенно увеличивается при наличии блуждающих электрических токов.

Способы защиты трубопроводов от наружной коррозии подразделяются на пассивные и активные. Пассивные способы защиты предусматривают изоляцию наружной поверхности трубы от контакта с грунтовыми водами и от блуждающих электрических токов, которая осуществляется с помощью противокоррозионных диэлектрических покрытий, обладающих водонепроницаемостью, прочным сцеплением с металлом, механической прочностью.

Для изоляции промысловых трубопроводов применяют покрытия на битумной основе и на основе полимеров. Для повышения прочности и долговечности битумных покрытий используют бризол и стекловолокнистые материалы.

Активные способы защиты трубопроводов от наружной коррозии предусматривают создание такого электрического тока, в котором весь металл трубопровода становится катодом, а анодом является дополнительно размещенный в грунте металл. Существуют два вида активной способы защиты трубопроводов от наружной коррозии - катодная и протекторная. Дополнительно размещаемый в грунте металл как в катодной, так и в протекторной защите, подвергается разрушению, а наружная коррозия трубопроводов не происходит.

Способы предупреждения внутренней коррозии трубопровода подразделяют на механические, химические и технологические.

К механическим способам относятся покрытия внутренней поверхности трубопровода различными лаками, эпоксидными смолами, цинко-силикатными покрытиями.

Химический способ – применение - ингибиторов коррозии. Наиболее эффективные ингибиторы коррозии И-1-А и ИКСГ-1. Эффективность их защитного действия составляет 95-98 %.

Таблица 5.1 - Расход ингибитора коррозии зависит от скорости коррозии

Блочные автоматизированные установки для приготовления и дозировки деэмульгаторов и ингибиторов коррозии типа БР-2,5, БР - 10_Г БР-23 могут быть использованы в любой-точке трубопровода промысловой системы сбора и подготовки нефти на участке от скважин до установки комплексной подготовки нефти.

Установки типа БР-2,5, БР-Ш смонтированы на раме-санях в теплоизоляционной будке, которая герметично разделена на два отсека: технологический и отсек системы контроля и управления. Отсеки обогреваются взрыво-защищенными электронагревателями. В технологическом отсеке смонтирована технологическая ёмкость с вмонтированным трубчатым электронагревателем, шестеренный и дозировочные насосы, запорно-регулирующая арматура и датчики системы контроля и управления. Технологическая ёмкость предназначена для хранения и подогрева реагента. С помощью насоса заполняют ёмкость, проводят периодическую циркуляцию реагента по линии ёмкость-насос-емкость для поддержания постоянной его концентрации в ёмкости и предотвращения загустевания ингибитора коррозии. Насос включается и выключается автоматически по заданной программе.

Таблица 5.2 - Техническая характеристика блочных автоматизированных установок

Параметры	Тип установки
	БР-2,5	БР-10	БР-25
Размер дозы, г/т	10-50	10-50	10-50
Пропускная способность	500-1000	1000-5000	5000-10000
сырьевого трубопровода, т/сут.
Наибольшая подача насоса, л/ч	2,5
Наибольшее давление нагнетания, МПа:
при дозировке концентриро-
ванных реагентов;
При дозировке водных растворов реагентов.		-
Кинематическая вязкость реагентов, м2/с не более
Температура дозируемого реагента, °С -	20 - 60	20 - 60	2 0 - 60
Температура окружающей среды, °С
Масса, кг

Дозировочным насосом непрерывно подают реагент в трубопровод. Размер дозы регулируют вручную поворотом лимба регулировочного механизма. Установка типа БР-25 состоит из двух автономных блоков - технологического блока и ёмкости, каждый блок смонтирован на раме-санях. В технологическом отсеке смонтированы дополнительно резервный насос-дозатор, насос для воды и смеситель. Подавая в смеситель в определенных соотноше­ниях воду и концентрированный реагент, в установке можно приготовить и дозировать водный раствор реагентов заданной концентрации.

Практическое занятие 6.