Борьба с коррозией при эксплуатации трубопроводов и нефтепромыслового оборудования.

3.1 Виды коррозии и их физико-химические сущности

Коррозией называется разрушение материала в результате химического или электрохимического взаимодействия с внешней средой. Трубопроводы системы сбора могут подвергаться трем видам коррозии: атмосферной, внешней (почвенной) и внутренней (жидкостной).

Атмосферная коррозия - это обычное ржавление (окисление) труб, уложенных на поверхности земли. Разрушительное действие атмосферной коррозии невелико и легко может быть устранено путем окраски поверхности труб масляными красками и лаками, липкими лентами. Атмосферная коррозия обычно бывает равномерной.

Внешняя (почвенная) коррозия трубопроводов наиболее опасна и методы борьбы с ней более сложны и дороги. Почвенная коррозия, возникающая вследствие химического или электрохимического процесса в окружающем трубу грунте, может в некоторых случаях вызвать очень быстрое появление сквозных свищей в металле трубы и вывести трубопровод из строя.

Основной причиной внешней коррозии трубопроводов являются электрохимические процессы.

3.2 Способы защиты труб от внешней коррозии

Защита трубопроводов от почвенной коррозии делится на пассивную защиту и активную защиту. При пассивной защите поверхность трубопроводов покрывается защитными покрытиями и изоляциями. При активной защите устраняются причины, вызывающие коррозию. Пассивную защиту можно осуществлять путем окраски поверхности трубопровода различными красками и лаками или покрытиемтрубопроводов битумной изоляцией. Наиболее распространены защитные покрытия из нефтяных битумов с увеличением их механической прочности путем обертывания гидроизолом. Тип битумного покрытия определяют в зависимости от коррозионной активности грунта.

К активным средствам относятся катодная защита от почвенной коррозии и электрозащита от коррозии, вызываемой блуждающими токами. При активной защите процессы коррозии переносятся с трубопровода на заземляющие устройства. Средства электрозащиты применяют на изолированных трубопроводах, уложенных в грунт с омическим сопротивлением не более 100 Ом'М и в зонах действия блуждающих токов.

Принцип катодной защиты подземных трубопроводов основан на электрохимической теории почвенной коррозии, согласно которой коррозия является результатом образования на поверхности металла трубы гальванопар, в которых движется электрический ток. Коррозия металла трубы происходит в местах выхода положительно заряженных ионов в почву, т.е. в анодах. При катодной защите электрический ток от постороннего источника пропускается в трубопровод и тем самым превращает его в катод, благодаря чему процесс коррозии на поверхности трубы прекращается и переносится на искусственно созданные аноды, состоящие из обрезков металла, зарытых в землю и соединенных электрически с плюсовой клеммой источника постоянного тока.

Для повышения эффективности катодной защиты и сокращения затрат электроэнергии защищаемый участок трубопровода отделяется от соседних фланцевым соединением с изолирующей прокладкой из диэлектрического материала: заземлители (аноды) делают из старых труб, обрезков рельсов.

Для борьбы с электрохимической коррозией металлов применяют также и специфические электрохимические методы, основанные на том, что защищаемый металл подвергается катодной поляризации. В одной из разновидностей катодной защиты, называемой протекторной защитой, это достигается присоединением к защищаемому металлу более активного металла (протектора), который становится анодом, благодаря чему анодные участки поверхности защищаемого металла превращаются в катод по отношению к протектору.

Протекторы изготавливают из металлов, электрический потенциал которых больше потенциала материала трубопровода. При возникновенииразности потенциалов между трубой и почвой протекторы становятся разрушаемыми анодами, в результате чего трубопровод сохраняется от коррозии.

Такими металлами являются магний, рафинированный цинк, алюминий и др.

Преимущества протекторной защиты следующие:

• отпадает необходимость в сооружении катодных станций;

• простота схемы;

• отсутствие эксплуатационных расходов.

К недостаткам следует отнести:

• сравнительно большие капитальные затраты;

• необходимость расходования цветных металлов;

• возможность защиты труб ограниченной длины (до 15 м).

Способы защиты труб от блуждающих токов

Блуждающие токи - электрические токи, идущие по земле от рельсов трамвая, метрополитена, от электрических подстанций и др. В местах выхода электронов трубопровод имеет положительную полярность относительно земли, вследствие чего идет процесс переноса металла (катионов) в землю. На этом участке и происходит разрушениетрубопровода.Поэтому защита трубопроводов от блуждающих токов осуществляется присоединением их к отрицательному полюсу (катоду) катодной станции.Эффективным методом является также прокладка экранирующего трубопровода на пути блуждающих токов.

Способы защиты труб от внутренней коррозии

Как правило, от внутренней коррозии защищают путем ввода ингибиторов коррозии, которые, адсорбируясь поверхностным слоем трубы, образуют защитную пленку от действия коррозионной среды. Наиболее действенными в настоящее время являются ингибиторы ИКБ-2, ИКБ-4, ИКБ-8.

Для предупреждения коррозионных разрушений также применяются различные покрытия внутренней поверхности трубопроводов.Метод нанесения заключается в формировании равномерного слоя покрытия небольшой толщины в процессе движения эластичных пробок с раствором изоляции под действием сжатого воздуха.

Кардинальным является зашита трубопровода от коррозии введением в его состав различных химических добавок, т.е. легирование.

В настоящее время первостепенное значение имеет сокращение числа порывов трубопроводов, которое происходит из-за интенсивной коррозии труб. Коррозией называется разрушение материала в результате химического или электрохимического взаимодействия с внешней средой. Проблема решается комплексной защитой трубопроводов и оборудования. Основными направлениями борьбы с коррозией, которых следует придерживаться при проектировании новых и реконструкции старых месторождений, являются: максимальное приближение объектов предварительного обезвоживания нефти, подготовки и закачки пластовой воды к скважинам; создание эмульсионных режимов перекачки; применение труб в коррозионно-стойком исполнении; восстановление существующих трубопроводов путем протаскивания полиэтиленовых рукавов; использование ингибиторной защиты с периодической очисткой полости трубопроводов, например, пропуском очистных устройств 'или вязкоупругих составов, гелей, саморазрушающихся поршней, строительство установок обескислороживания и закачки бактерицидов.

Трубопроводы системы сбора могут подвергаться трем видам коррозии: атмосферной, внешней (почвенной) и внутренней (жидкостной).

Атмосферная коррозия – это обычное ржавление (окисление) труб, уложенных на поверхности земли. Разрушительное действие атмосферной коррозии невелико и легко может быть устранено путем окраски поверхности труб масляными красками и лаками, липкими лентами. Атмосферная коррозия обычно бывает равномерной.

Внешняя (почвенная) коррозия трубопроводов наиболее опасна и методы борьбы с ней более сложны и дороги. Почвенная коррозия, возникающая вследствие химического или электрохимического процесса в окружающем трубу грунте, может в некоторых случаях вызвать очень быстрое появление сквозных свищей в металле трубы и вывести трубопровод из строя. Основной причиной внешней коррозии трубопроводов являются электрохимические процессы.

Защита трубопроводов от почвенной коррозии делится на пассивную защиту и активную защиту. При пассивной защите поверхность трубопроводов покрывается защитными покрытиями и изоляциями. При активной защите устраняются причины, вызывающие коррозию. Пассивную защиту можно осуществлять путем окраски поверхности трубопровода различными красками и лаками или покрытием трубопроводов битумной изоляцией. Наиболее распространены защитные покрытия из нефтяных битумов с увеличением их механической прочности путем обертывания гидроизолом.

К активным средствам относятся катодная защита от почвенной коррозии и электрозащита от коррозии, вызываемой блуждающими токами. При активной защите процессы коррозии переносятся с трубопровода на заземляющие устройства. Средства электрозащиты применяют на изолированных трубопроводах, уложенных в грунт с омическим сопротивлением не более 100 Ом·м и в зонах действия блуждающих токов.

При катодной защите электрический ток от постороннего источника пропускается в трубопровод и тем самым превращает его в катод, благодаря чему процесс коррозии на поверхности трубы прекращается и переносится на искусственно созданные аноды, состоящие из обрезков металла, зарытых в землю и соединенных электрически с плюсовой клеммой источника постоянного тока.

Для промысловых трубопроводов, транспортирующих нефть с большим содержанием пластовых сильноминерализованных вод или с большим содержанием сернистых соединений, особую опасность представляет внутренняя коррозия. Причинами, вызывающими внутреннюю коррозию трубопроводов, также являются электрохимические процессы, с той только разницей, что роль электролита в этом случае играет минерализованная вода – хороший проводник электрического тока. Зоной коррозии обычно является внутренняя поверхность нижней образующей трубопровода. Это говорит о том, что внутренняя коррозия трубопроводов особенно опасна при расслоенном (ламинарном) режиме движения жидкости.

Как правило, от внутренней коррозии защищают путем ввода ингибиторов коррозии, которые, адсорбируясь поверхностным слоем трубы, образуют защитную пленку от действия коррозионной среды. Наиболее действенными в настоящее время являются ингибиторы ИКБ-2, ИКБ-4, ИКБ-8.

Для предупреждения коррозионных разрушений также применяются различные покрытия внутренней поверхности трубопроводов. Во ВНИИСПТнефти разработан метод нанесения вязких быстротвердеющих полимерных композиций на внутреннюю поверхность протяженных трубопроводов движущимися пробками. Метод нанесения заключается в формировании равномерного слоя покрытия небольшой толщины в процессе движения эластичных пробок с раствором изоляции под действием сжатого воздуха.

Кардинальным является зашита трубопровода от коррозии введением в его состав различных химических добавок, т.е. легирование. Характер действия таких добавок может быть различным. Одни из них повышают термодинамическую устойчивость анодной фазы, другие – пассивируемость ее, третьи благотворно влияют на катодные участки поверхности. Некоторые добавки приводят к лучшему экранированию поверхности металла защитным слоем, образуемым продуктами коррозии. Так, для изготовления нержавеющих труб широкое применение получили хромоникелевые и хромистые стали.