Общие сведения о коррозии

Под коррозией металлических трубопроводов понимается самопроизвольное разрушение их под действием различных факторов химического или электрохимического характера, определяемых окружающей трубопровод средой, которая может быть газообразной, жидкой или твёрдой. Газообразной средой обычно является атмосфера (при прокладке трубопроводов по надземной или наземной схеме). Жидкая среда воздействует на трубопровод при прокладке его под водой через реки, водохранилища, морях и т.д. Наконец, твёрдой средой является любой грунт, в котором прокладывается трубопровод. Соответственно коррозии, протекающие в каждой из этих сред, называют атмосферной, жидкостной, подземной, или почвенной. Они обычно воздействуют на наружную поверхность трубопровода и приводят её к разрушению. Но трубопроводы коррозируют не только снаружи, но и изнутри, если по ним транспортируются агрессивные среды. Например, сернистый газ, неочищенная нефть и т.д. Вне зависимости от среды их протекания подразделяются на химическую и электрохимическую коррозии, отличающиеся механизмом коррозионного процесса. Химической называют самопроизвольное окисление металла, связанное с переходом его в более устойчивое ионное состояние (продукт окисления) под воздействием токонепроводящей среды (сухой воздух или транспортируемый по трубопроводу газ). Электрохимической называют коррозию, при которой металл самопроизвольно разрушается при взаимодействии с жидкой токопроводящей средой (электролитом).

При электрохимической коррозии скорость разрушения металла зависит от его электродного потенциала. Это объясняется тем, что ионизация атомов металла и восстановление окислителя в электролите происходит неодновременно. Скорости протекания каждого процесса зависят от электродного потенциала металла. Соответственно от него зависит и скорость коррозии. Примером электрохимической коррозии может служить коррозия металлов во влажной воздушной или жидкой токопроводящей среде (ржавление металла во влажном воздухе, влажной грунтовой среде, морской воде и т.д.). Для электрохимической коррозии подземных трубопроводов наиболее характерна почвенная коррозия. Наибольшую опасность представляет коррозия под воздействием блуждающих токов, возникающих от проходящих вблизи электропроводящих систем (например, электрифицированных железных дорог, трамвайных линий и т.д.). Рассмотрим наиболее чаще встречаемые виды коррозии.

Сплошная коррозия равномерно охватывает всю наружную или внутреннюю поверхности труб на участках большой протяжённости. При сплошной неравномерной коррозии скорость разъедания металла на различных участках различна. При сплошной равномерной коррозии уменьшение толщины стенки происходит равномерно (для данного момента времени), а при сплошной неравномерной коррозии глубина разъедания стенки труб изменяется от минимальной до максимальной. Местная коррозия – разрушение отдельных участков поверхности труб – может реализоваться в форме язв, раковин, точечных разъединений, сквозных протравлений и т.п. Для трубопроводов, работающих в режиме жёсткого напряжённого состояния в коррозионной среде, опасность представляет так называемое коррозионное растрескивание, связанное с образованием микротрещин. Особенно, при транспортировке по газопроводам газа с некоторым содержанием сероводорода. Так как атомарный водород обладает исключительной способностью проникать в металл, скапливаясь в порах. Какая-то часть растворяется в кристаллической решётке металла, ухудшая его пластичность и увеличивая хрупкие свойства металла с одновременным образованием микротрещин, что приводит к разрушению металла. Особенно активно процесс такой коррозии происходит в районе сварных стыков, где нарушение кристаллической решётки сплошности металла значительно больше, а следовательно, значительно больше и возможностей для перенасыщения металла водородом. Давление способствует увеличению проникающей способности, а температура – ускорению химических реакций, связанных с замещением в кристаллической решётке углерода водородом. Особенно чаще подобные разрушения возникают на выходе КС. Так как постоянные циклические нагрузки, вызванные гидравлическими ударами в результате пусков и остановов агрегатов, как провоцирующий фактор и повышенная температура газа на выходе станции.

Механизм химического разрушения металла заключается во вступлении металла в химическую реакцию с электролитом без участия свободных электронов. По такому типу происходит, например, растворение железа в электролите. Восстановление окислительного элемента происходит не одновременно, а с различными скоростями в зависимости от электродного потенциала. Этот вид коррозии и является определяющим при коррозионном разрушении трубопроводов.

Между двумя токопроводящими элементами при их соприкосновении возникает разность потенциалов. Измеряя с помощью стандартного водородного электрода электродвижущую силу гальванического элемента, составленного из стандартного водородного электрода и исследуемого электрода (например, металла в электролите), получим ЭДС, называемую электродным потенциалом. В качестве стандартного электрода принят водородный, потенциал которого условно равен нулю. В соответствии с решением Международной конвенции в Стокгольме (1953г.) в гальваническом элементе, составленном из исследуемого электрода и стандартного водородного электрода (СВЭ), электрод сравнения всегда должен быть слева, а исследуемый электрод – справа. В этом случае ЭДС будет равной по значению и знаку электродному потенциалу исследуемого элемента, например железа.