ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Условия эксплуатации металлических конструкций месторождения из "Ингибиторы коррозии. Т.2 " Более 20% разведанных нефтегазовых месторождений России содержат сероводород и двуокись углерода. ОНГКМ, открытое в 1966 г., является уникальным по своим физическим параметрам (высокое пластовое давление, составлявшее в начале эксплуатации 20,6 МПа пластовая температура до 369 К и т. д.) и по содержанию в составе продукции таких агрессивных компонентов, как сероводород и углекислый газ. Промьпп-ленная эксплуатация месторождения началась в марте 1974 г., а к 1979 г. были введены в действие одиннадцать проектных установок комплексной подготовки газа (УКПГ). Максимальный объем добычи (48,72 млрд, м ) был достигнут в 1981 г. при добывающем фонде в 437 скважин. [c.8] Пластовая вода ОНГКМ содержит до 240 г/л солей хлор-кальциевого типа, 200 г/л хлор-ионов, 10 г/л кальция, 5 г/л натрия. Степень агрессивности сероводородсодержащей среды определяется ее составом, влажностью, pH, температурой. [c.8] Влияние скорости движения газоконденсатного потока на электрохимическую коррозию металла оборудования оболочкового типа имеет сложный характер. Как правило, увеличение скорости потока, особенно если она превышает 15 м/с, приводит к интенсификации коррозионных процессов. В условиях ОНГКМ скорость газо-жидкостного потока в шлейфовых трубопроводах составляет 2-4 м/с и не вызывает эрозию металла. Содержание сероводорода и углекислого газа в потоке и pH жидкой фазы практически не изменилось в период с 1977 по 1998 гг. При этом увеличилась доля водно-метанольного раствора в 1977 г. она составляла 2-6 см /м газа (объемная доля метанола 40-60%, минерализация — 90-150 г/л), а с 1984 г. — 5-35 см /м газа (объемная доля метанола 5-40%, минерализация — 150-240 г/л). Объем воды, поступавшей из скважин вместе с газом, с 1975 по 1990 гг. постоянно увеличивался. [c.9] Далее по уменьшению значимости влияния следуют такие факторы, как содержание и парциальное давление кислых компонентов, а также температура транспортируемой среды. Согласно [3], характер коррозионных процессов существенно изменяется в зависимости от соотношения парциальных давлений кислых компонентов в системе при повышении парциального давления сероводорода увеличиваются количество проникающего в сталь водорода и скорость общей коррозии при возрастании парциального давления углекислого газа увеличивается скорость общей коррозии стали (рис. 3). [c.11] Согласно стандарту NA E MR 0175-97, природный газ, содержащий сероводород при парциальном давлении более 0,35 кПа, считается сернистым, то есть вызывающим сероводородное растрескивание [7]. [c.11] Исследованиями ЮЖНИИГИПРОГАЗа установлено, что в условиях минимального коррозионного воздействия эксплуатируются межблочные коммуникации емкость Е-01-выходной коллектор У КП Г при эффективной низкотемпературной сепарации. Все остальные линии эксплуатируются в присутствии электролита. Согласно рис. 3, все межблочные коммуникации, линии обвязки и шлейфы скважин-доноров подвержены сероводородному коррозионному растрескиванию. Прогнозируемая скорость общей коррозии составляет 0,1-0,3 мм/год. В диапазоне рабочих температур скорость общей коррозии металла относительно невысока, а его стойкость к сероводородному растрескиванию также является низкой (рис. 3). [c.13] В водных растворах сероводород усиливает проникновение водорода в сталь значительно интенсивнее, чем общую коррозию металла. При выдержке в кислых растворах максимальная доля диффундирующего в углеродистую сталь водорода составляет 4% от общего количества восстановленного водорода, а в сероводородсодержащих растворах — до 40%. Следовательно, основную опасность для оборудования, эксплуатируемого в сероводородных средах, представляет не общая коррозия, а наводороживание сталей [9, 10]. [c.13] Известно, что воздействие сероводорода проявляется тем сильнее, чем выше прочностные характеристики металла — твердость, пределы текучести и прочности. Механические напряжения играют большую роль в процессе коррозионного растрескивания, стимулируя локальное электрохимическое растворение металла, и, как следствие, зарождение и развитие трещин. Степень коррозионного воздействия зависит от соотношения величины приложенных напряжений к пределу текучести. [c.14] Исследования влияния pH на коррозию низкоуглеродистых сталей в системе Н23-С02-Н20 показали значительное снижение коррозии с переходом от кислых к нейтральным и щелочным растворам. Считается, что при pH 10 коррозионное растрескивание не происходит. [c.14] Необходимым условием активного протекания коррозии в сероводородсодержащих средах является наличие влаги, в которой сероводород находится в диссоциированном состоянии. В этом случае имеет место электрохимическая коррозия, катодный процесс протекает с водородной деполяризацией, в результате чего в системе образуются атомарный и молекулярный водород. При относительно малой влажности (4-26%) сероводород оказывает незначительное влияние на углеродистую сталь, вызывая, например, в течение 30 суток лишь потускнение ее поверхности. Наличие капельной влаги усиливает сероводородную коррозию сталей примерно в 100 раз по сравнению с атмос([)ерой сухого газа [13]. [c.14] С повышением внутренних механических напряжений возникает восприимчивость металла к сероводородному растрескиванию. [c.14] Кинетика коррозионных процессов в сероводородсодержащих средах зависит от парциального давления сероводорода. [c.14] Данные многочисленных исследований свидетельствуют об отрицательном влиянии водорода на механические свойства стали, однако единое мнение о характере и степени их изменения в результате наводороживания отсутствует. Так, согласно [11], предел текучести стали уменьшается, а согласно [14], напротив, увеличивается. Предел прочности при поглощении водорода снижается незначительно [15, 14], а в результате наводороживания металла в сероводородных растворах существенно уменьшается [И, 12, 16]. [c.15] Установлено [17], что значения твердости поверхности железа в процессе наводороживания достигают максимума, а затем уменьшаются. Это связывают с тем, что молекулярный водород сначала деформирует кристаллическую решетку металла в местах прилегания к поверхности микропустот, заполненных водородом, в результате чего твердость повышается, а затем в процессе дальнейшего наводороживания вызывает растрескивание и разрыхление поверхности, которое приводит к снижению твердости. [c.15] Ударная вязкость стали при обычных температурах испытаний в результате наводороживания резко уменьшается и достигает минимальных значений при концентрации водорода 8-20 мл/100 г металла [18]. [c.15] Эффект водородной хрупкости стали наиболее существенно проявляется в интервале температур от минус 20 до плюс 30°С и зависит от скорости деформации [18, 20]. Различают обратимую и необратимую водородные хрупкости. Охрупчивающее влияние водорода при его содержании до 8-10 мл/100 г в больщинстве случаев процесс обратимый, то есть после вылеживания или низкотемпературного отпуска пластичность металла конструкции небольшого сечения восстанавливается вследствие десорбции водорода. Обратимая хрупкость стали обусловливается, в основном, наличием водорода, растворенного в кристаллической решетке. Необратимая хрупкость зависит от содержания в стали водорода в молекулярном состоянии, который агрегирован в коллекторах, где он находится под высоким давлением, вызывающим значительные трехосные напряжения и затрудняющим пластическую деформацию стали. Пластические свойства металла при необратимой хрупкости пе восстанавливаются даже после вакуумного отжига, так как в структуре стали происходят необратимые изменения [21, 22] образование трещин по [раницам зерен, где наблюдается наибольшее скопление водорода, и обезуглероживание стали. [c.16] При содержании в стали водорода более 10-15 мл/100 г возможно образование флокенов, расслоений и водородных трещин в результате суммарного воздействия молекулярного водорода, находящегося в порах под давлением, и существующих в металле растягивающих напряжений. Рост образовавшихся трещин при наводороживании стали происходит после снижения пластичности металла до определенной минимальной величины [11, 12]. [c.16] Наводороживание стенок аппаратов с образованием расслоений размером до нескольких сот квадратных сантиметров происходит за период от нескольких недель до шести лет, причем процесс наводороживания протекает более интенсивно в периоды, когда климатические условия способствуют увеличению конденсации влаги. При одинаковых химическом составе, структуре и механических свойствах металла аппаратуры водородное расслоение локализуется в местах концентрации растягивающих напряжений и повыщенной агрессивности среды. Отмечается [18] преимущественное образование пузырей в не-сплощностях металла (вытянутые вдоль проката строчечные включения, газовые раковины, микро- и макропустоты) и других дефектах, возникающих при прокатке стали. Зачастую пузыри, вызываемые водородным расслоением металла, образуются не только на внутренней, но и на наружной поверхности аппаратов, изготовленных из стали марки Ст 3. В подавляющем большинстве случаев пузыри наблюдаются в нижней части аппаратов, где скапливается основная часть конденсационной воды [11]. [c.17] Таким образом, в случае отсутствия эффективных противокоррозионных мероприятий при эксплуатации коммуникаций и оборудования в условиях воздействия сероводородсодержащих сред возможно изменение коррозионно-механических свойств материалов, образование блистеров, расслоений и коррозионных трещин, вызывающих разрушение металлических конструкций. [c.18] Вернуться к основной статье