ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сероводородная коррозия из "Прочность трубопроводов в коррозионных средах" Сложность проблемы безопасной эксплуатации стальных трубных конструкций в Н25-содержащих средах заключается в том, что сероводород, обладая уникальными коррозионными свойствами, в зависимости от целого комплекса факторов по-разному проявляет свою агрессивность. [c.28] В настоящее время считается общепризнанным, что сероводород может вызывать интенсивную общую и местную коррозию, а также приводить к более серьезному виду разрушения - коррозионному растрескиванию. [c.28] На практике процессы общей коррозии в Н28-содержащих средах могут наблюдаться при высоких температурах, когда уменьшается локализация коррозии, необходимая для зарождения трещин, уменьшается растворимость сероводорода в воде. Общая коррозия превалирует также с ростом парциального давления сероводорода. Ее интенсификации способствует и повышение концентрации СО2, а также проникновение в скважину кислорода воздуха. Значительному ускорению общей коррозии способствует также повышение степени минерализации водной фазы, а также наличие поступающих из пласта органических кислот (уксусной, муравьиной, пропионовой). Скорость общей коррозии поверхности трубопровода при наиболее благоприятных условиях может достигать величины 2- 3 мм/год [22]. Однако, несмотря на серьезные разрушения металла труб, вызываемые процессами общей коррозии, главная опасность от воздействия Н25-содержа-щих сред заключается в водородном охрупчивании и связанном с ним коррозионном растрескивании. [c.29] На рис. 2.1 (данные п/о Оренбурггаздобыча ) изображен фрагмент сечения газопромысловой трубы из низкоуглеродистой стали с типичным для сероводородного коррозионного растрескивания повреждением. [c.29] Интенсивное наводороживание и водородное охрупчивание металла происходит в результате проникновения в него водорода, образующегося по электрохимическому [19], химическому и каталитическому механизмам, причем в зависимости от конкретных условий вклад каждой из реакций в суммарное количество проникающего водорода может быть различным. [c.29] Электрохимический механизм развивается в том случае, когда сероводород растворен в водной фазе, то есть, когда взаимодействие металла происходит с диссоциированным сероводородом. Особенностью электрохимического взаимодействия сероводорода со сталью является то, что он оказывает каталитическое действие на протекание обеих электродных реакций - анодной и катодной. [c.30] При этом происходит сдвиг электродного потенциала железа в отрицательную сторону, что ведет к увеличению скорости анодного процесса коррозии. [c.31] Согласно [22], электрохимическое растворение металла может проявляться не только в равномерном уменьшении толщины стенок трубы, но и в образовании каверн, свищей, глубоких язв и т.д. Существенную роль в усилении местной коррозии играет установление гальванических пар между сульфидами железа Ре 5, являющихся катодами по отношению к железу, и сталью. Локальные коррозионные поражения поверхности металла в виде мелких язв и питтингов могут стать источниками коррозионного растрескивания. [c.31] Последняя стадия, как наиболее медленная, лимитирует общую скорость катодного процесса. Восстановленные атомы водорода частично рекомбинируют, а частично диффундируют в металл, вызывая водородную хрупкость. [c.31] основными продуктами коррозии в данном случае являются различные сульфиды железа, имеющие общую формулу и водород, часть которого молизуется и удаляется в атмосферу, часть адсорбируется поверхностью металла и диффундирует в глубь него. Таким образом при коррозии по химическому механизму также происходит наводороживание стали. [c.31] По-видимому, проникновению в металл водорода, образующегося по химическому и каталитическому механизму, будет способствовать обильный поток сероводорода в зону реакции вследствие чрезвычайно высокой растворимости сероводорода в органических средах [19]. [c.32] Установлено, что каталитическое разложение сероводорода сульфидами имеет место и в процессах электрохимической коррозии. Таким образом, интенсивное наводороживание металла в Н25-содержащих средах как по механизму электрохимической коррозии, так и по химическому механизму является результатом действия двух взаимосвязанных между собой процессов - химической или электрохимической коррозии и каталитического разложения сероводорода на поверхности металла сульфидами, при этом сероводород в электрохимических процессах оказывает каталитическое воздействие на анодную и катодную реакции. [c.32] Накопление водорода в металле в процессе сероводородной коррозии постепенно приводит к явлениям, известным как водородное охрупчивание (ВО). Под ВО понимают, прежде всего, значительное снижение пластичности, проявляющееся в определенном интервале температур и скоростей деформации. Сложность процесса ВО может быть следствием коллективного действия многих факторов, которые влияют и на степень охрупчивания и на его вид. Большинство из этих факторов взаимосвязаны, что и затрудняет понимание и прогнозирование процесса в целом. [c.32] Наиболее полно классификация видов ВО предложена в работах [23, 24], в которых различают два рода и восемь видов водородной хрупкости по источникам, вызывающим ее. Такой подход учитывает особенности видов ВО, предложенных различными исследованиями, так как позволяет связать все эти виды с условиями их развития. [c.33] Согласно [23, 24], хрупкость первого рода обусловливается источниками, которые имеются в исходном металле из-за повышенного содержания водорода еще до приложения нагрузки. Хрупкость этого рода по своей природе является необратимой и в свою очередь подразделяется на четыре вида. К первому виду относят высокотемпературную водородную коррозию стали, вызывающую внутри металла образование газообразных продуктов. Сюда же относят и так называемую водородную болезнь, заключающуюся в появлении дефектов сплошности вследствие внутреннего окисления водорода. [c.33] Второй вид хрупкости возникает из-за присутствия в металле в порах и несплошностях молекул водорода, образующихся как при кристаллизации, так и в твердом состоянии вследствие особенностей растворимости водорода в фазах металлических сплавов. [c.33] К третьему виду относится гидридная хрупкость. Наиболее сильно она проявляется тогда, когда выделения гидридов имеют вид пограничной сетки или длинных транскриста л литных пластин. [c.33] Четвертый вид хрупкости связан с водородом, растворенным в металле, и обусловлен блокированием растворенными атомами водорода источников дислокаций во вторичных плоскостях скольжения и повышением инертности подвижных дислокаций. [c.33] Охрупчивание второго рода обусловлено источниками, которые развиваются в металле только в процессе пластической деформации. Охрупчивание этого рода проявляется при малых скоростях деформации и может быть как обратимым, так и необратимым. Сюда входят четыре вида хрупкости. [c.33] Водородная хрупкость пятого вида проявляется тогда, когда образуются пересыщенные твердые растворы водорода. В процессе пластической деформации эти растворы, распадаясь, образуют либо молекулярный водород, вызывающий сильные внутренние напряжения, либо гидридную хрупкость фазы. [c.34] Вернуться к основной статье