Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Российский государственный университет нефти и газа имени И.М.Губкина.
Кафедра общей и неорганической химии
Курсовая работа
Коррозия на Оренбургском газоперерабатывающем заводе
2008 г.
Оглавление
1. Введение
2. Возможные виды коррозии оборудования и трубопроводов
3. Условия работы металлических конструкций ОГПЗ
4. Оборудование и трубопроводы ОГПЗ
5. Механизм сероводородного растрескивания оборудования и трубопроводов
6. Места контроля и методы контроля коррозионного процесса по технологической схеме
7. Способы и методы предотвращения коррозии
8. Литература
1. Введение
Добываемые на Оренбургском нефтегазоконденсатном месторождении (ОНГКМ) природный газ, конденсат и нефть содержат в своем составе примеси сероводорода и диоксида углерода, способные вызывать помимо общей и язвенной коррозии сероводородное растрескивание и водородное расслоение металла оборудования и трубопроводов. Надежная и безопасная разработка таких месторождений обеспечивается применением специальных сталей, сварочно-монтажных технологий изготовления оборудования и трубопроводов и ингибиторной защитой в процессе эксплуатации.
Характерной особенностью текущего периода разработки ОНГКМ является переход на стадию падающей добычи. Это сопровождается нарастающим поступлением в продукцию пластовых вод и соответственно возрастанием коррозионной активности среды.
Эксплуатация металлических конструкций сероводородсодержащих нефтегазовых месторождений связана с осуществлением многопланового контроля за коррозионным состоянием оборудования и трубопроводов, а также с проведением большого количества ремонтных работ: ликвидацией аварийных ситуаций; подключением новых скважин и трубопроводов к действующим; заменой аппаратов, запорной арматуры, дефектных участков трубопроводов и т.п.
Трубопроводы и оборудование ОГПЗ в настоящее время выработали проектный нормативный ресурс. Поэтому дальнейшая безопасная эксплуатация оборудования и трубопроводов требует эффективного контроля их технического состояния, включающего систематическое проведение комплекса специальных диагностических работ, необходимость объективной оценки остаточного ресурса работоспособности оборудования и трубопроводов путем анализа причин отказов, систематизацию данных по всем видам разрушений, выявление закономерностей протекания коррозионных процессов в течение длительной и интенсивной работы.
В связи с изложенным выше актуальны исследования, связанные с выявлением основных причин повреждений металлических конструкций сероводородсодержащих нефтегазоконденсатных месторождений, разработкой методик диагностирования трубопроводов и оборудования и оценки их остаточного ресурса.
2. Возможные виды коррозии оборудования и трубопроводов.
1. По механизму процесса возможны следующие типы коррозии:
- электрохимическая - взаимодействие металла с коррозионной средой (раствор электролита), при котором ионизация атомов металла и восстановление окислительной компоненты коррозионной среды протекают не в одном акте и их скорости зависят от электродного потенциала;
- химическая - взаимодействие металла с коррозионной средой, при котором окисление металла и восстановление окислительной компоненты коррозионной среды протекают в одном акте.
2. По условиям протекания возможны следующие виды коррозии:
- газовая - химическая коррозия металла в газах при высоких температурах;
- атмосферная - коррозия металла в атмосфере воздуха;
- подземная - коррозия металла в почвах и грунтах;
- контактная - электрохимическая коррозия, вызванная контактом металлов, имеющих разные стационарные потенциалы в данном электролите;
- межкристаллитная - коррозия, распространяющаяся по границам кристаллов (зерен) металла;
- под напряжением - коррозия металла при одновременном воздействии коррозионной среды и постоянных или переменных механических напряжений;
- щелевая - усиление коррозии в щелях и зазорах между двумя металлами, а также в местах неплотного контакта металла с неметаллическим коррозионно-инертным материалом;
- коррозионное растрескивание - коррозия металла при одновременном воздействии коррозионной среды, внешних или внутренних механических напряжений растяжения с образованием транскристаллитных или межкристаллитных трещин.
3. По характеру коррозионных поражений возможны:
Сплошная коррозия, охватывающая всю поверхность металла, она в свою очередь подразделяется на:
- равномерную, протекающую с одинаковой скоростью по всей поверхности металла;
- неравномерную, протекающую с неодинаковой скоростью на различных участках поверхности металла.
Местная коррозия, охватывающая отдельные участки поверхности металла, она в свою очередь подразделяется на:
- точечную (питтинг) - местная коррозия в виде отдельных точечных поражений;
- коррозия пятнами;
- сквозную коррозию, вызывающую разрушение металла насквозь.
3. Условия работы металлическихконструкций ОГПЗ.
Коррозионная активность H2S-содержащего газа увеличивается, как известно, с ростом Степень агрессивности сероводородсодержащей среды определяется ее составом, влажностью, рН, температурой, давлением и скоростью потока. Кор-розионно-опасным считается наличие сероводорода при парциальном давлении более 0,00015 МПа, а углекислого газа при давлении более 0,2 МПа. Существенно меняет характер коррозии присутствие пластовой воды, в которой растворены в больших количествах минеральные хлорсодержащие соли. Скорость коррозии максимальна при минерализации воды 2-3 %, при большей минерализации скорость коррозии уменьшается в связи со снижением растворимости сероводорода в воде; кроме того, присутствие солей в растворе оказывает влияние на состав и защитные свойства поверхностных слоев сульфидных пленок. Снижение рН раствора стимулирует сероводородную и углекислотную коррозию.
Влияние скорости движения газоконденсатного потока на электрохимическую коррозию имеет сложный характер и, как правило, увеличение скорости потока приводит к интенсификации коррозионных процессов, особенно при скоростях потока более 15 м/с.
Доминирующим фактором развития коррозионного процесса является химический состав среды. Для протекания реакции взаимодействия железа с агрессивными компонентами необходим электролит - пластовая или конденсационная вода с растворенными в ней солями и кислыми компонентами. При полном отсутствии электролита (как в виде пара, так и жидкости), диссоциация кислых компонентов невозможна и коррозионная агрессивность рабочих сред равна нулю.
В случае присутствия электролита только в виде паров, система бесконечно долго будет оставаться инертной. При изменении термодинамических параметров системы изменяется и ее фазовый состав. Так, при повышении давления или снижении температуры снижается равновесное содержание паров воды в газе, что приводит к переходу электролита в жидкую фазу. В условиях эксплуатации трубопроводов ОГПЗ конденсация влаги происходит за счет снижения температуры при транспорте или дросселировании газа. При контакте газа с холодным металлом происходит конденсация влаги на стенках труб. При столкновении холодных и теплых потоков газа происходит объемная конденсация типа тумана. Считается, что наиболее жесткие условия эксплуатации будут при относительной влажности газа по воде 75-80 % , так как в этих условиях происходит образование тонкой пленки электролита, что облегчает диффузию кислых компонентов через нее к металлической поверхности. Коррозионные процессы наиболее интенсивны при 100 % влажности газа, особенно в условиях водяного тумана.
Следующими по значимости факторами являются содержание и парциальное давление кислых компонентов и температура транспортируемой среды. Влияние соотношения парциальных давлений сероводорода и углекислого газа на характер и интенсивность коррозионного разрушения металла в электролите существенно. Согласно результатам исследований, в зависимости от соотношения парциальных давлений кислых компонентов в системе характер коррозионных процессов существенно изменяется: при повышении давления сероводорода увеличивается количество проникающего в сталь водорода и скорость общей коррозии; при увеличении парциального давления С02 возрастает скорость общей коррозии стали.
В большой мере скорость коррозии оборудования зависит и от температуры газа. Максимальные скорости существуют на тех участках оборудования, которые работают в диапазоне температур 60-95 °С, в то время как наибольшая опасность сульфидного растрескивания металла наблюдается при температурах 15-25 °С.
Большую роль в развитии процессов как углекислотной, так и сероводородной коррозии играют влажность газа, количество и химический состав воды, поступающей из скважин вместе с газом.
Опасным содержанием диоксида углерода, с точки зрения углекислотной коррозии, является его парциальное давление, начиная с 0,1 МПа. Увеличение парциального давления диоксида углерода за счет его содержания в газе или за счет роста общего давления газа ведет к ускоренному развитию процессов углекислотной коррозии. Например, рост парциального давления С02 с 0,1 до 2 МПа при температуре 60 °С увеличивает скорость коррозии углеродистой стали в 6-7 раз. В этом диапазоне парциального давления существует линейная зависимость скорости коррозии от давления С02. Однако прямая зависимость наблюдается только до определенных значений давления диоксида углерода, зависящих в свою очередь от температуры процесса. Это явление можно связать с законом Генри, устанавливающим линейную зависимость растворимости газа от его парциального давления лишь для сравнительно невысоких значений последнего. Скорость сероводородной коррозии также растет при увеличении парциального давления сероводорода примерно до 0,2 МПа. Повышение давления сероводорода выше указанной величины практически не отражается на скорости общей коррозии. Таким образом, можно утверждать, что при определенных достаточно высоких парциальных давлениях диоксида углерода и сероводорода скорость общей коррозии металла труб и оборудования практически стабилизируется.