Анализ образования питтингов в материале магистрального трубопровода

Полный текст

В настоящее время металлы и сплавы все чаще используются для изготовления аппаратов технологических установок. Со временем такие аппараты либо стареют, либо подвергаются коррозионному разрушению, так как чаще всего эксплуатируются в коррозионно-активных средах. Процессы коррозии разнообразны, трудно поддаются расчетам, особенно если металл аппарата подвержен процессам местного разрушения, таким как точечное (питтинговое) разрушение. Точечное разрушение (питтинговая коррозия) - это вид коррозионного разрушения, которому подвергаются исключительно пассивные металлы и сплавы, например никелевые, хромистые, хромистоникелевые, алюминиевые и другие сплавы [1, 2]. Расчет такого вида разрушения обычно проводят, оценивая питтинговый фактор ПФ - среднее число питтингов на поверхности образца при глубине h и диаметре d самого глубокого питтинга, т. е. , где - скорость общей коррозии, определяемая по изменению массы образца. При таком виде разрушения корродируют отдельные участки поверхности металла, где и образуются глубокие поражения - точечные язвы, которые обычно переходят в сквозное разрушение. По размерам питтинги подразделяются на следующие виды: - микропиттинги, размером до 0,1 мм; - питтинги, размером 0,1-1,0 мм; - пятна, размером более 1,0 мм. Питтинги могут быть открытыми, закрытыми и поверхностными. Чаще всего питтинги зарождаются в местах дефектов пассивной пленки, покрывающей поверхность металла, например вследствие царапины или разрывов, или в местах металла, имеющего неоднородную структуру. Условиями для протекания такого вида коррозии могут быть многие факторы, такие как природа металла, температура, состояние поверхности, концентрация среды или pH раствора и наличие в ней всевозможных примесей. Способами защиты от питтинговой коррозии чаще всего являются подбор металла, например введение в состав металла легирующих элементов, таких как хром, молибден, кремний, и ингибирование среды органическими или неорганическими растворами. Были проведены визуальные исследования питтингообразования на внутренней поверхности трубопровода, предназначенного для транспортирования подтоварной воды из резервуара хранения сырьевой нефти. Диаметр трубопровода 0,9 мм при толщине стенки 7,0 мм. Материал трубопровода - низколегированная сталь марки 09Г2С. Снаружи трубопровод защищен от коррозионного разрушения изоляционным покрытием толщиной 3,0 мм, изготовленным из пластика (рис. 1). Такое покрытие классифицируется как толстослойное [3]. Рис. 1. Общий вид участка трубопровода Внутри трубопровода протекает минерализованная вода, степень минерализации изменяется и составляет от 110,0 до 232,8 г/л. В состав вод включены соли (мг-экв/л) , , , , , суммарный эквивалент солей колеблется от 4428 до 6291 мг-экв/л [4, 5]. Такая среда оценивается как коррозионно-активная с высоким содержанием солей. Как видно из рис. 1, на поверхности трубопровода образовался питтинг, который со временем перешел в язву и сквозное разрушение. Это хорошо видно на рис. 2. На внутренней поверхности участка трубопровода образовался питтинг в виде воронкообразования и, как следствие этого процесса, сквозное разрушение трубопровода. Рис. 2. Образование питтинга на внутренней поверхности участка трубопровода Анализ участка трубопровода показал, что такому виду разрушения подвергались лишь небольшие по длине участки, в основном те, которые проходили через поливные места колхозных полей. Кроме того, как показали измерения, проводимые с помощью медно-сульфатного электрода сравнения, в почве наблюдались кратковременные блуждающие токи. Все это свидетельствует о влиянии на процесс питтингообразования внешних и внутренних факторов, что и привело к коррозионному разрушению участка трубопровода. Из рис. 2 видно, что при образовании питтинга на внутренней поверхности участка трубопровода скапливаются нерастворимые продукты коррозии, которые хорошо адгезировались к поверхности трубы несмотря на достаточно высокую скорость движения агрессивной среды. Профиль очага коррозионного разрушения - воронкообразный. Характер отложения продуктов коррозии свидетельствует о равномерной скорости процесса в области очага коррозионного разрушения. Выводы 1. Питтинговая коррозия может образоваться даже на поверхности металла, не склонного к питтингообразованию. Для этого металлу нужны определенные условия, например наличие блуждающих токов. 2. Для защиты трубопровода в таких условиях эксплуатации необходимо применять несколько методов защиты. Например, нанесение защитных лакокрасочных покрытий под слой изоляции или применение электрохимических методов защиты.

Об авторах

Николай Григорьевич Кац

Самарский государственный технический университет

(к.т.н., доц.), доцент кафедры «Машины и оборудование нефтегазовых и химических производств» Россия, 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Денис Владимирович Коноваленко

Самарский государственный технический университет

старший преподаватель кафедры «Машины и оборудование нефтегазовых и химических производств» Россия, 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Список литературы

Дополнительные файлы