Білім беру бағдарламасының білім алушыларына арналған Ақтөбе, 2021 Ф. 1-24
Кәсіптік құрал-жабдықтарының коррозиялық бұзылуын талдау
жүктеу/скачать 3,37 Mb.
|
umkd 2021 mgaz zhabd ktar n tottanudan korgau
- Бұл бет үшін навигация:
- Жабдықтарды ішкі коррозиядан қорғаудың негізгі бағыттары
- Легирленген болаттың қолданылуы
- Коррозиядан қорғау ретіндегі ингибирлеу Ингибиторлардың сипаттамасы мен жіктелуі. Таңдау принципі
- Құбырлардың катодтық қорғанысы
- Протекторлық қорғау Протекторлық қорғаудың жұмыс істеу принципі
- Протектор материалдарына қойылатын талаптар
| Кәсіптік құрал-жабдықтарының коррозиялық бұзылуын талдау
Ұңғылар өнімінде көміртектің тотығына қаныққан сумен әрекетке түсетін құрал-жабдықтың толық сыртқы ауданы көмірқышқыл мөлшері көп болатын кен орындарында коррозияланады. Алайда құрал-жабдықтың бетіне бөліну сипаттамасына байланысты жалпы коррозия бірқалыпты және оның кейбір аумағында біріккен болуы мүмкін, яғни металдың бірқалыпты еру кезінде анағұрлым қарқынды жергілікті коррозияланған оқшау аумағы ерекшеленеді. Бұл әдетте электролиттің жиналу орындары болып келеді (сорапты-компрессорлы құбырлардың муфталық қосылысы, фонтанды арматураның фланецтік қосылысы, шлейфтік құбырдың төменгі құраушысы және т.б.). Кейбір кен орындардың фонтанды құрал-жабдықтарын тексеру кезінде тығыздауыш сақиналардың ішкі бөлігі коррозияға көбірек ұшырайтыны анықталды. 6-15 ай үздіксіз пайдалану кезінде коррозияның таралу тереңдігі 4-5 мм-ге жетеді, яғни сақинаның жалпы қалыңдығының 50 %-ын қамтиды. Жергілікті коррозияның фонтанды құрал-жабдықтың өзге бөліктеріде аз болады, бірақ сонда да 1-3 мм-ге жетеді. 8.1 суретте тығыздауыш сақиналардың ішкі бөлігіндегі коррозиялық әрекеті көрсетілген. Тығыздауыш сақиналардың орналасуына бағынатын коррозия жетілуінің айқын заңдылығы бар. Көлденең орналасқан сақиналар бірқалыпты коррозияға ұшырайды; тік орналасқан сақиналарда күшейтілген коррозия оның төменгі жағында байқалады. 8.1 сурет - Ұңғының пернеаралық ысырма астындағы тығыздауыш сақиналары Бұл сақиналарды көлденең орналастырған жағдайда шығарылатын сұйықтың (көмірсутекті конденсат, су) таралуы сақинаның ішкі бөлігінде бірқалыпты жүруімен, ал тік күйде шығарылатын сұйықтың көп мөлшері оның төменгі бөлігінде шоғырлануымен түсіндіріледі. 8.2 суретте резьбалы қосылыс орнында сорапты-компрессорлы құбырлардың коррозиялық бұзылуы көрсетілген. 8.2 сурет - Резьбалы қосылыс орнындағы сорапты-компрессорлы құбырлардың коррозиялық бұзылуы Жоғарыда көрсетілгендей, ұңғылар өнімінде көмірқышқылының мөлшері көп болатын кен орындарда құрал-жабдықтардың сыртқы аумағының барлығы коррозияланады. 8.3-суретте аспалы құбыр тармағының ішкі бөлігінің коррозиялық бұзылуының сипаттамасы көрсетілген. 8.3 сурет - Аспалы құбыр тармағының ішкі бөлігінің коррозиялық бұзылуының сипаттамасы Шығарылған газқұбырының ұңғыдан топтанған құрылғыларға дейінгі тексерулер бұл құбырлар, әсіресе сұйықтық қозғалатын оның төменгі бөлігінде коррозияға ұшырайтынын көрсетті. Мұндағы коррозия жылдамдығы жылына 5 мм-ге жетеді. 8.4-суретте шлейфті құбырдың (пайдалану мерзімі 1,5 жыл) коррозиялық бұзылу сипаты көрсетілген. 8.4 сурет - Шлейфті құбырдың пайдалану мерзімі 1,5 жыл кезіндегі коррозиялық бұзылу сипаты Талдаудан және сәйкестендіргеннен кейін коррозияның СО2 парциал қысымы мен газ температурасы көптеп кездесетін кен орындардағы құрал-жабдықтарды бұзатынын және коррозия көп мөлшерде байқалатынын көреміз. Бақылау сұрақтары Кәсіптік құрал-жабдықтардың жергілікті коррозияға қандай бөлшектері қарқынды ұшырайды? Тығыздауыш сақина коррозиясы туралы айтып беріңіз. Сорапты-компрессорлы құбырдың коррозиялық бұзылу сипаттамасы қалай байқалады? Көмірқышқыл коррозиясының жылдамдығына қандай факторлар әсер етеді? Шлейфті құбырдың қандай бөлшектері анағұрлым қарқынды коррозияға ұшырайды? 8-ТАҚЫРЫП. Кәсіптік жабдықтарды ішкі коррозиядан қорғау. Дәріс жоспары Жабдықтарды ішкі коррозиядан қорғаудың негізгі бағыттары. Легірленген болаттың қолданылуы. Күкіртті сутекті және көмірқышқылды коррозияға қарсы қорытпаларды қолдану. Коррозиядан қорғану ретіндегі ингибирлеу. Ингибиторлардың сипаттамасы мен жіктелуі. Таңдау принципі. Жабдықтарды ішкі коррозиядан қорғаудың негізгі бағыттары Мұнай кәсіпшілігіндегі жабдықтардың ішкі бетінің қорғанысы келесі бағыттар көмегімен іске асырылуы мүмкін: коррозияға төзімді легирленген болаттардың қолданылуы; қорғауға жарамды металға орналастырылатын металды және бейметалды жабындар көмегімен қорғау; құрал жабдықтың құрылғылары мен өндіру технологиясын өзгерту; коррозияның ингибиторларын және әртүрлі нейтролизаторларды қолдану; электрохимиялық қорғау тәсілдерін қолдану. Коррозиялық қорғаудың тәсілі нақты жағдайларға және экономикалық тиімділігіне қарай таңдалады. Айтылған тәсілдердің комбинациясы да болуы мүмкін, мысалы, легирленген болаттың бірмезгілді ингибиторлардың енгізуімен бірге қолдану. Легирленген болаттың қолданылуы Бүгінгі таңда мұнай, газ және газконденсатты ұңғымалардың жабдықтары үшін көміртекті болатты қолданады: сорапты-компрессорлы құбырларды дайындау үшін - 40, 45, 30, 36 Г2С болат, фланец пен бекіткіш үшін - 40Х болат, орауыш, үштік, крестовик - 25ХГЛС, тығыздатқыш сақиналар үшін - 0,8 КП. Терең ұңғымаларда ең үлкен жүктеме қызметін атқаратын құбырлардың жоғарғы бөлігі, басқа құбырлық болаттарға қарағанда, ең үлкен механикалық төзімдікке ие 36 Г2С болаттан жасалады. Егер механикалық қасиеттерге сәйкес бұл болаттар негізгі техникалық талаптарды қанағаттандырса, онда коррозиялық төзімділік бойынша олар аз төзімді және төмен төзімді топқа жатады. Көмірқышқылды коррозия кезінде болаттар 5–6 мм/жылға дейін жылдамдықпен тоттанады. Көміртекті болатты хроммен легирлеуі көп жағдайда коррозия жылдамдығын өте аз мөлшерге дейін азайтуға көмектеседі. Болаттың ішіндегі хромның пайыздық құрамы қажетті коррозиялық төзімділік дәрежесімен және экономикалық тиімділікпен анықталады. Ұзақ зертханалық санаулардан кейін, хромның құрамы 5,8–9 болатын болаттардың қолдануы ең ұтымды болып шықты (болаттардың түрі Х5М, Х8Ш, Х9М). Газконденсатты кәсіптегі газдардың ішіндегі құрамы жоғары (5 % дейін) осы болаттардан жасалған сорапты – компрессорлық және шлейфтік құбырлардың ұзақ сынауы 45 болатының төзімділігінен Х5М болаты 2–3 есеге үлкен коррозиялық төзімділікке ие екендігін көрсетті. Х8Ш және Х9М болаттан жасалған құбырларында үш жылғы пайдаланудан кейін ешқандай коррозиялық бұзылыстар байқалған жоқ. Осы жағдайларды олар төзімді категориясына жатады. 2–3 баллмен бағаланады да, кәсіптік жабдықтырын көмірқышқыл коррозиядан қорғай алады. Х8Ш және Х9М болаттарға қарағанда, құрамындағы хромның мөлшері көбірек болаттар жоғары коррозиялық төзімділікке ие, бірақ олардың қымбат бағасы мен өңдеу технологиясын күрделендіретін жоғары тұтқырлығын ескере отырып, олардан құбырларды және басқа жабдықтарды дайындау ұсынылмайды. Күкіртті сутекті және көмірқышылды коррозияға қарсы қорытпаларды қолдану Жоғары коррозиялы төзімділікке көмірқышқыл коррозияға қарсы алюминий қоспасы ие, мысалы Д16Т. Д16Т алюминий қорытпасының химиялық құрамы (%) мен механикалық қасиеті: Мыс – 3,8–4,9 Марганец – 1,2–1,9 Молибден – 0,3–0,9 Алюминий – 94,7–92,3 Беріктік шегі, кгс/мм- 43 Аққыштық шегi, кгс/мм2 -30 Д16Т қоспасының құбырларынан жасалған сорапты-компрессорлы құбырлардағы сынаулар жоғары коррозиялық төзімділік көрсетті, әсіресе көмірқышқыл коррозия жағдайында. Шетелдік әдебиет бойынша, АҚШ-та, Францияда, Канадада жабдықтардың күкіртсутекті коррозиядан қорғауы келесі шаралармен іске асады: H2S ылғал жағдайдағы кернеулі жұмыс кезіндегі жарылмайтын сорапты-компрессорлы құбырлары мен шегендеу құбырын арнайы болаттан дайындау; коррозия ингибиторын ұңғымадағы құбырдың сыртқы кеңістігіне және қабатқа айдау арқылы жалпы коррозияны азайту; механикалық кернеулерді азайту мен коррозия ингибиторларының тиімділігінің уақытша азайған кездегі ені бойымен қорды алу үшін және азкөміртекті болаттың аппаратуралары мен кәсіптік құбырларын дайындауын қолдану (көміртектің мөлшері 0,2%-дан аз емес); шегендеу құбырын агрессивті газдың әсерінен сақтау мақсатында пакерлер көмегімен құбыр сыртқы кеңістікті изоляциялау және агрессивті емес сұйықпен толтыру (мысалы, мұнай, коррозия ингибиторлар қоспасымен солярлы май); ішкі кернеуді азайту мақсатында H2S құрамында бар кептірілмеген газбен қатынасатын аппараттар мен пісірілген тоғыспаларды қосымша термоөңдеу. Жоғары күкіртті газ кен орындарына келетін зауыттардағы құбырлардың жарылымдарын, қосылыстарын және кеңістіктерін анықтау мақсатында 100 %-дық тексеріс жасау; Жоғары температурадағы ылғалды газбен қатынасатын (десорберлер, қайнатқыштар), жоғары күкіртті газды өңдеу бойынша, аппараттарды ішкі жағынан жоғары легирленген коррозиялық-төзімді болаттармен тыстау, кейбір элементтерін (қайнатқыштың түтікшелері және т.б.) жоғары легирленген болаттардан жасау; Бүгінгі уақытта табиғи газдың құрамындағы көміртектің қостотығы мен органикалық қышқылдардың болуына қарай әлемде жабдықтарды ішкі коррозиядан қорғаудың салыстырмалы үлкен тәжірибесі жиналды. Бұл тәжірибе жаңа және коррозия жағынан қауіпті газ кен орындарын игеру кезінде қорғау тәсілдерін жасау кезінде қолданылуы мүмкін және сонымен қатар қажет. Коррозиядан қорғау ретіндегі ингибирлеу Ингибиторлардың сипаттамасы мен жіктелуі. Таңдау принципі Кәсіптік жабдықтарды іс жүзінде коррозиядан қорғаудың негізгі тәсілі ингибирлеу болып табылады. Коррозия ингибиторлардың қолданылуы қиын емес және өте тиімді, өйткені ингибиторларды дайындау кезінде қалдықтар мен бірқатар органикалық қоспалардың синтезінің жартылай өнімдері қолданылуы мүмкін. Металдардың ішкі бетінің коррозиялық бұзылысын тудыратын негізгі себебі- тасымалданатын немесе сақталатын ортада судың, тұздардың және агрессивті газдардың болуы. Мұнай мен газды кәсіпте дайындағаннан кейін (механикалық қоспаларды, тұздарды, күкіртсутекті, көмірқышқыл газды және т.б. жою) оларда аталған компоненттердің көп мөлшері қалады. Суда еріген газдар мен тұздар, мұнай және газ тасымалдаудағы қолданылатын металл жабдықтарының коррозиясын тудыратын, электролитті қалыптастырады. Металл жабдықтарының ішкі бетіндегі коррозия тасымалданатын немесе сақталатын ортаға әртүрлі химиялық заттарды (нейтрализаторлар, ингибиторлар) қосу арқылы тоқтатылу немесе баяулауы мүмкін. Ескере кеткен жөн, бүгінгі уақытта нейтрализаторлар көбінесе қолданылмайды, ал ингибиторлар коррозия түрінің нақты мәліметтері мен коррозия үрдісінің шарттары белгілі болса ғана қолданылады. Барлық қондырғыларға ингибиторларды енгізудің бір қатар тәсілдері жетілдірілген. Олар ингибиторлардың қондырғының ең қиын аймақтарына өтуін қамтамасыз етеді. Ингибиторлар электрохимиялық реакцияның кинетикасына әсер етсе ғана, коррозия үрдісінің жылдамдығы өзгере алады. Осыны ескере отырып, ингибиторларды үш топқа бөлуге болады: а) металл ионизациясының тек анодты реакциясын тоқтататын; б) деполяризацияның тек катодты реакциясын баяулататын; в) реакцияның екеуін де бірдей баяулататын. Коррозияның баяулауы металда элетроөткізгіштігі төмен беткі қабыршақтың пайда болу кезінде металл орта фазаларының бөліну шекарасында гетерогенді жүйе Ом-дық кедергісінің өсуі нәтижесінде болуы мүмкін. Анодты ингибиторларды коррозиялық ортаға енгізген кезде коррозиялық үрдісті толығымен басады. Бірақ ингибиторлардың мөлшері жеткіліксіз болған кезде, ортада металдың локалді аймақтарында коррозияның қарқынды қауіпі пайда болады, яғни оның питингті немесе жаралы пішіннің пайда болуы. Сондықтан анодты ингибиторларды жеткіліксіз мөлшерде қосу қауіпті болады. Бақылау сұрақтары «Ингибитор» коррозиясы дегеніміз не? Ингибиторлар қалай топтастырылады? Өнеркәсіптік құрылғының ішкі коррозиялық ингибиторын таңдау кезінде қандай міндеттер шешіледі? Ингибитордың жұмыс атқару механизмін түсіндіріңіз. Ингибиторды ұңғымаға енгізудің сіз қандай түрін білесіз? Құрылғыларды сутекті коррозиядан қорғау мақсатында жүргізілетін қандай іс шараларды атаңыз? Төмен көміртекті болаттар қандай көрсеткіштермен сипатталады? 9-ТАҚЫРЫП. Кәсіпшілік жабдықтар мен құбырлардың электрохимиялық қорғанысы Дәріс жоспары Құбырлардың катодтық қорғанысы Протекторлық қорғау. Протекторлық қорғаудың жұмыс істеу принципі Протектор материалдарына қойылатын талаптар Мұнай әртүрлі күкіртті сутекті және күкіртті сутекті емес компоненнтердің қоспасы (спирттер, фенолдар, күкірт қоспалары, оттегі және т.с.). Егер шекті және шектеусіз күкіртсутегі металдарға инертті болса, күкіртсутекті емес компоненттер металдармен химиялық реакцияға түседі. Әсіресе күкiртті қоспалар қауіпті (қарапайым күкірт, сутекті күкiрт, меркаптандар) құбырлардың ішкі бетінің коррозиялық бұзылуы 3 – 20 % жағдай себепші болады. Мұнайдың күкіртті қосындылары мұнай өнімдерін өңдегенде оған қосылып кетеді. Қатты отындарды өндіріп, қолданғанда күкіртсутекті және күкіртсутекті емес тотығу салдарынан пайда болатын органикалық қышқылдар коррозияда үлкен қауіп тудырады. Сол себепті мұнай және мұнай өнімдері коррозиялық өте активті болып табылады. Құбырлардың катодтық қорғанысы Тәжірибеде көрсеткендей, тiптi мұқият iстелiнген оқшаулағыш жабынды үрдісте пайдалану кезінде тозады: диэлектриктік қасиетін, суға төзімділігін, адгезиясын жоғалтады. Изоляцияның төгiндiсінде құбырлардағы траншеяда бұзылулары кездеседi, температураның ауысуында, өсімдіктердің тамыры әсер етеді. Сонымен қатар құбырдың бетінде тексергенде байқалмаған зақымдалған жерлер болуы мүмкін. Демек, изолизациялық жабулар құбырларды жерасты коррозиядан толық қорғау туралы кепілдік бермейді. Осыған сүйене отырып, құбырларды жер асты коррозиясынан тәуелсіз қорғау, коррозиялық фунттің және ауданның активтілігі, олардың төсемi кешенді iске жүзеге асады: қорғаушы қабатпен жабу және электрохимиялық қорғау (ЭХҚ) керек. Электрохимиялық қорғау – құбырлардың катодтық поляризациясымен іске асады. Егер катодтық поляризация сыртқы тұрақты тоқ көзі арқылы өндірілсе, ол – катодтық қорғау деп аталады, егер поляризация қорғайтын құбырымыз металға қосу арқылы іске аса, теріс кернеу көп болса, ол қорғау протекторлық деп аталады. Протекторлық қорғау Протекторлық қорғаудың жұмыс істеу принципі Протекторлық қорғаныстың электрмен қамту көздерінің болмауы себебінен катодтық қорғаныстық қолдану мүмкін болмаған жағдайда құбырөткізгіштер мен басқа да құрылымдарды немесе жекелеген түйіндер мен құрылымдарды топырақтық коррозиядан қорғауда қолданылады. Қорғаныстың бұл түрі қорғалатын құрылымның жанындағы грунтқа көмілген электродтар (протекторлар) көмегімен жүзеге асырылады. Қарапайым жағдайларда протекторлық құрылығыны орнату активаторға салынған, протектордың жанына көмілген құбырларға орнатылатын бақылау - өлшеуіш құбырлар түрінде орындалады. Протекторлық қорғаныстың жұмыс істеу принципі гальваникалық элементтерге ұқсас және келесіге негізделген (катодтық қорғаныста), жерге салынған (электролит) екі электродтың тұйықталуында, тізбекте электродтан аз теріс потенциалды (анодпен) тоқ, ал электродқа артық одан біршама көп теріс потенциалды (катод) тоқ жүріп өтеді. Аталған жағдайда протектор анод бола отырып, катод-түтікпен қосылып, гальваникалық жұпты құрайды, мұнда тоқ түтікке түсе отырып, оны коррозияны қорғай отырып поляризациялайды, ал анод бұл уақытта бұзылады (10.6 сурет). Екі электрод: құбырөткізгіш 1 және болатпен салыстырғанда электрлік теріс металдан дайындалған протектор 2 топырақтық электролитке түсірілген және өткізгішпен 3 өзара біріктірілген. Протектордың материалы электрлік теріс болғандықтан, потенциалдар айырымдары әсерінен өткізгіш 3 бойынша протектордан құбырөткізгішке қарай электрондар бағытталып қозғалады. Біруақытта протектор материалының ион-атомдары ерітіндіге өтіп, оны зақымдалып бұзылуына алып келеді. Мұндағы тоқ күші бақылаушы-өлшеуіш бағанашық 4 көмегімен қадағаланады. Сонымен, металдың зақымдалуы болады, яғни құбырөткізгіште емес, протектор металында болады. Протекторлық қорғаныс қондырғылары арнайы қызмет көрсетуді қажет етпейтін күрделі емес құрылғылар. Протекторлық құрылғылардың кемшіліктері – қорғалатын аймақтың кішкене аумақты алуы және салыстырмалы түсті металдардың үлкен шығыны. 1 -құбыр; 2 -бақылау-қадағалау бағанашығы (құбыр); 3-активатор; 4-протектор 10.6 сурет - Түйіспелік шығысты протекторлық құрылғының сызбанұсқасы Протектор материалдарына қойылатын талаптар Болат құрылымдарды коррозиядан қорғауда темірден солға қарай электрохимиялық қатарда орналасқан барлық металдар қолданылады, себебі олар электрлік терістікті. Протекторлар келесі талаптарды қанағаттаныратын материалдардан жасалынады: протектор материалының потенциалдар айырымдары мен темір (болат) мүмкіндігінше көп болуы қажет; протектордың бірлік массасын (тоқ беру) электрохимиялық еріту арқылы алынатын тоқ максимал болуы қажет; қорғаныстық тоқты құруға жұмсалған протектор массасының жалпы протектор шығыны массасына қатынасы (пайдалану коэфициенті) үлкен болуы тиіс. Аталған талаптарды көп деңгейде қанағаттандыратындары магний, мырыш және алюминий. Протекторлық қорғанысты меншікті кедергісі 50 Ом*м фунттарда қолдануға кеңес беріледі. Протекторлық қорғаныс бірден немесе топтық түрде де қолданылады. Сонымен қатар, құбырөткізгіштерді коррозиядан қорғау ленталы протекторлармен де орындалады. Бақылау сұрақтары Катодты қорғанысқа түсініктеме беріңіздер. Пайда болу механизмі. Құрылғыдағы коррозиямен күрестің тәсілдерін айтыңыз. Коррозиямен күрестің қандай тәсілдері пассивтілерге жатады? Катодты қорғаныстың протекторлы қорғаныстан қандай айырмашылығы бар екенін түсіндіріңіз. Протекторлы қорғаныстың есебіне не кіреді? Ұңғымаларды коррозиядан катодты қорғаныс арқылы қорғаудың қандай сызбанұсқасын атай аласыз? Ұңғымалар тобын бір катодты құрылым арқылы бірге қорғаудың сызбанұсқасын зерттеңіз. 10-ТАҚЫРЫП. Жер асты құбырларын қорғаудың негізгі әдістерінің қысқаша сипаттамасы Дәріс жоспары (1 сағ) Жер асты құбырларын электрохимиялық қорғау Құбырларды пассивті қорғау Топырақтың коррозиялық және биокоррозиялық белсенділігі, сондай-ақ рельсті электрлендірілген көліктен кезбе токтар және өнеркәсіптік жиіліктегі ауыспалы токтар коррозия жылдамдығына және жер асты құбырларының қызмет ету мерзіміне барынша әсер етеді. Осы факторлардың әрқайсысының әсері, әсіресе олардың үйлесімі металдың айтарлықтай коррозиялық зақымдануына және соның салдарынан елеулі аварияларға әкеп соқтыруы мүмкін. Мұндай жағдайларда құбырларды қауіпсіз пайдалануды қамтамасыз етудің жалғыз ықтимал тәсілі коррозияға қарсы қорғау жөніндегі шараларды барабар қолдану болып табылады. Тотығудан қорғау үшін коррозияға қарсы іс-шараларды регламенттейтін нормативтік құжаттамаға сәйкес қолданылады [9]: - электрохимиялық қорғау; - қорғау жабындары; - кезбе (адасқан) токтардың әсерін шектеу әдістері. жүктеу/скачать 3,37 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|