Снижение скорости коррозии: Скорость коррозии металла – виды процесса и формула расчета + Видео

alexxlab | 11.03.2023 | 0 | Разное

4. Факторы, влияющие на скорость коррозии металлов

Скорость коррозии зависит от многих факторов, которые делятся на внутренние и внешние.

Внутренние факторы коррозии. Характеристикой склонности металла к электрохимической коррозии является его стандартный равновесный потенциал, положение металла в периодической системе Д.И.Менделеева, чистота металла или сплава, величина зерен, термическая или механическая обработка металла, склонность к пассивации и т.д. Так, чем меньше величина равновесного потенциала, тем больше склонность металла к коррозии: (φ(Fe2+/Fe) = –0,44 B – железо корродирует во многих средах; φ(Au+/Au) = +1,68 B – золото (благородный металл) не корродирует).

Однако существует группа очень активных, но коррозионно-стойких металлов (Al, Ti и др.). Их стойкость обусловлена большой склонностью к пассивации. На их поверхности образуются защитные оксидные пленки (на алюминии – Al2O3, на титане – TiO

2). Коррозионная стойкость других металлов также повышается благодаря пассивации.

На устойчивость металла к коррозии оказывает влияние чистота металла: наличие примесей чаще всего ее снижает. Большинство сплавов более подвержены коррозии, чем чистые металлы. Тщательная обработка поверхности (полировка, шлифовка) повышает устойчивость металла, облегчает формирование более совершенных и однородных пленок. На гладкой поверхности условия для конденсации водяных паров менее благоприятны, чем на шероховатой. Шероховатая поверхность увеличивает истинную поверхность металла, затрудняет формирование защитных пленок.

Влияет на скорость коррозии и наличие внутренних напряжений. На напряженных участках разрушаются защитные пленки и ухудшаются условия их формирования. Большое влияние на скорость коррозии оказывают также структура сплава, строение кристаллической решетки и т.д.

Внешние факторы коррозии. К внешним факторам коррозии относятся факторы, связанные с составом коррозионной среды, рН, температурой, скоростью движения коррозионной среды и т. д.

1. Зависимость скорости коррозии от концентрации водородных ионов (рН).

Все металлы по характеру зависимости скорости коррозии от рН можно разбить на несколько групп (рис.6):

а) благородные металлы (Au, Pt, Ag), устойчивые в кислых, нейтральных и щелочных средах;

б) металлы, нестойкие в кислых средах, малостойкие в нейтральных и стойкие в щелочных средах – Mg, Fe, Mn. Это объясняется свойствами оксидных пленок, которые хорошо растворяются в кислотах и не растворяются в щелочах;

в) металлы нестойкие как в кислых, так и в щелочных средах (амфотерные металлы) – Al, Zn, Pb, Sn и т.д.;

г) металлы нестойкие в кислых средах, стойкие в нейтральных и щелочных средах (Ni, Co).

Vкор

Vкор

а

Vкор

б

в

Рис. 6. Зависимость скорости коррозии металлов от рН коррозионной среды: а – благородные металлы; б – Mg, Fe, Mn; в – амфотерные металлы

2. Зависимость скорости коррозии от состава коррозионной среды.

В коррозионной среде могут присутствовать вещества, усиливающие коррозию (они называются активаторами) и замедляющие ее (замедлители коррозии).

Вещества, ускоряющие коррозию, разрушают защитные пленки на поверхности металла. Наиболее агрессивными активаторами являются ионы Cl

–, Br, I (они ускоряют коррозию практически всех металлов). Данные ионы вытесняют кислород из оксидной пленки, что делает пленку растворимой. Это приводит к образованию в пленках пор, которые являются анодными участками.

Замедлителями называются вещества, значительно снижающие скорость коррозии. К ним относятся:

– вещества, образующие на поверхности металла защитные пассивные пленки: NaNO3, NaNO2, Cr2O72-, O2 и т. д.:

2Fe + NaNO2 + 2H2O → Fe2O3 + NaOH + NH3;

– вещества, образующие труднорастворимые солевые пленки с ионами корродирующего металла: SiO22-, CO3

2-, OH и т.д.:

Fe2+ + CO32- → FeCO3↓.

Необходимо отметить, что одни и те же вещества могут замедлять коррозию одних металлов и усиливать коррозию других. Например, в растворах щелочей сталь устойчива, а амфотерные металлы неустойчивы. В растворах, содержащих аммиак NH3, сталь устойчива, а медь неустойчива.

3. Зависимость скорости коррозии от концентрации растворенных солей (рис.7).

В присутствии окислителя О2 повышение концентрации растворенных веществ (солености) приводит к усилению коррозии (участок а на рис.7) вследствие увеличения электропроводности среды. С другой стороны, увеличение концентрации солей уменьшает растворимость кислорода, поэтому при высоких значениях солености скорость коррозии уменьшается (участок

б на рис.7).

Vкор

Рис.7. Зависимость скорости коррозии от солености коррозионной среды

4. Зависимость скорости коррозии от температуры.

Температура оказывает значительное влияние на скорость электрохимической коррозии. Согласно законам химической кинетики, повышение температуры приводит к увеличению скорости коррозии. Эта зависимость сохраняется при постоянной концентрации кислорода в системе, например, при работе паровых котлов (линия а на рис.8).

Если кислород может выделяться из раствора с повышением температуры (открытый водонапорный бак), то зависимость скорости коррозии от температуры будет иметь иной вид – с максимумом при t ≈ 80 оC (кривая б на рис.

8). Уменьшение скорости коррозии с дальнейшим увеличением температуры будет обусловлено уменьшением концентрации кислорода.

Vкор

Рис.8. Зависимость скорости коррозии от температуры: а – закрытая система; б – открытая система

5. Зависимость скорости коррозии от движения коррозионной среды.

Особенно большое значение этот фактор имеет для трубопроводов, при движении судов и т.д. Причем в пресной воде в присутствии кислорода зависимость будет иметь сложный характер (рис.9, кривая 1). На кривой можно отметить несколько участков. Участок а соответствует усилению коррозии за счет увеличения подвода кислорода к поверхности металла. Участок б – снижение скорости коррозии за счет образования пассивной пленки вследствие высокой концентраций кислорода, подводимого к поверхности металла движущимся потоком. Участок

в – при очень больших скоростях движения воды происходит срыв защитной пленки и усиление коррозии (при скорости коррозии более 10 м/с).

Кривая 2 соответствует коррозии стали в морской воде. Содержание в воде большого количества ионов Cl препятствует образованию защитных пленок, поэтому с увеличением скорости движения коррозионной среды усиливается коррозия металла.

Страница не найдена – Инженерная практика

Свежий выпуск: № 09/2022

Популярное в этом месяце Деятельность ПАО «ЛУКОЙЛ» по направлению «Арматура устьевая, фонтанная и трубопроводная, приводы ШГН» за 2021 год ГАЛИКАЕВ Павел Евгеньевич , ПАО «ЛУКОЙЛ» Патентование разработок в нефтегазовой отрасли в вопросах и ответах ЛЫСКОВ Александр Анатольевич, Федеральный институт промышленной собственностиСУШКОВА Ольга Викторовна, Федеральный институт промышленной собственностиЭРИВАНЦЕВА Татьяна Николаевна, Федеральный институт промышленной собственности Снижение вязкости промежуточного слоя в резервуарах и в перекачиваемой жидкости в трубопроводах ВДОВИН Эдуард Юрьевич, ООО «Инженерно-технический центр инновационных технологий» Методы защиты оборудования в условиях наличия h3S и СО2 на месторождениях ООО «Сладковско-Заречное» ВОРОПАЕВ Константин Викторович, ООО «Сладковско-Заречное» Обзор практического опыта эксплуатации различных способов соединения труб с внутренним антикоррозионным покрытием ПЕТРОВ Сергей Степанович, ООО «Научно-производственный центр «Самара»СУРГАЕВА Екатерина Сергеевна, ООО «Научно-производственный центр «Самара»

Ближайшие совещания Отраслевая техническая Конференция Инновации в строительстве, реконструкции и ремонте скважин российских нефтегазовых компаний ‘2023. Развитие технологического потенциала и суверенитета в условиях новых отраслевых вызовов в России. 14-15 февраля 2023 года, г. Москва

Управление коррозией и оптимизация затрат

Оптимизация затрат на коррозию может заметно повлиять на общие затраты на управление целостностью для многих нефтегазовых активов. Затраты на коррозию можно разделить на категории до и после отказа. Предотвращение коррозионных отказов в максимально возможной степени устранит или сведет к минимуму затраты на коррозию после отказа. С другой стороны, затраты на предаварийную коррозию можно дополнительно разделить на затраты, связанные с коррозионной инженерией (CE), и затраты, не связанные с CE.

Предлагаемое здесь определение концепции оптимизации затрат на коррозию делает ее почти полностью совместимой с концепцией управления коррозией. Это означает, что надлежащие и своевременные меры по борьбе с коррозией могут способствовать упреждению коррозионных отказов, одновременно оптимизируя затраты на коррозию как на основе CE, так и без нее.

Классификация затрат, связанных с коррозией

Существует множество различных видов затрат, связанных с коррозией, и различные способы их одновременной классификации или классификации. В этом подходе время до отказа на этапе эксплуатации актива используется в качестве хронологической точки отсчета для классификации затрат на коррозию, как показано на рисунке 1. Таким образом, на основе этой методологии существует два основных типа затрат на коррозию: до отказа и после отказа.


Затраты на предаварийную коррозию далее подразделяются на затраты, основанные на CE, и затраты, не связанные с CE, которые относятся к соответствующим мерам управления целостностью. Затраты на основе CE делятся на три более мелкие подкатегории, как показано на рисунке 2. Некоторые затраты на основе CE в этих подкатегориях тесно связаны с этапом проектирования актива (например, допуск на коррозию и затраты на выбор материалов), в то время как другие в значительной степени определяются во время на этапе проектирования и материализуются на этапе эксплуатации актива (например, затраты на ингибитор коррозии и закачку биоцида).


Затраты на коррозию, не относящиеся к CE, делятся на следующие четыре подкатегории:

• Затраты на инспекции

• Затраты на мониторинг коррозии и отбор проб жидкостей

• Затраты на управление (например, разработка или обновление стратегий, процедур, баз данных, различной документации , связь и документ стратегии управления коррозией)

• Затраты на мероприятия по оценке риска отказа (FRA)

На рис. 3 показаны те параметры или переменные, которые влияют на четыре затраты, не основанные на CE.


Затраты на коррозию после отказа включают, но не ограничиваются:

• Потерянные углеводороды и отложенные производственные затраты

• Затраты на ремонт и оплату труда

• Затраты на репутацию

После того, как различные виды затрат на коррозию будут полностью определены— их происхождение вместе с переменными, которые определяют и влияют на их величину, степень и продолжительность — планирование может начаться для оптимизации этих затрат. Такая оптимизация затрат на коррозию должна быть достигнута без ущерба для производительности и эффективности каких-либо существующих или будущих мер по управлению целостностью актива, основанных или не основанных на CE.

Определение оптимизации затрат

После четкого определения и понимания различных компонентов затрат, связанных с коррозией, оптимизация затрат на коррозию может быть определена как управление стоимостью как основанных, так и не основанных на CE мер по управлению целостностью таким образом. что отказы от коррозии сведены к минимуму (в идеале к нулю), в то время как эффективность и производительность этих мер не ухудшаются, не ставятся под угрозу или не оказывают неблагоприятного воздействия.

В связи с приведенным выше определением можно выделить следующие моменты:

• Предотвращая коррозионные повреждения или минимизируя количество их возникновения, можно избежать значительной части затрат на коррозию (рис. 1), тем самым заметно снизив общую цифру затрат на коррозию.

• Не все затраты на коррозию относятся к этапу эксплуатации актива; значительная часть связана с этапом проектирования. Следовательно, правильный процесс проектирования может сыграть важную положительную роль в оптимизации общих затрат на коррозию.

• По определению, 1 Управление коррозией включает в себя как основанные на CE, так и не основанные на CE меры по управлению целостностью точно так же, как и оптимизация затрат на коррозию. Таким образом, тщательное внедрение приложений для управления коррозией может существенно повлиять на общие затраты на коррозию и оптимизировать их.

Управление коррозией и оптимизация затрат

Сравнение концепции управления коррозией 1 и оптимизации затрат на коррозию показывает заметное соответствие между ними. Обе концепции включают в себя такие компоненты, как меры управления целостностью на основе CE и не на основе CE. Таким образом, такое сходство означает, что адекватная и надлежащая реализация управления коррозией может влиять как на меры, основанные на CE, так и на меры, не основанные на CE, таким образом, что объем и эффективность этих мер не скомпрометированы, но потенциальные коррозионные отказы предотвращаются в максимально возможной степени. (т. е. почти полное устранение затрат на коррозию после отказа), а затраты на коррозию до отказа также оптимизируются.

Устранение затрат на коррозию после отказа (путем предотвращения потенциальных коррозионных отказов) достигается за счет надлежащего применения мер по управлению целостностью, основанных и не основанных на CE, которые сами по себе лучше всего оптимизируются за счет надлежащего внедрения управления коррозией. В следующих двух разделах более подробно описывается, как такая реализация управления коррозией может улучшить меры по управлению целостностью как на основе CE, так и не на основе CE, и одновременно оптимизировать их соответствующие затраты, тем самым оптимизируя общие затраты на коррозию.

Оптимизация инженерных затрат на коррозию

Затраты на основе CE делятся на следующие три подкатегории:

• Затраты на проектирование (например, допуск на коррозию)

• Затраты на выбор материалов (например, металлические и неметаллические варианты)

• Затраты на охрану окружающей среды (например, впрыск ингибитора коррозии)

Переменные, перечисленные в каждой подкатегории (рис. 2), определяют общую стоимость, связанную с этой подкатегорией, и вносят вклад в общую стоимость на основе CE.

Здесь подчеркивается очень важный момент, касающийся углеводородных активов, расположенных выше по течению, и связанных с ними трубопроводов. Затраты, связанные с этими тремя подкатегориями на основе CE, в значительной степени зависят от проведения надлежащего отбора проб скважин и точности анализа проб на этапе проектирования актива. Любые ошибочные выводы относительно уровня коррозионной активности добываемых жидкостей могут иметь огромные неблагоприятные последствия. Выводы о том, что коррозионная активность жидкости больше, чем есть на самом деле, могут увеличить затраты на этапе проектирования при реализации следующего:

• Указание более толстых припусков на коррозию

• Выбор коррозионно-стойких сплавов (CRA), которые обычно дороже углеродистой стали

• Включение внутренних покрытий или плакировок вместо или в дополнение к впрыску ингибитора коррозии для внутренней защиты оборудование

• Закачка различных химикатов (например, ингибиторов коррозии) в концентрациях, превышающих необходимые Затраты на основе CE на этапе проектирования. Некоторые компоненты таких вариантов перепланировки на этапе проектирования (например, химическая обработка с избыточной дозировкой) также могут продолжаться и на стадии эксплуатации актива, прежде чем (если вообще) они будут устранены.

Кроме того, может показаться, что недопроектирование объекта, основанное на ошибках отбора проб/анализа, оптимизировало затраты на коррозию на этапе проектирования; тем не менее, такие активы могут пострадать от следующих затрат на коррозию после ввода в эксплуатацию:

• Увеличенные затраты на основе CE, такие как замена материалов или модернизация допусков на коррозию, наряду с введением более высоких доз химикатов для контроля или сокращения растущего числа коррозионных отказов из-за к заниженному проекту

• Увеличение затрат на коррозию после отказа из-за неадекватных мер по борьбе с коррозией, которые приводят к более ранним и более частым отказам, чем ожидалось, в течение срока службы актива

Наилучший способ оптимизировать затраты на коррозию на основе CE — это избегать как перепланированных, так и недооцененных мер по борьбе с коррозией, требуя при этом точного и тщательного отбора проб и анализов жидкости.

Крайне важно помнить, что оптимизация затрат на основе CE начинается на этапе проектирования и продолжается на протяжении всего этапа эксплуатации. Любые пересмотры, изменения или вариации существующих мер по борьбе с коррозией на этапе эксплуатации будут напрямую влиять на общие затраты на коррозию на основе CE.

Оптимизация некоррозионных инженерных затрат

Как показано на рис. 3, некоррозионные затраты делятся на четыре подкатегории, которые связаны с различными мерами по управлению целостностью. Оптимизация затрат по каждому мероприятию обсуждается индивидуально.

Затраты, связанные с проверкой

Затраты, связанные с проверкой, лучше всего оптимизируются, если объем проверки полностью основан на оценке рисков. Консервативный объем инспекции может означать ненужные затраты на инспекцию. И наоборот, осциллограф, не основанный на оценке риска и имеющий меньшее количество выбранных точек (по сравнению с осциллографом, основанным на оценке риска), может не обнаруживать области с высоким риском или высокой скоростью коррозии. Это означает, что существует большая вероятность отказа и возникновения затрат на коррозию после отказа.

Расходы на мониторинг коррозии и отбор проб жидкости

Ситуация аналогична расходам, связанным с осмотром. Консервативный подход к мониторингу коррозии и отбору проб жидкости создает ненужные затраты. С другой стороны, менее консервативный подход увеличивает вероятность того, что более высокие скорости коррозии не будут обнаружены, что может привести к отказам и связанным с ними затратам на коррозию после отказа.

Затраты на управление

Многие дорогостоящие отказы от коррозии связаны с неадекватностью или полным отсутствием элементов, таких как реестры, базы данных, связь и компетентность (рис. 3). Кроме того, их создание (если они еще не существуют) или обновление часто могут быть осуществлены с небольшими затратами или бесплатно. Производство и обновление таких элементов может значительно улучшить управление коррозией актива и предотвратить коррозионные сбои. Одновременно можно значительно оптимизировать соответствующие затраты на коррозию.

Затраты на оценку риска отказа

Единственными расходами, связанными с мероприятиями FRA, являются затраты на их выполнение. Таким образом, надлежащее планирование и обеспечение того, чтобы процесс ОЛР выполнялся с использованием надежных исходных данных, позволит оптимизировать такие действия и, следовательно, связанные с ними затраты.

Заблуждения об оптимизации затрат и их последствия

Величайшее заблуждение в отношении затрат на коррозию состоит в том, чтобы сократить меры по управлению целостностью, основанные и/или не на основе CE, без оценки возможных неблагоприятных эффектов, которые они могут оказать на общую программу борьбы с коррозией. То есть ситуация с целостностью в долгосрочной перспективе может фактически ухудшиться при сокращении или сокращении объема инспекции, скорости введения химикатов, бюджета на обучение, связи и т. д., без проведения какой-либо предварительной оценки для определения эффекта таких сокращений в размере, количестве , ставка или бюджет. Дело в том, что во многих наблюдаемых случаях принимается мгновенное решение уменьшить конкретную меру целостности, основанную или не основанную на CE, чтобы сэкономить средства. Однако такие неправильные и поверхностные действия часто приводят к гораздо большим затратам на коррозию в долгосрочной перспективе.

Выводы и рекомендации

Выводы

Упреждение коррозионных отказов устранит затраты на коррозию после отказа, тем самым значительно снизив общие затраты на коррозию.

Благодаря сходству концепций управления коррозией и оптимизации затрат на коррозию правильное внедрение первой может оказать заметное положительное влияние на вторую.

Рекомендации

Начиная с этапа проектирования, максимально избегайте как чрезмерного, так и недостаточного проектирования в коррозионной технике. Основание инженерных решений на точно собранной информации имеет решающее значение для достижения этой цели.

Обратите особое внимание на требования к управлению (в пределах категории, не основанной на CE). Надлежащее и своевременное создание таких требований, включая их регулярное обновление и обслуживание, может значительно улучшить внедрение управления коррозией и значительно оптимизировать затраты, не связанные с CE.

Литература

1. Моршед А. Эволюция концепции управления коррозией, MP 52, 8 (2013), с. 66

Включите JavaScript для просмотра комментариев с помощью Disqus.

Модель доступности ингибиторов коррозии | NACE CORROSION

Пропустить Nav Destination

  • Цитировать
    • Посмотреть эту цитату
    • Добавить в менеджер цитирования
  • Делиться
    • Facebook
    • Твиттер
    • LinkedIn
    • MailTo
  • Поиск по сайту

Citation

Хеджес, Билл, Пейсли, Доминик и Ричард С. Вуллам. «Модель доступности ингибиторов коррозии». Доклад представлен на конференции CORROSION 2000, Орландо, Флорида, март 2000 г.

Скачать файл цитаты:

  • Рис (Зотеро)
  • Менеджер ссылок
  • EasyBib
  • Подставки для книг
  • Менделей
  • Бумаги
  • Конечная примечание
  • РефВоркс
  • Бибтекс

Расширенный поиск

РЕЗЮМЕ

Традиционная модель эффективности ингибиторов коррозии была пересмотрена и показала наличие некоторых недостатков, особенно в отношении проектирования новых объектов. Обсуждалась проблема рассмотрения одной детерминированной скорости коррозии и рассматривалось распределение скоростей коррозии относительно среднего (или модального) значения. Была подчеркнута роль ингибитора коррозии не только в снижении средней скорости коррозии, но и в уменьшении распространения скорости коррозии.

Внедрена Модель доступности ингибиторов коррозии, преимущества которой:

? Ориентация на требуемую скорость коррозии.

? Снимает фокус только со средней скорости коррозии.

? Учитывает реально достижимую скорость коррозии.

? Определяет важность наличия ингибитора коррозии.

? Учитывает прерывание или отсутствие ингибитора время от времени.

? Не позволяет использовать опасно низкие допуски на коррозию.

Были обсуждены ограничения на использование ингибиторов коррозии, и была введена категория риска ингибиторов коррозии. Данные операции Prudhoe Bay на Аляске используются для подтверждения обсуждаемых идей. Большая часть дискуссий посвящена проектированию новых объектов. Однако этот подход в равной степени применим и к существующим операциям.

ВВЕДЕНИЕ

В течение многих лет модель эффективности ингибитора коррозии использовалась для количественной оценки преимуществ коррозии

Программа обработки ингибитором при проектировании новых трубопроводов и сооружений. Однако в последнее время некоторые операторы обнаружили у этой модели некоторые недостатки. В данной статье они обсуждаются и в качестве альтернативного подхода представлена ​​модель доступности ингибиторов коррозии. В рамках обсуждения рассматриваются преимущества использования распределения скоростей коррозии относительно среднего значения, а не одной детерминированной скорости коррозии. Показано, что роль ингибитора коррозии заключается не только в снижении средней скорости коррозии, но и в уменьшении разброса скоростей коррозии.

Полевые данные с Аляски используются для поддержки обсуждаемых идей. Большая часть дискуссий посвящена проектированию новых объектов. Однако подход в равной степени применим к существующим операциям

Ключевые слова:

Ингибирование коррозии, коррозия трубопровода, Химия производства, нефтепромысловая химия, коррозия трубопровода, ну целостность, Подповерхностная коррозия, управление h3S, разведка и добыча нефти и газа, материалы и коррозия

Предметы:

Производственная химия, металлургия и биология, Трубопроводы, выкидные линии и стояки, Материалы и коррозия, Добросовестность, Подповерхностная коррозия (трубопроводы, обсадные трубы, оборудование для заканчивания, кондуктор), Ингибирование коррозии и борьба с ней (включая h3S и CO2)

Этот контент доступен только в формате PDF.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *