Анализ сероводородного растрескивания натурных конструкций ОГПЗ и образцов с учетом существующих представлений о механизме сероводородного растрескивания и свойствах границ зерен позволил заключить, что очагами зарождения микротрещин при контакте сталей с сероводородсодержащей средой, наряду с границами раздела матрица - неметаллическое включение, служат островки границ с плохим сопряжением кристаллических решеток смежных кристаллитов. Эти островки (каналы вакансий) являются микрополостями-микро-концентраторами, в области которых под действиями остаточных напряжений или внешних нагрузок (особенно при наличии концентраторов напряжений) возникает трехосное напряженное состояние. Водород находится в металле в виде ионов, которые, попадая в микрополости через границы зерен и из кристаллической решетки, захватывают из электронного облака металла электроны и превращаются в атомы, уменьшая прочность этих участков границ. По мере повышения концентрации атомов водород молизуется. Увеличение давления молизованного водорода в микрорасслоениях до критических значений, наряду с усугубляющим действием водорода, находящегося вблизи этих микрорасслоений - в областях трехосного напряженного состояния, приводит к активизации дислокационных процессов, микродеформациям и разрушению островков границ с хорошим сопряжением решеток смежных зерен. В дальнейшем описанные процессы повторяются, вызывая рост и объединение микротрещин. Наличие при сероводородном растрескивании вторичных трещин - водородных расслоений, расположенных перпендикулярно к магистральной трещине, т.е. параллельно действующим напряжениям, подтверждает то, что контролирующими процессами сероводородного растрескивания, как и водородного расслоения, являются: сорбция металлом ионов водорода и молизация водорода в микронесплошностях, находящихся на границах зерен и на границах раздела матрица - неметаллическое включение.
6. Места контроля и методы контроля коррозионного процесса по технологической схеме
Технологические среды процесса контактирующие с оборудованием, характеризуются различной коррозионной агрессивностью и вызывают разнообразные виды коррозионных повреждений, обусловленных присутствием в технологических потоках сероводорода, сернистого ангидрида, углекислого газа, жидкой серы, котловой воды и т.д.
Контроль над коррозией оборудования осуществляется цехом технического надзора следующими методами:
- периодический контроль и освидетельствование насосного оборудования;
- внешний осмотр сосудов и аппаратов в период эксплуатации и во время ППР;
- осмотр внутренних поверхностей сосудов и аппаратов во время ППР, в случае невозможности осмотра - проведение гидроиспытаний на прочность давлением не менее 1,25 рабочего давления;
- для всех трубопроводов токсичных взрывоопасных и горючих сред осуществление контроля сварных швов радиографическим методом контроля по требованию, периодическое проведение гидроиспытаний трубопроводов на прочность давлением не менее 1,5 расчетного давления;
- замер толщины стенок трубопроводов методом ультразвуковой толщинометрии согласно руководящим указаниям по эксплуатации, ревизии, ремонту и отбраковке технологических трубопроводов;
- замер толщины стенок обечаек и днищ аппаратов методом ультразвуковой толщинометрии;
- осуществление контроля за коррозией в аппаратах, работающих в агрессивной среде, с помощью образцов-свидетелей, помещенных в аппараты.
Коррозионному контролю подвергаются: реакторы, сепараторы, коагуляторы, конденсаторы и т.д.
В связи с тем что коррозия - естественный процесс, обусловленный термодинамической нестойкостью металлов в эксплуатационных условиях, срок службы металлических изделий часто бывает относительно коротким. Продлить его можно в основном четырьмя способами, которые широко используются на практике:
-изоляция поверхности металлических изделий от агрессивной среды;
-воздействие на металл с целью повышения его коррозионной устойчивости;
-воздействие на окружающую среду с целью снижения ее агрессивности;
-поддержание такого энергетического состояния металла, при котором окисление его термодинамически невозможно или сильно заторможено.
Первый способ носит название пассивной защиты. К нему относятся следующие методы:
1. Нанесение на поверхность металла слоя химически инертного относительно металла и агрессивной среды вещества с высокими диэлектрическими свойствами. Этот метод является наиболее распространенным. Он предполагает использование различного рода мастик, красок, лаков, эмалей и пластмасс, жидких в момент нанесения, а затем образующих твердую пленку, которая обладает прочным сцеплением (адгезией) с поверхностью металла. К этому методу следует отнести также и специальные методы укладки, часто используемые для защиты подземных сооружений на территории городов и заводов.
2. Обработка изделий специальными окислителями, в результате которой на поверхности металла образуется слой малорастворимых продуктов коррозии. Примером может служить образование нерастворимых фосфатов на поверхности стальных изделий (фосфатирование) или окиси алюминия на изделиях из алюминиевых сплавов.
3. Нанесение на изделия из малостойкого металла тонкого слоя другого металла, обладающего меньшей скоростью коррозии в данной среде (например, оцинкование, хромирование или никелирование стальных изделий).
4. Обработка металлических изделий растворами окислителей (пассиваторов) для перевода поверхностного слоя металла из активного состояния в пассивное, прикотором резко уменьшается переход ионов металла в раствор и тем самым снижается интенсивность коррозионного процесса.
Второй способ защиты – в ведение в металл компонентов, повышающих его коррозионную стойкость в данных условиях, или удаление вредных примесей, ускоряющих коррозию. Он применяется на стадии изготовления металла, а также при термической и механической обработке металлических деталей. Общую теорию коррозионного легирования предложил Н. Д. Томашов. Во многих случаях легирование металла, мало склонного к пассивации, металлом, легко пассивируемым в данной среде, приводит к образованию сплава, обладающего той же (или почти той же) пассивируемостью, что и легирующий металл. Таким путем получены многочисленные коррозионностойкие сплавы, например нержавеющие стали, легированные хромом и никелем.
Третий способ защиты предусматривает дезактивационную обработку агрессивной среды путем введения ингибиторов (замедлителей) коррозии. Действие ингибиторов сводится в основном к адсорбации на поверхности металла молекул или ионов ингибитора, тормозящих коррозию. К этому способу можно отнести и удаление агрессивных компонентов из состава коррозионной среды(деаэрации водных растворов, очистка воздуха от примесей и осушка его).
Обработкой коррозионной среды различными ядохимикатами достигается значительное снижение интенсивности деятельности микроорганизмов, что уменьшает опасность биокоррозии металлов.
При борьбе с подземной коррозией осуществлятся обработка агрессивного грунта с целью его гидрофобизации (несмачиваемости водой), нейтрализации и частичной замене на менее агрессивный грунт или специальную засыпку. Последнее мероприятие может быть квалифицировано также как изоляция металла от прямого воздействия среды.
Четвертый способ носит название активной защиты. К нему относятся следующие методы:
1. Постоянная катодная поляризация изделия, эксплуатирующегося в среде с достаточно большой электропроводностью. Такая поляризация, осуществляемая от внешнего источника электрической энергии, носит название катодной защиты. В некоторых случаях катодная поляризация может осуществляться не постоянно, а периодически, что дает ощутимый экономический эффект. При катодной защите изделию сообщается настолько отрицательный электрический потенциал, что окисление металла становится термодинамически невозможным.
2. Катодная поляризация, вызванная электрическим контактом изделия с металлом, обладающим более отрицательным электродным потенциалом, например стольного изделия с магниевой отливкой. Более электроотрицательный металл в среде с достаточно высокой электропроводностью подвергается окислению, а следовательно, разрушается. Его следует периодически заменять. Такой металл называется протектором, а метод протекторной защитой.
К этому методу можно тонести мероприятия по борьбе с блуждающими токами, которые ведутся по двум основным направлениям: предупреждение или уменьшение возможности возникновения блуждающих токов на самом источнике тока и поведение специальных работ на защищаемом подземном сооружении. Мероприятия первого направления – обязательная, но только начальная мера. Независимо от их результатов следует проводить работы по защите самих подземных сооружений, к которым относятся использование высокоизолирующих совершенных покрытий, устройство электрических экранов, установка изолирующих соединений (фланцев) на трубопроводах, укладка трубопроводов в подземных коллекторах и каналах, электродренажная защита, катодная поляризация и др.
3. Анодная поляризация, которая в некоторых случаях способствует поддержанию пассивного состояния металла в средах, не пассивирующих металл и являющихся весьма агрессивным.
К способам защиты от коррозии часто относят использование неметаллических материалов, обладающих высокой химической стойкостью (асбоцемента, бетона, керамики, стекла, пластмасс и т.д.). Однако изготовление изделий из других материалов не может рассматриваться как способ защиты от коррозии – где нет металла, там нет и коррозии его.
Система защиты от коррозии влияет не только на срок службы, но и на стоимость эксплуатации, технического обслуживания, расходы на прокачку, пропускную способность трубопровода.