Классификация процессов внутренней и наружной коррозии на магистральных и промысловых трубопроводах

Коррозией (от лат. «corrosio» — «разъедание») металлов называется разрушение их поверхности в результате окисляющего воздействия окружающей среды. В процессе эксплуатации металлических магистральных и промысловых трубопроводов всегда происходит коррозия с образованием и развитием дефектов под воздействием внешних и внутренних факторов (воздействие коррозионной среды, статических и динамических напряжений, температуры и т.д.) и, как следствие, их разрушение. Коррозионное состояние трубопроводов определяется степенью коррозионного влияния на них окружающей среды и уровнем защиты от этого влияния.

Степень коррозионного влияния наиболее объективно определяется свободной скоростью роста коррозионных повреждений (Vкорр), измеряемой в мм/год. Многообразие природно-климатических условий РФ создает широкий диапазон скоростей почвенной наружной коррозии: от 0,25 - 0,3 мм/год в районах Сибири и Приполярья до 0,8-1,2 мм/год в южных регионах РФ и на Кавказе. Факторами дополнительной опасности являются значительные блуждающие токи (скорость роста дефектов: 0,1….10 мм/год) и индукционная коррозия (скорость роста дефектов: 0,05….3 мм/год) в промышленных районах центральной России. Скорость роста коррозионных дефектов в результате микробиологической наружной коррозии составляет 0,1…1,5 мм/год. В целом, наружную коррозионную опасность для объектов нефтегазового комплекса РФ можно характеризовать средней скоростью разрушения трубопроводов в 0,4….0,7 мм/год. Скорость роста внутренних коррозионных дефектов существенно превышает вышеуказанные цифры и может составлять до 10 мм/год. Существенной особенностью трубопроводов является то, что для них опасно появление даже самого мелкого сквозного проржавления, нарушающего их герметичность. У трубопроводов при этом возникают большие утечки транспортируемых продуктов, вызывающие опасность для окружающей среды, а иногда и опасность серьезных аварий вплоть до взрывов.

Указанные скорости роста обусловлены протеканием нескольких видов коррозионных процессов, различающихся между собой по механизму протекания: химическая коррозия, электрохимическая коррозия и коррозионное растрескивание под напряжением.

 Химическая коррозия металлов - это гетерогенное взаимодействие металла с коррозионной средой, при котором окисление металла и восстановление окислителя происходит одновременно. Движущей силой процесса химической коррозии является уменьшение общей свободной энергии системы окислитель-восстановитель вследствие протекания химической реакции. Наиболее распространенным видом химической коррозии является коррозия металлов в газах, особенно при повышенных температурах.

На объектах нефтегазового комплекса наиболее часто встречается электрохимическая коррозия. Причиной протекания данного процесса является  возникновение на поверхности металла, соприкасающегося с электролитом, большого количества коррозионных гальванических элементов. Возникновение таких коррозионных элементов вызвано различными величинами собственных потенциалов отдельных участков поверхности металла.

Это различие потенциалов на поверхности металла обусловливается как внутренними, так и внешними факторами. К числу внутренних факторов относятся: природа металла, его кристаллическое строение, наличие внутренних напряжений, температура, различный характер обработки поверхности металла, наличие загрязнений в металле (сегрегации, шлак и т. д.). К числу внешних факторов, влияющих на возникновение различных потенциалов на поверхности металла, относятся: природа и концентрация электролита, его температура, скорость движения, доступ окислителей к поверхности металла. В результате наличия разных потенциалов на поверхности металла образуется коррозионный гальванический элемент, в цепи которого возникает электрический ток.

Важной особенностью коррозионного процесса является то, что разрушения при электрохимической коррозии происходят только на анодах, в то время как на катодах происходит процесс деполяризации и разрушение металла не имеет места.

Коррозионное растрескивание под напряжением (КРН) труб в подземных трубопроводах является одной из форм инициируемых внешней средой разрушений. Его определяют как макрохрупкое разрушение, развивающееся в результате одновременного воздействия на металл коррозионной среды и растягивающих напряжений. В отличие от воздействия общей и локальной коррозии КРН приводит к снижению несущей способности, как правило, без существенного изменения толщины стенок.

В то же время, для объектов нефтегазового комплекса наиболее естественно классифицировать процессы коррозионного разрушения на протекающие на наружной и внутренней поверхности металлического объекта. В зависимости от условий протекания различают несколько видов наружной или внутренней коррозии стальных сооружений добычи, транспортировки и хранения нефти и газа.

Наружная коррозия может быть подразделена на:

• почвенную коррозию, происходящую в условиях заложения металла в почву;
• атмосферную коррозию, происходящую в условиях влажного воздуха;
• микробиологическую коррозию, вызываемую или усиливаемую микроорганизмами, содержащимися в грунте;
• коррозионное растрескивание под напряжением (КРН), вызываемое следующими последовательными процессами: наводораживание, коррозионное и механическое разрушение объекта;
• электрокоррозию, вызываемую почвенными постоянными или переменными блуждающими токами от внешнего источника;
• индукционную коррозию, возникающую в результате индукционного влияния линий электроснабжения на участках их параллельного следования и пересечения.

Внутренняя коррозия сооружений нефтегазового комплекса обычно подразделяется на следующие классы:

• электрохимическую коррозию в водных растворах, имеющую место при соприкосновении металла с подтоварными пресными водами и водными растворами;
• химическую коррозию, вызванную прямым взаимодействием металла с окислителем;
• микробиологическую коррозию, вызываемую микроорганизмами, содержащимися в транспортируемом продукте;
• КРН, вызываемое следующими последовательными процессами: наводораживание, коррозионное и механическое разрушение объекта.

На практике часто приходится сталкиваться с одновременным совместным протеканием нескольких коррозионных процессов.

Хотите узнать больше о коррозии металлических конструкций и методах противокоррозионной защиты?

Скачайте наше специализированное учебно-справочное приложение «Защита от коррозии»