8.3. Коррозия оборудования

Коррозия - это самопроизвольное разрушение металлов под воздействием химического или физико-химического влияния окружающей среды. В широком понимании, коррозии подвергаются не только металлы, но и любые материалы, будь то бетон, пластмасса, резина или керамика.

Причиной возникновения и протекания процессов коррозии является термодинамическая неустойчивость материалов к определенным компонентам, находящихся в окружающей их среде. Результатом коррозии являются продукты коррозии (например, ржавчина), испорченное оборудование, разрушение конструкций.

Коррозия технологического оборудования в процессе переработки нефти является одной из важнейших проблем, с которой приходится сталкиваться при его эксплуатации. Коррозия зависит от многих факторов: от концентрации H₂S и CO₂, степени насыщения раствора, температуры, наличия абразивных примесей и т. д.

Основными агрессивными веществами являются кислые газы. Взаимодействие сероводорода со сталью приводит к образованию нерастворимого в растворе сернистого железа. Диоксид углерода в присутствии воды вступает в реакцию с железом с образованием бикарбоната железа, который при нагревании раствора переходит в нерастворимый карбонат железа, последний осаждается на стенках аппаратов и трубопроводов, на сварных швах.

Коррозии оборудования также способствует накопление в растворе твердых частиц, которые разрушают защитные пленки, вызывают эрозию металла. Такими твердыми частицами являются сульфид железа, окись железа, пыль, песок, прокатная окалина, которые попадают в колонны вместе с потоком нефтепродуктов.

Оборудование нефтегазоперерабатывающих установок помимо общей коррозии подвергается и другому виду разрушения - коррозионному растрескиванию. Зарегистрированы случаи появления коррозионных трещин в абсорберах, десорберах, теплообменниках, трубопроводах.

Вышеописанные факторы привели к тому, что в некоторых странах перешли на изготовление оборудования целиком из нержавеющей стали, несмотря на огромные первоначальные затраты. В России, как правило, основное оборудование изготовляют из углеродистой стали и лишь наиболее подверженные коррозии узлы (трубные пучки теплообменников, кипятильников, холодильников) - из нержавеющей стали, скорость коррозии которой ниже, чем у углеродистой стали.

Однако применение слабокорродирующих материалов не является панацеей в борьбе с коррозией оборудования в процессе переработки нефти, поэтому дополнительным методом воздействия является применение специальных химических веществ – ингибиторов коррозии.

Согласно стандарту ISO 8044-1986 ингибиторы коррозии – это наиболее технологичный и эффективный способ борьбы с коррозией нефтедобывающего оборудования, в связи с этим они нашли широкое применение в нефтяной и газовой промышленности.

Ингибиторы коррозии – вещества, которые, находясь в коррозионной среде в достаточной концентрации, сильно замедляют либо вообще прекращают коррозионное разрушение металла. Ингибитором коррозии может быть как одно соединение, так и смесь нескольких.

Эффективность действия ингибиторов коррозии можно оценить по двум показателям: степени защиты (Z, %) и коэффициенту торможения коррозии γ (защитный эффект ингибитора).

По механизму действия ингибиторы коррозии делятся на 2 вида:

- пассивирующие ингибиторы: играют важную роль при образовании на поверхности металла защитной пленки, которая пассивирует ее. Пассиваторами чаще всего являются неорганические соединения, обладающие окислительными свойствами (нитриты, молибдаты, хроматы). При обработке поверхности этими веществами коррозионный потенциал сдвигается к положительной стороне. Пассивирующие соединения считаются более эффективными, чем большая часть непассивирующих.;

- адсорбционные ингибиторы : адсорбируются на поверхности защищаемого изделия, образуя пленку, и тормозят электрохимические реакции. Иногда достаточно образование тонкой мономолекулярной пленки. Адсорбционными ингибиторами чаще всего являются ПАВ, а также органические соединения.

К настоящему времени известны десятки индивидуальных веществ и смесей на их основе как эффективные замедлители коррозии. Они выявлены эмпирическим путем на основе прямых коррозионных испытаний. За последние десятилетия достигнуты значительные успехи в развитии научно обоснованного подбора адсорбционных ингибиторов и понимании механизма их защитного действия.

Ингибиторы для защиты от коррозии используются в нефтегазовой отрасли с 1940-х годов. Ингибиторы чаще всего выражаются в частях на миллион: обычно от 15 до 50 граммов на тонну жидкости. Системы промысловых трубопроводов похожи на ветви дерева: они расходятся в разных направлениях из одной точки. Поэтому добавление ингибитора на входе в трубопровод позволяет защитить его по всей длине на расстоянии до нескольких сотен километров.

Исходным сырьём для производства ингибиторов коррозии использующихся в нефтедобыче являются различные соединения аминов, имидозалины, таловое масло, а также различные фосфоросодержащие соединения, жирные кислоты.

К сожалению, анализирую рынок сырьевой продукции достаточно сложно подсчитать общие объёмы производства данных химических веществ, необходимых для приготовления ингибиторов коррозии. В настоящее время используется порядка 15-17 тысяч азотсодержащих соединений (различных аминов, имидозалинов), и порядка 3 тысяч фосфоросодержащих соединений. За последние годы сильного роста производства данных веществ не наблюдалось и оставалось на уровне 5-7% в год.

В настоящее время в России существует несколько компаний производящих сырье: ОАО «Нижнекамскнефтехим», ОАО «Казаньоргсинтез», ОАО «Синтез-ОКА», ОАО «Уралхимпласт», ЗАО «Каустик», ОАО «Химпром». Как отмечают специалисты данных компаний очень часто в состав ингибиторов коррозии входят отходы химической и нефтехимической промышленности.