Коррозионно механическом

В книге ообощен комплекс вопросов, посвященных повышению корро-зионно-механической стойкости нефтегазовых трубопроводных систем. Приводятся современные представления о механизмах протекания наиболее распространенных видов коррозионно-механического разрушения.' Рассмотрены вопросы диагностики и прогнозирования долговечности трубопроводов.

На втором этапе, при растворении металла, трещина развивается в основном перпендикулярно поверхности трубы. Причем в предыдущих исследованиях осталось без должного внимания обратимое чередование первого и второго этапов в процессе развития КР. При этом происходит подготовка основы для их попеременного проявления. Такой тип коррозионно-механического разрушения (без рассмотрения третьего этапа) требует наличия невысоких уровней механических напряжений. Это подтверждается отмеченными выше имеющимися отечественными и зарубежными литературными данными, согласно которым развитие КР проявлялось в интервале кольцевых растягивающих напряжений порядка 0,4 -0,7 от.

Наиболее опасным видом коррозионно-механического разрушения магистральных трубопроводов, наряду с рассмотренным в главах 1-4 коррозионным растрескиванием, является малоцикловая коррозионная усталость [12, 38], характерная в отличие от первого для магистральных нефтепродуктопроводов.

В связи со все возрастающей напряженностью работы газопромыслового и газоперерабатывающего оборудования, усилением коррозионной активности продукции газовых и газоконденсатных месторождений необходим целенаправленный выбор материалов для его изготовления, в том числе — для изготовления сильфонов УЧЭ КИП и А, работающих, как уже указывалось, в условиях малоцикловой коррозионной усталости. Однако при расчетных оценках долговечности сильфонов до настоящего времени не учитывается влияние коррозионно-механического фактора, оказывающего большое воздействие на их работоспособность. Поэтому были проведены исследования МКУ долговечности дисперсионно-твердеющих сплавов аустенитного класса 36НХТЮ, 68НХВКТЮ и 40НКХТЮМД, обладающих повышенной упругостью и широко использующихся для изготовления сильфонов. При этом учитывались реальные условия их эксплуатации, устанавливались сроки их работы и выбирались оптимальные по составу и долговечности материалы.

Разновидностью коррозионно-механического изнашивания является изнашивание при фреттинг-коррозии (to fret — разъедать) — разрушение постоянно контактирующих поверхностей в условиях тангенциальных микросмещений без удаления продуктов износа. Проявляется на посадочных поверхностях колец подшипников качения, зубчатых колес, шлицевых соединений.

Особо опасным видом коррозионно-механического разрушения является коррозионное растрескивание, реали-

Окислительным изнашиванием называют процесс разрушения поверхностных структур, образующихся на металлических поверхностях при трении в присутствии атмосферного кислорода. В отличие от других видов коррозионно-механического изнашивания оно происходит при отсутствии агрессивной среды и характеризуется малой шероховатостью изнашиваемых поверхностей, на которых образуются пленки окислов. Эти пленки разрушаются при длительном трении и образуются вновь, а продукты износа состоят из окислов.

механического изнашивания. В зависимости от условий взаимного перемещения сопряженных деталей различают два вида коррозионно-меха-нического изнашивания. Изнашивание в условиях значительного относительного смещения деталей, т.е. в условиях скольжения, называют коррозионно-механическим. Изнашивание в условиях малых колебательных относительных перемещений называют фреттинг-коррозией.

Рассмотрим механизм коррозионно-механического изнашивания деталей цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания. Поршневые кольца и гильзы цилиндров двигателей, изготовленные из литейных чугунов, при наличии электролита составляют друг с другом гальванические пары. Пары образуются и между структурными составляющими чугуна — перлитом, графитом, фосфидной эвтектикой, а внутри перлита - между ферритом и цементитом. Кроме того, вследствие неравномерности температуры в областях с более высокой температурой возникают анодные участки. Сжигание в цилиндрах дизелей топлива с повышенным содержанием серы увеличивает интенсивность изнашивания поршневых колец и гильз в 3-Л раза за счет следующих процессов. Сера сгорает, образуя окислы SO2, при этом только 1% ее идет на образование SO.i путем каталитического окисления SO2. Cep-

Рассмотренный пример позволяет лучше понять следующие общие закономерности процесса коррозионно-механического изнашивания. Агрессивные среды, разрыхляя поверхности трения, усиливают процесс изнашивания; температура в зоне трения значительно активизирует процесс коррозии и тем самым интенсифицирует процесс изнашивания. Увеличение контактного давления и скорости скольжения повышает температуру на поверхности трения и интенсивность изнашивания. С увеличением нагрузки возрастает напряжение в областях фактического контакта, что может привести к пластическому взаимодействию выступов шероховатых поверхностей и даже к схватыванию или микрорезанию. Для снижения возможности развития таких явлений необходимо разрабатывать узлы трения с минимальными нагрузками в паре и применять материалы с высокой твердостью.

Результаты испытаний и промышленного применения ингибитора на Свидницком и Опошнянском газоконденсатных месторождениях, в продукции которых содержится соответственно 0,3 % С02 + 10 — 14 мг/л H2S и4%С02, показали его высокую эффективность. Так,после ввода ингибитора в парообразном состоянии в шлейф опытной скважины Свидницкого газоконденсатного месторождения прекратились пропуски газа (рис. 40), а в результате закачки ингибитора в затрубное пространство скважины в течение 5 сут на Опошнянском газоконденсат-ном месторождении содержание ионов Fe2+ в водном конденсате снизилось с 54,5 мг/л до закачки до 8 мг/л к концу закачки ингибитора [15] . Высокая летучесть и защитная способность позволяют широко применять его для защиты газопроводов от углекислотной и углекислотно-сероводородной коррозии и коррозионно-механического разрушения. Для защиты от углекислотной коррозии скважинного оборудования газоконденсатных скважин месторождений разработан ингибитор ГРМ, активным началом которого является смесь жирных кислот и их сложных эфиров. Ингибитор ГРМ при дозировке 0,35-0,40 г на 1 кг добываемого конденсата или на 1 тыс. м3 газа газоконденсатных месторождениях Украины, в продукции которых содержится до 5 % С02 и до 0,002 % H2S, обеспечивает защитный эффект 96-98 %. Ингибитор вводят в затрубное пространство скважин в виде 25 %-ного раствора в газоконденсате. Кроме того, ингибитор может применяться для защиты нефтяного оборудования от коррозии, вызываемой минерализованной водой, содержащей кислород. В этом случае ингибитор подается в затрубное

сто сквозное коррозионное поражение в виде язв без участков долома. Коррозионное растрескивание возможно даже при отсутствии макроскопических дефектов или концентраторов напряжений, например, в средах, содержащих влажный сероводород. Разрушение при коррозионном растрескивании, как правило, хрупкое. В сварных соединениях в большинстве случаев коррозионное растрескивание инициируется в местах перехода от металла шва к основному металлу. Особенностью разрушений при коррозионно-механическом воздействии является наличие на изломах продуктов коррозии, большого количества коррозионных поражений, ветвление трещин и др.

видов силовых нагружении и при коррозионно-механическом воздействии в наводороживающих средах.

Исследования [138, 58, 141, 142 и др.] образования трещин при коррозионно-механическом разрушении металла содержат вывод об анодном состоянии вершины трещины, причем при микроскопически малых размерах анодной зоны в вершине трещины плотность анодного тока достигает, например, в определенных условиях единиц и десятков ампер с одного квадратного сантиметра. Поэтому можно полагать, что в вершине трещины сосредоточенным источником генерируется анодный ток определенной мощности <7, и найти из соотношения (261) распределение линейной плотности катодного тока по стенкам трещины на модели капилляра ограниченной длины /, нагруженного точечным источником в точке х = /:

Исследования [64, 155, 158, 159 и др. ] образования трещин при коррозионно-механическом разрушении металла содержат вывод об анодном состоянии вершины трещины, причем при микроскопически малых размерах анодной зоны в вершине трещины плотность анодного тока достигает, например, в определенных условиях нескольких единиц или нескольких ампер с одного квадратного сантиметра. Поэтому можно полагать, что в вершине трещины сосредоточенным источником генерируется анодный ток определенной мощности q, и найти из соотношения (274) распределение линейной плотности катодного тока по стенкам трещины на модели капилляра ограниченной длины I, нагруженного точечным источником в точке х = I:

Эффективность катодной защиты при коррозионно-механическом разрушении можно оценить по формуле:

свидетельствуют о коррозионно-механическом характере разрушения. Заметной разницы в структуре металла по лобовой и тыльной образующим нет. Количество окислов железа на внутренней поверхности трубы по лобовой образующей достигало 520 г/м2; учитывая низкие величины локальных тепловых потоков в месте образования рисок при работе на пыли, это явление само по себе не могло представлять существенной опасности.

Обобщены сведения по защите от коррозии компрессоров, работающих в разнообразных средах. Дан анализ конкретных случаев разрушения различных деталей и узлов вследствие неправильного выбора материалов для их изготовления, нарушения технологических режимов и других причин. Изложены современные представления о межкри-сталлитной коррозии и коррозионно-механическом разрушении, описаны способы борьбы с ними, рассмотрены вопросы консервации машин и оборудования на период от изготовления до монтажа.

При механическом, коррозионно-механическом (окислительном) и молекулярно-механическом воздействиях проявляются основные виды изнашивания (табл. 3). Причем различные виды изнашивания могут действовать как одновременно, так и последовательно; при взаимодействии один из них может задерживать или активизировать другие виды изнашивания.

разработка методики ускоренных испытаний подвижных сочленений на износостойкость при абразивном изнашивании, фреттинг-коррозии, коррозионно-механическом изнашивании, диспергировании, кавитации и эрозии и на контактную прочность в условиях воздействия коррозионно-активных сред и поверхностно-активных веществ;

окислительное, фреттинг-коррозия при коррозионно-механическом воздействии.

Электролитическое хромирование без подслоя меди и никеля применяется для повышения поверхностной твердости и износостойкости при механическом, коррозионно-механическом и абразивном видах изнашивания металлов и для восстановления размеров деталей.

КОНТАКТНОЕ ШДЕЛЕНИЕ МЕДИ ПРИ КОРРОЗИОННО-МЕХАНИЧЕСКОМ ИЗНОСЕ