Подземная коррозия трубопровода

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

УХТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

                                                                                                                                         
 
 

Кафедра

<<Проектирования  и эксплуатации магистральных газонефтепроводов>>

Отчет на тему:<< Подземная коррозия>> 
 
 
 
 

Выполнил                                                           Ахмадеев М.М.

Ст. группы ПЭМГ  1-09 

Проверил                                                                Петров С.В. 

г.Ухта

2010г.

ВВЕДЕНИЕ

Современное развитие химической промышленности, разработка новых

технологических процессов, протекающих в агрессивных  средах, предъяв-

ляют к конструкционным материалам высокие требования. Наиболее важ-

ными конструкционными материалами являются металлы и их сплавы. В

процессе эксплуатации изделий, вследствие химического или электрохими-

ческого взаимодействия их с окружающей средой происходит коррозия, что

приводит к  разрушению металлических конструкций, аппаратов, трубопро-

водов и др.

Коррозия начинается с поверхности металла и, при  дальнейшем раз-

витии этого  процесса, распространяется вглубь. Средой, в которой про-

исходит коррозия металлов, являются различные жидкости и газы. Коррози-

онный процесс протекает на границе двух фаз: металл – окружающая среда,

т. е. является гетерогенным процессом взаимодействия жидкой или  газооб-

разной среды  с металлом. Широкое применение в  химической промышлен-

ности находят сплавы железа, меди, алюминия, никеля, титана и др. Даль-

нейшее развитие техники выдвигает проблему применения таких металлов,

как тантал, цирконий, рений, германий, торий, иридий.

Масштабы коррозии и убытки, причиняемые ею, станут очевидными,

если учесть, что около 10% всего производимого  металла безвозвратно теря-

ется вследствие разрушающего действия коррозии. Экономические потери

от коррозии можно разделить на прямые и косвенные. Прямые потери вклю-

чают стоимость  заменяемых металлических конструкций  и механизмов или

их частей, стоимость  коррозионностойких металлов и сплавов, применяемых

вместо материалов, имеющих те же механические свойства, но нестойких к

коррозии, стоимость  различных видов защиты от коррозии и т. д. К косвен-

ным потерям относятся расходы, связанные с простоем оборудования во

время замены части  машины или аппарата, разрушаемых коррозией, с за-

грязнением выпускаемых изделий продуктами коррозии и др.

Повышение цен  на энергоресурсы и металлы до мирового уровня при-

вело к резкому  сокращению и объемов, и областей применения нержавею-

щих сталей, титана. Одновременно повышается интерес к современным по-лимерным коррозионностойким материалам в области химического машино-

строения.Химические, физические и биологические загрязнения природной среды приводят к заметной интенсификации коррозионных процессов. Понятия о необходимости и достаточности противокоррозионной защиты должны корректироваться с учетом экологической обстановки.

С другой стороны, коррозионные повреждения часто  оказываются при-

чиной крупномасштабных загрязнений окружающей среды. Лидерами здесь

являются нефтедобыча, транспорт нефтепродуктов, нефтехимическая  и хи-

мическая промышленности. Общие убытки, причиняемые народному хозяй-

ству от коррозии металлов, огромны. Для правильной постановки практиче-

ской работы по защите химических машин и аппаратов от коррозии необ-

ходимо знание теории процессов коррозии и методов борьбы с ней.  

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ КОРРОЗИИ 

Коррозией называют процесс разрушения металлов при  химическом,

электрохимическом и биохимическом взаимодействии их с окружающей

средой. Коррозия металлов классифицируется по механизму  и условиям про-

текания процесса и характеру коррозионного разрушения.

По механизму  протекания процесса различают химическую, электрохи-

мическую и биохимическую коррозию.

Химическая коррозия – взаимодействие металла и коррозионной среды,

при котором окисление металла и восстановление окисленного компонента

коррозионной  среды (деполяризатора) протекают в  одном акте. Это процесс,

протекающий за счет гетерогенной химической реакции.

По условиям протекания к этому виду относятся:

— газовая коррозия, т.е. окисление металла в газовой  среде при высокой

температуре и  невозможности конденсации влаги  на поверхности металла;

— коррозия в  неэлектролитах, т.е. в жидкостях, непроводящих электри-

ческий ток.

Электрохимическая коррозия – взаимодействие металла  с коррозионной

средой (раствором  электролита), при котором окисление  металла и восста-

новление окисленного компонента коррозионной среды (деполяризатора)

протекают не в  одном акте. При этом виде коррозии одновременно протека-

ют две реакции  – окисления и восстановления, локализованные на опреде-

ленных участках поверхности корродирующего металла. При электрохими-

ческой коррозии процесс растворения металла  сопровождается появлением

электрического  тока, т.е. передвижением электронов по поверхности металла

и ионов в  растворе электролита от одного участка  к другому.

По условиям протекания к этому виду коррозии относятся:

— атмосферная  коррозия во влажной газовой или воздушной атмосфе-

ре;

— коррозия в  электролитах – жидкостях, проводящих электрический

ток;

— почвенная  или подземная коррозия металлических  сооружений, на-

ходящихся под землей;

— электрокоррозия под действием внешнего источника тока, т.е. корро-

зия изделий, находящихся под землей, вызванная блуждающими токами;

— контактная коррозия металлов – разрушение металла в  растворе электролита вследствие контакта с другим металлом, имеющим более поло-

жительный электродный потенциал, чем потенциал основного металла;

— коррозия под  напряжением – разрушение металла  при одновремен-

ном воздействии агрессивной среды и механических напряжений. Различают

коррозионное  растрескивание, коррозионную усталость, коррозию при тре-

нии и коррозионную кавитацию.

Биохимическая коррозия – это процесс, связанный  с воздействием мик-

роорганизмов на металл. При этом металл разрушается вследствие того, что

он служит питательной  средой для микроорганизмов, или  под действием

продуктов, образующихся в результате их жизнедеятельности. Биохимиче-

ская коррозия, как правило, протекает в растворах электролитов, поэтому

параллельно может  протекать и электрохимическая  коррозия.

Коррозия, в зависимости  от природы металла, агрессивности  среды и

других факторов, приводит к различным видам разрушений. По характеру

коррозионного разрушения различают общую, или сплошную, местную и

растрескивающую коррозию (рисунок).

 

Характер  коррозионных разрушений

Общая, или сплошная, коррозия охватывает всю поверхность  металла,

находящуюся под воздействием агрессивной среды, и может быть равномер-

ной (а), например, коррозия углеродистой стали в растворах  серной кислоты,

и неравномерной (б), например, коррозия этой же стали  в присутствии хлор-

ионов.

Местная коррозия охватывает отдельные участки поверхности  металла.

Она подразделяется на:

— коррозию пятнами (в), которая занимает относительно большие уча-

стки поверхности и распространяется неглубоко;

— коррозию язвами (г), которая поражает металл на большую  глубину и

на ограниченной площади;

 — точечную, или питтинговую (д), которая поражает металл в отдель-

ных точках на большую глубину, в некоторых случаях насквозь;

— межкристаллитную коррозию (е) – коррозию по границам кристалли-

тов металла; распространяется на обширной поверхности металла и на

большую глубину. Этот вид коррозии опасен тем, что  внешний вид металли-

ческого изделия не изменяется, но при этом металл теряет прочность и пла-

стичность, например, коррозия стали Х18Н10 после ее нагрева до 600°С.

Растрескивающая коррозия (ж) – это коррозия металла при одновремен-

ном воздействии на металл коррозионной среды и механических напряже-

ний, при этом скорость коррозии металла резко возрастает, например, сезон-

ное растрескивание холодно деформированных α- и β-латуней, содержащих

более 10% цинка.

Неравномерная коррозия более опасна, чем равномерная, так как вызы-

вает в отдельных местах значительное уменьшение сечения.

Приведенная классификация  условна, потому что реальные формы  кор-

розионных разрушений могут находиться между характерными типами, по-

казанными на рисунке. 
 
 

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ

Возникновение электродного потенциала 

Электрохимическая коррозия металлов представляет собой  самопроиз-

вольное разрушение металла вследствие электрохимического взаимодейст-

вия его с  электролитом. Это гетерогенная реакция, протекающая на поверх-

ности металла. Причиной электрохимической коррозии является термодина-

мическая неустойчивость металла в данных коррозионных условиях.

Для понимания  механизма электрохимической коррозии необходимо

установить, какие  процессы наблюдаются на границе  металл – раствор. На

границе двух соприкасающихся  фаз при определенных условиях может  воз-

никнуть разность потенциалов или, как принято  говорить, скачок потенциа-