Коррозия

Влияние кислорода на ЭСК

Влияние кислорода изучалось [24] в имитирующем нефтепромысловые воды растворе, содержащем, мг/л: MgCl2 93,2, MgSO4 62,5, CaCI2 111, NaCl 780, NaHCO3 81—с введением 0, 20, 200 и 2000 мг/л H2S при обескислороживании и в присутствии О2 [25]. Установлено, что О2 стимулирует обе электродные реакции при содержании H2S > 20 мг/л. При этом, по- видимому, O2 проникает сквозь оксидно-сульфидную пленку и становится дополнительным катодным деполяризатором [26]. Установленное повышение Екор при введении H2S объясняется снижением водородного перенапряжения nН. При увеличении содержания H2S сверх 20 мг/л Eкор уменьшается, так как снижается неренапряжение анодной реакции Fe;—>-Fe2+ [26]. Введение О2 в систему Н2О—H2S—NaCl вызывает изменение знака ЭДС пары Fe—FeS: сталь становится анодом [19].

Катодная поляризация стали в растворах NaCl с содержанием H2S 1000 мг/л сопровождается экстремальным изменением скорости ЭСК (максимум между —0,50 и —0,70 В). Снижение этой скорости при дальнейшей (до —1,2 В) поляризации объясняется [19] десорбцией HS--ионов (которые промотируют как катодный, так и анодный процесс), а также уплотнением барьерных свойств сульфидных пленок.

Влияние времени выдержки на скорость ЭСК стали 20 при 20°С в воде, содержащей 100 и 3000 мг/л H2S, характеризуется сильным торможением в течение первых 1—2 сут [27].

Исследование влияния парциального давления сероводорода (PН2S) показало для интервала от 0,005 до 0,9 МПа экстремальную зависимость с максимумом скорости коррозии при 0,2 МПа, При малых Рh2s скорость ЭСК растет с увеличением содержания H2S, а при больших происходит усиление защитных свойств сульфидных пленок [27]. При небольших Рh2s отмечается пропорциональность скорости ЭСК и содержания H2S в нефтепромысловых средах; при общем давлении 6,5 МПа и содержании H2S 0,1 мг/л повреждения близки к таковым при 0,1 МПа и 6,5 мг/л H2S [20].

Разбавление пластовых вод пресной водой может как увеличить, так и снизить скорость ЭСК: может сказаться как более низкая растворимость H2S в более крепких растворах солей, так и изменение защитных свойств сульфидных пленок с варьированием минерализации среды [26].

Рост скорости потока двухфазной среды водный раствор электролита — углеводород усиливает коррозию, так как улучшается эмульгация и облегчается смачивание стали электролитом. В стационарных двухфазных средах коррозия максимальна при содержании воды 90—95 %. При периодических смачиваниях электролитом и нефтепродуктами или нефтью коррозия усиливается с частотой смачивания [27].

При коррозии в двухфазной среде сначала разъедание идет в водной фазе, затем в результате пленкообразования приостанавливается, далее усиливается в углеводородной фазе за счет эффекта «подползания» электролита. На долю коррозии в этой фазе приходится 95% общей потери массы [5]. H2S и сульфиды на границе фаз способствуют гидрофилизации, а отсюда коррозионному разрушению стали, поэтому ЭСК способствуют деэмульгаторы и другие поверхностно-активные вещества. Взвешенные частицы стимулируют ЭСК в результате эрозионного разрушения пленок [5]. Примеси предельных углеводородов (октан, бензин, циклогексан и др.) в малых количествах тормозят коррозию стали в системе Н2О—-H2S—NaCl, при более значительных содержаниях — усиливают, а при больших (выше 87%) снова тормозят [28]. Для объяснения этого используют представления о неэлектропроводимостн углеводородов, гидро- фобизации поверхности и др. Примеси непредельных углеводородов могут только усиливать коррозию, так как имеют тенденцию окисляться с образованием агрессивных кислот [5].

Легирование стали медью (до 1 %) уменьшает скорость ЭСК в системе Na2S04—H2SO4—H2S за счет увеличения nН, а в системе NaCl—HCI—H2S не меняет ее: сказывается активация анодного процесса хлоридами [26]. Введение в низколегированные стали до 1 % Ni, до 1,3 % Мп, до 0,1 % V, до 2 % Сг, до 0,9 % Мо несколько усиливает ЭСК в растворе NACE (5% NaCl, 0,5% СН3СООН, H2S до насыщения при 25°С). При содержании в стали до 0,5 % Си скорость ЭСК в этом растворе в 1,5—2 раза снижается.