Краткий обзор причин коррозии в промышленных сточных водах, содержащих серу

Thread Content

1. Обзор. По мере быстрого развития нефтяной промышленности количество устройств и трубопроводов, используемых для добычи нефти и подачи воды, постоянно увеличивается, что приводит к все более серьезным проблемам коррозии. На нефтеперерабатывающих заводах также существуют серьезные проблемы с коррозией в резервуарах для серосодержащих сточных вод, контейнерах для сточных вод и трубопроводах для их транспортировки. Поскольку сточные воды содержат большое количество H2S, NH3, HCN, CO2, а также множество вредных ионов, таких как Cl- и SO42-, плюс большое количество бактерий, при этом температура в них довольно высока — 70–80°C. Поэтому коррозия оборудования из низколегированной стали довольно серьезна. В частности, за 2–3 года коррозия серосодержащих сточных вод на нефтяных месторождениях достигает глубины 3–4 мм; в некоторых местах происходит пробитие труб. Количество бесполезных резервуаров и труб для хранения сточных вод постоянно увеличивается. Проблема коррозии, связанная с серосодержащими сточными водами, является серьезной проблемой в нефтяных полях и нефтеперерабатывающих заводах; она привлекла внимание специалистов в области защиты от коррозии. Сера содержащие сточные воды из цеха по обработке сточных вод на нефтеперерабатывающем заводе поступают в основном от сточных вод, образующихся в процессе производства в цехах с нормальным и пониженным давлением, а также в каталитических цехах. Из-за большого количества коррозионных веществ в сточных водах резервуары для сточных вод, трубопроводы подвергаются сильной коррозии. В результате появляется множество пятен и участков коррозии; кроме того, может происходить коррозионное разрушение в зоне, находящейся под воздействием тепла от сварки. Даже ремонт путем сварки не способен устранить эти трещины. Ниже подробно описаны механизмы коррозии и методы её предотвращения. 2. Анализ состояния коррозии 2.1 Механизм коррозии По мере дальнейшей переработки сырой нефти происходит более интенсивное разложение сульфидов и нитридов, содержащихся в ней. Поэтому в серосодержащих сточных водах присутствует большое количество H2S, NH3 и HCN. Эти вещества или продукты их реакций становятся основными коррозионными веществами. Содержащие серу сточные воды содержат большое количество коррозионных веществ, таких как H2S, NH3, HCN, что создает коррозионную среду H2S-NH3-HCN-H2O. Fe + H2S → FeS↓ + 2(H2). В растворе H2S сталь подвергается не только обычной коррозии, вызванной электрохимической реакцией с образованием FeS, но и атомы водорода проникают в сталь и распространяются внутри нее. Атомы водорода, проникшие в сталь, частично распределяются в кристаллической решетке металла, а другая часть диффундирует к дефектам металла (сдвигам, вакансиям, а также к субмикроскопическим или более крупным порам, таким как пузырьки в сварных швах, включения и т. д.) и накапливается там, образуя молекулы водорода. А молекулы водорода плохо выходят из стали, что приводит к её постоянной хрупкости. Из-за постоянного накопления молекул водорода там повышается давление. Огромные внутренние напряжения приводят к тому, что стальная пластина разделяется на слои, появляются пузыри, а иногда даже происходит её разрыв. Сварка трещин электродуговым способом лишь удлиняет первоначальные трещины, что является характерной особенностью водородного пластичности. При pH 6 поверхность стали покрыта FeS, что обеспечивает хорошую защиту. Однако в присутствии активных ионов, таких как CN– и Cl–, происходит растворение защитного слоя FeS, что ускоряет процесс коррозии: FeS + 6CN– → 4– + S2–; 4– + 2Fe2+ → Fe2+↓. Кроме того, из-за большого содержания в сточных водах NH3, CN– и Cl– они могут вступать в реакцию с H2S, образуя NH4HS и (NH4)2S – вещества, обладающие высокой коррозионной способностью. H2S + NH3 → NH4HS
H2S + 2NH3 → (NH4)2S
В то же время это приводит к **увеличению** растворимости H2S в воде, а значит, и растворимости HS-. Кроме того, показатель pH раствора NH3 в воде превышает 10. Таким образом создаются отличные условия по pH для реакции FeS с CN-. Характерными проявлениями коррозии углеродистой стали под действием серосодержащих сточных вод являются уменьшение толщины металла, локальные пробоины, а также высокая склонность к образованию пузырей, трещин и коррозионному разрушению в зонах сварных швов. Для защиты от коррозии металлов и неметаллов, вызванной вышеупомянутыми серосодержащими сточными водами, в основном используется метод покрытия антикоррозийными красками.