В данной работе, на основе эмпирических методов научных исследований, путем наблюдений, сравнений и классификаций, рассматриваются современные подходы к предотвращению коррозии, включая использование подходящих материалов (пористые и порошковые), катодной защиты, защитные покрытия и подачи ингибиторов.
Коррозия — это разрушение металла в результате химической или электрохимической реакции с окружающей средой. Её называют «антиметаллургией», потому что она возвращает металлы в их естественное состояние, смешивая их с другими элементами (особенно с O2). Существуют различные виды коррозии: равномерная, точечная, щелевая, межкристаллитная, гальваническая и т.д., и они связаны с различными отраслями: инфраструктурой, коммунальными услугами, производством, промышленностью и транспортом. Затраты на борьбу с коррозией связаны с потерей производительности, проблемами со здоровьем, безопасностью и окружающей средой.
Например, кислый влажный газ Астраханского газоконденсатного месторождения за счет высокого содержания сероводорода – до 25% объема и диоксида углерода – 14-15% объема, воды с растворенными солями, механических примесей, а также появлением в процессах переработки водорода, свободной серы, тиолов, хлоридов, хлороводорода, карбоновых и политионовых кислот является коррозионно-агрессивным по отношению к углеродистым сталям, поэтому, согласно исследованию «Электрохимия и короззия: обзор и методы исследования» от 30 декабря 2024 г, использование такого оборудования является крайне нецелесообразным и опасным для предприятий.
Коррозия широко распространена в нефте- и газоперерабатывающей промышленности, поскольку процессы переработки происходят при высоком давлении и температуре. Кроме того, из-за вредных жидкостей возникают специфические виды коррозии (сульфидная коррозия, коррозия нафтеновой кислотой, коррозия кислой водой и т.д.).
При переработке нефтей с высоким содержанием нафтеновых кислот некоторые элементы атмосферной колонны, работающие при температуре выше 200 ℃, подвержены интенсивному коррозионному разрушению в виде глубоких каверн и желобков, лишенных продуктов коррозии.
Вода является очень агрессивным природным электролитом для многих металлов и сплавов из-за растворённого в ней кислорода. Другими элементами, влияющими на коррозию, являются: pH, хлорид, общее количество растворённых твёрдых веществ, жёсткость металла и высокая температура.
Согласно исследованию коррозионной активности почв, проведённому Е. Ю. Стариковым, к.т.н., доцентом Зуевым М. В. и Ягиным В. С. с участием студентов группы ТЭб-201 Кузбасского государственного технического университета имени Т.Ф. Горбачева в Кемерово, которое состоялось 29-30 ноября 2022 года, коррозионная активность почвы зависит от электропроводности, концентрации кислорода, содержания солей и кислот. Она часто встречается в резервуарах для хранения, кабелях и трубопроводах. Аэрация почвы — хороший способ уменьшить коррозию, поскольку в почве выше скорость испарения и ниже содержание воды.
Коррозию можно уменьшить, используя порошковые материалы и ингибиторы коррозии.
О Ингибиторы коррозии обычно адсорбируются на поверхности металла, образуя защитную плёнку. По проекту разработки Астраханского газоконденсатного месторождения французской фирмы «TECHNIP» для защиты внутренней поверхности объектов от коррозии предусматривалось подача ингибиторов коррозии «Сепакорр», «Додиген», «Секангаз», «Виско» «ИКБ 2-2» и деэмульгаторов «Кемеликс» и «Геркулес» на промысле, которые должны защищать не только газоконденсатопроводы, подводящие на завод сырьевую смесь, но и внутреннюю поверхность оборудования установок сепарации пластового газа и очистки его от кислых компонентов. Также предусмотрен точечный впрыск ингибиторов.
На протяжении уже более 20 лет по настоящее время противокоррозионная защита внутренней поверхности оборудования и трубопроводов промысловых объектов Астраханского ГКМ осуществляется ингибитором коррозии «Dodigen 4482-1с» зарубежного производства. Этот ингибитор в плане применения полностью соответствует особенностям нашего месторождения и обеспечивает эффективную противокоррозионную защиту объектов, что подтверждается результатами определения скорости коррозии. Несмотря на достоинства этого импортного вещества, в условиях существующей мировой обстановки возникла необходимость в его замене отечественным аналогом. В результате проведенных исследований, опубликованных авторами Зонтовым Р. Е., Булдаковой А. М., Шевяховым А. А. от имени ООО «Газпром добыча Астрахань» под названием «Опыт и перспективы использования соляной кислоты для интенсификации притока газа на Астраханском ГКМ» установлено, что ингибированная соляная кислота, изготовленная на основе синтетической соляной кислоты с добавлением ингибитора коррозии Солинг, значительно превосходит традиционную техническую ингибированную соляную кислоту по таким характеристикам, как поверхностное натяжение, коррозионная активность, устойчивость к отслоению ингибитора и содержание вредных примесей. В связи с этим принято решение о закупке данной кислоты производства ООО «Зиракс» для использования в ГПУ ООО «Газпром добыча Астрахань» в работах по интенсификации притока газа.
Также для уменьшения коррозии можно использовать:
О Подходящие материалы, то есть титановые сплавы в теплообменниках и трубках конденсатора, обладают высокой стойкостью.
О Катодную защиту, при которой металл, который необходимо защитить, превращается в катод в ходе электрохимической реакции или в гальванической ячейке. Она используется для борьбы с коррозией в морской среде, но не может предотвратить МИК (микробиологически обусловленную коррозию). Она также очень распространена для предотвращения почвенной коррозии.
О Защитные покрытия, такие как армированные стекловолокном пластмассы. Они сочетают в себе свойства смолы (например, полиэфирной, эпоксидной и винилового эфира) и стекловолокна. Первое обеспечивает химическую стойкость, а второе — механическую прочность и устойчивость к внешним повреждениям.
Технологии идут вперед, но, как считают эксперты, в ближайшие годы вряд ли изменится «золотой стандарт» противокоррозионной обработки – это многослойные системы на основе эпоксидных, в том числе цинконаполненных, грунтовок и полиуретановых и полиэфирных финишных покрытий, а также кремнийорганических составов (силоксанов). В сочетании с качественным цинкованием, не менее 80–120 мкм, они позволяют снизить скорость коррозии до 50 раз и увеличить срок службы конструкций до 80 лет. Сейчас основные направления инноваций – подбор составов, которые обеспечивают максимально длительную защиту, чтобы сократить расходы при простоях из-за ремонта, а также повышение технологичности их нанесения.
Недооцененной остается защита от коррозии на основе порошковых красок. Эта технология хоть и одобрена отраслевыми нормативными документами, но все еще редко используется для защиты труб, несмотря на исследование «Эффективность порошковых красок в защите от коррозии» от 24 марта 2025 г., в котором говориться, что в силу химических особенностей покрытия на основе эпоксидных смол обеспечивают более надежную защиту стали при меньшей толщине. Сложности с внедрением порошковых материалов возникают из-за того, что они дороже традиционных, а техпроцесс их нанесения сложнее, так как включает обязательный этап нагревания состава для правильной полимеризации покрытия.
Кроме того, продолжится использование металлов с повышенной коррозионной стойкостью. Так, металлоконструкции из некоторых сортов стали покрываются оксидной пленкой, и на определенном этапе процесс коррозии значительно замедляется, вплоть до полного прекращения. Также в будущем наиболее перспективно применение нержавеющих коррозионно-стойких сталей, в т. ч. легированных азотом, устойчивых к локальным видам коррозии и сероводородному растрескиванию.
Таким образом, можно сделать вывод, что борьба с коррозией — серьёзная проблема для промышленных процессов. Она затрагивает все отрасли и, применительно к опасным предприятиям, таким как нефтеперерабатывающие заводы, может нанести серьёзный ущерб окружающей среде и людям. Существует несколько методов борьбы с коррозией (катодная защита, защитное покрытие и т. д.) и мониторинга (метод вихревых токов, коррозионные пластины и т. д.).
Использование современных технологий и методов в борьбе с коррозией в нефтегазовой отрасли Астраханской области является неотъемлемой частью стратегии повышения безопасности и эффективности производства. Инвестиции в антикоррозионные решения не только способствуют снижению затрат на обслуживание и ремонт, но и обеспечивают устойчивое развитие отрасли в долгосрочной перспективе.
Сравнительный анализ этих исследований показывает широкий спектр факторов, влияющих на коррозию и защиту материалов в нефтегазовой отрасли. Инновационные решения, такие как ингибиторы коррозии и порошковые покрытия, обладают высоким потенциалом, но требуют дальнейшего исследования и анализа для оптимального применения. Необходимость в стандартизации и соблюдении нормативов также остается важным аспектом для безопасного использования новых технологий в данной сфере.
Литература
1. Приходько С.А. Опыт применения новых защитных покрытий технологий оборудования ООО « Газпром добыча Астрахань» // Журнал «Территория Нефтегаз» № 3(11) 2008.Е.А. Кириллов.
2. Ляшенко А.В., Жирнов Р.А., Изюмченко Д.В. Опыт защиты от коррозии скважин при добыче углеводородной продукции с высоким содержанием сероводорода и диоксида углерода // Вести газовой науки: науч.-техн. сборник – 2013. – № 4. – С. 28-35.
3. Медведева М. Л. Коррозия и защита оборудования при переработке нефти и газа: учебное пособие для подготовки дипломированных специалистов по специальности 130603 «Оборудование нефтегазопереработки» направления 130600 «Оборудование и агрегаты нефтегазового производства» / М. Л. Медведева; Федер. агентство по образованию, Рос. гос. ун-т нефти и газа им. И. М. Губкина. — Москва : Нефть и газ, 2005. — 311 с.
4. Ившин, Я. В. Защита оборудования ингибиторами коррозии в нефтяной отрасли : учебное пособие / Я. В. Ившин, А. Е. Лестев ; под редакцией А. Ф. Дресвянникова. — Казань : Изд-во КНИТУ, 2021. — 112 с.
5. Улиг Г.Г., Реви Р.У. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику. – Ленинград: Химия, 1989. – 456 с.
6. К.Кроуи, Ж.Масмонтейл, Р.Томас. Тенденции в кислотной обработке матрицы. Шлюмберже. Нефтяное обозрение, осень 1996
