Что такое стресс коррозия
Природа возникновения стресс-коррозионных разрушений нефтегазопроводов
Помимо обычных коррозионных процессов, в некоторых условиях имеют место иные формы разрушения трубопроводов, инициированные внешней средой. В частности, в присутствии сероводорода и воды в перекачиваемом продукте может идти процесс коррозионного растрескивания под напряжением (стресс-коррозии). Его определяют как макрохрупкое разрушение, развивающееся в результате одновременного воздействия на металл агрессивной среды и растягивающих напряжений.
Рис. 1. Механизм внутреннего КРН
Механизм стресс-коррозионного разрушения промысловых трубопроводов иллюстрируется на рис. 1. Водород в форме атомов или ионов, образующийся вследствие диссоциации сероводорода, диффундирует вглубь металла. Часть водорода проходит сквозь стенку трубопровода, остальной водород или растворяется в кристаллической решетке железа, вызывая ее охрупчивание, или скапливается в местах существования дефектов кристаллической решетки (примеси, дислокации и т.д.), вызывая резкое локальное увеличение давления. Скопление водорода вблизи наружной поверхности трубопровода может вызывать возникновение пузырей на поверхности металла, скопление водорода в глубине стенки вызывает образование трещиноподобного дефекта.
Примером образующихся трещин может служить рис. 2. На рисунке показаны стадии протекания процесса: образование первоначальной водородной трещины (ВР) и последующего долома металла (ступенчатое растрескивание).
Рис. 2. Внешний вид стресс-коррозионных трещин
Таким образом, степень опасности внутренней стресс-коррозии трубопроводов определяется следующими основными факторами:
Оценка опасности описанного явления на действующем объекте может быть выполнена путем установки специальных наружных датчиков водорода (рис. 3), определяющих количество водорода диффундирующего насквозь, через стенку трубопровода, путем измерения парциального давления или по изменению параметров электрохимической реакции с его участием.
Рис. 3. Конструкция датчика давления водорода
Датчики давления менее чувствительны, чем электрохимические датчики и у них меньше время отклика. В то же время датчики давления обладают высокой надежностью и минимальными требованиями к эксплуатации, и техническому обслуживанию, в отличие от электрохимических датчиков.
Мониторинг проницаемости водорода не дает количественных значений скорости роста стресс-коррозионных дефектов, а определяет количество водорода, прошедшего через стенку трубопровода на данную единицу площади. Изменение данного количества водорода в процессе эксплуатации может показывать эффективность работы ингибиторов коррозии и дает основания для аналитической оценки потенциальной скорости роста стресс-коррозионных дефектов.
Стресс-коррозия
Практика эксплуатации трубопроводов указывает, что появление колоний трещин стресс-коррозионного происхождения совпадает с участками отслоившейся изоляции. Развитие стресс-коррозии в на-
иболыпей степени выявляется на головных участках трубопровода после компрессорных станций, на местах спусков и подъемов.
Стресс-коррозия как специфический вид коррозионного растрескивания под напряжением был индентифицирован в 1950-х годах. Она наблюдается на магистральных трубопроводах не только в России, но и в США, Канаде, Германии и других странах.
Несмотря на обширные исследования, до настоящего времени мнения [204, 205] о природе стресс-коррозии противоречивы. Выделяют два типа (механизма) стресс-коррозии: анодного растворения металла и инициируемого водородом коррозионного растрескивания.
Локализацию анодного растворения металла связывают с двумя факторами: снижением потенциала растворения и (или) локальным нарушением пассивности стали под действием концентрации напряжений; разупрочнением объемов металла вблизи вершины трещины под воздействием коррозионно-активной среды, приводящей к преимущественному растворению участков с повышенной концентрацией дефектов (линии сдвига, межфазные границы и т.д.) [205].
Водородный механизм стресс- коррозии обусловлен разрядом ионов водорода на поверхности стали, внедрением их в металл и дальней
шей диффузией в области с повышенной концентрацией напряжений, в которых при условии достижения критической концентрации водорода происходит зарождение микротрещин.
Характерной особенностью трещинообразования при стресс-коррозии является их преимущественное развитие вдоль образующей трубы, а не в направлении толщины стенки трубы. Кроме того, значительная часть трещин имеет затупленную вершину. Такая форма трещин может возникнуть в результате пластической деформации в окрестности трещины или анодного растворения металла (рис. 5.88). Наблюдаемый изгиб феррито-перлитной строчечности вблизи вершины и траектории трещины указывает на возможность пластической деформации.
Однако в практике исследования шлифов с трещинами стресс-коррозионного происхождения часты случаи, когда впереди вершины трещины наблюдаются лидирующие микротрещины (показана стрелкой на рис. 5.89). (Показан характер трещины в трубе диаметром 1420 с толщиной стенки
Особенно существенно увеличение доли межзеренного разрушения вдоль плоскостей проката трубного листа по сравнению с поперечным направлением прокатки (см. табл. 5.14) В среднем степень зернограничного ослабления в плоскости прокатки в 1,5—3,5 раза выше, чем поперек стенки трубы. Факт большей степени ослабления границ зерен вдоль плоскости проката согласуется с тенденцией части трещин стресс-коррозии распространяться вдоль ферритно-перлит- ной строчечности, образуя уступы вдоль траектории распространения трещины (стрелка на рис. 5.89). Вторым фактором, облегчающим распространение трещин вдоль плоскости прокатки, являются раскатанные неметаллические включения. В ряде случаев эти участки излома, образующиеся при распространении хрупкой трещины вдоль границы раздела феррит-включение, занимают до 50% и более площади излома (рис. 5.90). Иногда удается обнаружить на поверхности раздела включение-матрица отпечатки перлитных колоний (рис. 5.90, б). Последнее указывает, что плоскость разрушения проходит как по границе феррит-включение, так и по границе перлит-включение. Темные
Таблица 5.14. Доля межзеренного разрушения в стали 10Г2Т разрушившегося газопровода при давлении 7 МПа
фигуры на рисунке 5.90, б соответствуют сохранившимся на реплике частицам тонких пластинчатых включений оксидного типа.
Согласно [204], при визуальном анализе труб, испытавших при эксплуатации трещинообразование, можно выделить две группы труб. Первая группа труб характеризуется следующими общими признаками: хрупким разрушением, отсутствием макропластичес- кой деформации внешних стенок; развитием трещин вдоль оси трубы; преимущественно межзеренным характером развития трещин; началом разрушения от очагов на внешней поверхности труб.
Вторая группа труб обладает следующими общими признаками, существенным образом отличающих ее от первой группы: около излома отсутствовали области с множественными продольными трещинами; внутри стенки трубы вдоль ее оси развивалось макрорасслоение; очаги разрушения расположены во внутренних объемах стенки трубы на поверхности расслоения; от очагов зарождения трещины развивались в разных направлениях.
Анализ содержания диффузионно-подвижного и остаточного водорода в стали указывает [204], что аварийные разрушения труб связаны с инициируемым водородом коррозионным растрескиванием. Сталь наводороживается только в окрестности трещины. Наводороживания всей стенки трубы не происходит.
Зарождение микротрещин во второй группе труб происходит формированием расслоения вследствие повышенного уровня внутренних напряжений. Рост этих микротрещин в направлении внешней стенки происходит по усталостному механизму с образованием усталостных бороздок. После выхода этих трещин на внешнюю стенку трубы и попадания электролита в полость трещины характер роста трещин в первой и второй группах труб совпадает.
Для объяснения [204] специфики роста трещин второй группы труб по сравнению с первой не обязательно привлечение представлений об участии усталостного механизма в развитии трещин. Появление расслоений возможно связано с накоплением водорода на границе раздела феррит-перлит, что вызывает существенное снижение когезивной прочности границ зерен. Приведенные в табл. 5.14 данные о существенно большей доли межзеренного разрушения в плоскости прокатки подтверждают этот вывод.
В последние годы интенсивно обсуждается роль анаэробных бактерий на коррозионное растрескивание под напряжением. Данные на этот счет противоречивы. Сравнение результатов микробиологического анализа со степенью коррозии под напряжением показали возможность вклада сульфатредуцентных и кислотопродуцентных бактерий в общий эффект [206]. В пределах участков трубопровода, имеющих колонии трещин, их количество, длина и глубина возрастают с увеличением концентрации бактерий. Предполагается, что с ростом концентрации бактерий повышается содержание С02, Н2 и органических кислот.
Скорость коррозии в среде, содержащей сульфатвосстанавливаю- щие бактерии, значительно (в 3,5-5 раз) выше, чем в среде, содержащей только H2S (500 мг/л) [207], что обусловлено облегчением анодного процесса растворения металла вследствие образования рыхлой пленки железа. Скорость коррозии металла в присутствии сульфатвосстанав- ливающих бактерий и ионов Fe2+ значительно (в 1,6—2,5 раза) выше, чем в среде, содержащей только бактерии. В этом случае на поверхности металла защитная пленка сульфида железа не образуется.
Имеются предположения [208], что выделяющийся в процессе жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих бактерий H2S образует на поверхности металла рыхлый слой сульфида железа. Этот слой создает с металлом местную гальваническую микропару. При этом сульфид железа выступает в роли катода.
Записаться на прием к врачу Горячая линия по вопросам здравоохранения Югры круглосуточно 8-800-100-8603
Последние новости
Режим работы БУ ХМАО-Югры «Сургутская клиническая психоневрологическая больница» в выходные и праздничные дни с 31 декабря 2021 года по 9 января 2022 года
Детское диспансерное психиатрическое отделение работает: 3 января и 6 января 2022 года.
Режим работы: с 9:00 до 13:00.
Телефон регистратуры: +7 (3462) 94-02-16 (по электронной записи).
Адрес: проезд Взлётный 11.
Главный врач СКПНБ выступит в прямом эфире «Спросите у врача»
30 декабря в четверг в 11:00⠀⠀⠀
Тема эфира: «Советы доктора на Новый год»
Спикер: Андрей Петрович Новиков, главный внештатный специалист психиатр-нарколог Депздрава Югры
Прямой эфир «Чем заняться с ребенком в Новогодние праздники?»⠀⠀⠀
День открытых дверей в БУ «СОВЕТСКИЙ РАЙОННЫЙ ЦЕНТР ДЛЯ НЕСОВЕРШЕННОЛЕТНИХ»
Ежегодно в БУ «СОВЕТСКИЙ РАЙОННЫЙ ЦЕНТР ДЛЯ НЕСОВЕРШЕННОЛЕТНИХ» проходят Дни открытых дверей.
Учитывая сложившуюся неблагоприятную санитарноэпидемиологическую обстановку, связанную с опасностью распространения коронавирусной инфекции, в 2021 году День открытых дверей был организован в виде виртуальных экскурсионных мероприятий (онлайн-туров) с демонстрацией рабочего процесса сотрудников.
Актуальная информация
1 декабря 2021 г. Всемирный день борьбы со СПИДом
Всемирный день борьбы со СПИДом (World AIDS Day) ежегодно отмечается по всему миру 1 декабря, в соответствии с решением Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) и решением Генеральной Ассамблеи ООН, принятыми в 1988 году.
Этот День стал одним из самых важных международных дней, связанных с вопросами здравоохранения и одной из ключевых возможностей повышения информированности, воздания должного памяти погибших от болезни, и возможности отметить такие достижения как расширение доступа к лечению и мерам по профилактике.
В декабре 2021 года в Ханты-Мансийском автономном округе Югре начинается месячник профилактики заболеваний нижних дыхательных путей.
Заболевания нижних дыхательный путей ежегодно занимают одно из лидирующих мест в структуре всех заболеваний населения России. Наиболее подверженная риску группа – это дети, у них 54,2% всех болезней составляют патологии органов дыхания, затем идут подростки, у которых процент респираторных патологий составляет 33,2% от всей заболеваемости, в заключении взрослые, среди этой группы процент заболеваемости составляет 13,6% процента.
Статья медицинского психолога: Откажись от никотина
Табачная зависимость – это хроническое, прогрессирующее заболевание, которое возникает из-за действия никотина как наркогенного вещества. Характеризуется патологическим влечением к курению табака и связанными с ними разнообразными последствиями табачной интоксикации нарастающей тяжести.
В Международной классификации болезней определены расстройства поведения, связанные с употреблением психоактивных веществ, включая табак.
19 ноября 2021 г. День правовой помощи детям
В этот день в 1959 году ООН принята Декларация прав ребенка. В этот же день в 1989 году была принята Конвенция о правах ребенка. Именно поэтому дата считается днем, посвященным аспектам юридической и правовой защиты детей всего мира.
Режим работы Учреждения:
Стационар круглосуточно
Приемная главного врача
тел. +7 (3462) 94-03-77
факс. +7 (3462) 94-13-06
ул. Иосифа Каролинского, 11
Отделение платных медицинских услуг
ул. Каролинского, 11
Приемный покой ул. Профсоюзов, 12/3
Взрослый корпус
+7 (3462) 94-03-78
+7 (3462) 34-70-70
Детский корпус
+7 (3462) 32-41-04
Информация о состоянии граждан на учете
Запрос информации направляется по следующим адресам
Уважаемые граждане!
В Учреждении применяются дистанционные формы работы:
Консультативные приемы амбулаторного психотерапевтического отделения (АПО) проводятся по средствам Skype. Записаться на консультацию можно по телефону +7(3462) 94-07-33.
Режим работы: в будние дни пн.- пт. с 8:00 до 18:00 (кроме сб. и вс.).
Телефон доверия +7(3462) 94-07-31.
Режим работы: в будние дни пн.- пт. с 8:00 до 18:00 (кроме сб. и вс.).
Цикл онлайн трансляций «Без Паники» пн.- пт. в 10:00 на YouTube и Instagram.
Ссылки на социальные сети:
