Что такое коррозия и каковы причины ее возникновения?

БЕТ НИЛСЕН:
Здравствуйте и добро пожаловать на серию «Задай вопрос Swagelok»! Меня зовут Бет Нилсен, и сегодня у нас в гостях Бадди Дэмм, старший научный сотрудник Swagelok по металловедению. Сегодня мы поговорим о коррозии на морских нефтегазовых установках. Бадди, можешь рассказать нам об этом процессе и что его вызывает?

БАДДИ ДЭММ:
Коррозия возникает в результате так называемой электрохимической реакции, когда электроны выходят из металла, а сам металл вступает в химическую реакцию. Ученые-коррозионисты описывают это как две различные реакции окисления-восстановления. Когда металл теряет часть своих электронов под воздействием окружающей среды — коррозионной среды — это называется окислением. Затем электроны переносятся через металл в определенную локальную, расположенную недалеко среду и вступают в реакцию, называемую реакцией восстановления. Такое сочетание называется окислительно-восстановительной или восстановительно-окислительной реакцией.

В чистом виде результатом коррозии является расход материала; другими словами, вы расходуете металл. Это может привести к истончению стенок и, как следствие, потере герметичности, а также к точечной коррозии, растрескиванию или щелевой коррозии — и всем остальным повреждениям, которые могут привести к снижению механических характеристик.

БЕТ НИЛСЕН:
Тогда объясни мне, какие проблемы с коррозией характерны для морских платформ?

БАДДИ ДЭММ:
Что ж, в морских условиях мы имеем дело с определенными типами коррозии. И удобно разделить ее на два разных типа. Существует коррозия под воздействием внешних и внутренних факторов. Первый тип коррозии возникает из-за нахождения компонентов в морской среде. Это соленая вода и морские брызги. Есть также элементы и соединения, образующиеся в процессе добычи углеводородов на платформе, которые могут вызывать коррозию.

В такой среде возможно чередование влажных и сухих циклов. Когда что-то намокает, у такого вещества появляется свойство разбавления. Но затем, по мере испарения воды, концентрация коррозионных элементов и соединений или ионов в жидкости увеличивается, и среда становится более агрессивной. Кроме того, есть вероятность, что может возникнуть фрикционная коррозия (фреттинг) в случае, когда два элемента трутся друг о друга и при этом наблюдается некоторый износ. Но коррозионная среда ускорит этот процесс.

Кроме того, можно получить циклическую нагрузку на элементы системы из-за вибрации или раскачивания самой платформы, и такая циклическая нагрузка приведет к усталости. А будучи в коррозионной среде, усталость может ускориться из-за коррозии, что называется коррозионной усталостью.

БЕТ НИЛСЕН:
Хорошо. А как насчет коррозии от внутренних факторов?

БАДДИ ДЭММ:
Итак, мы извлекаем углеводороды из земли. В скважинах может содержаться очень широкий спектр химических соединений, и каждое из них может быть разным. Но соединения могут содержать сероводород или углекислый газ; они могут быть очень кислыми. В более глубоких скважинах температура и давление выше, получается более агрессивная среда. Не забываем также, что мы изолируем давление в этих скважинах, поскольку они извлекают сырье из геологических пород. Таким образом, сочетание напряжений, возникающих от давления в такой сложной среде, приводит к образованию трещин под воздействием окружающей среды.

БЕТ НИЛСЕН:
Замечательно. Благодарю за полезный обзор. Спасибо за участие в нашем разговоре!