автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.14, диссертация на тему:Коррозионно-механическая стойкость алюминиевых сплавов в условиях эксплуатации промысловых трубопроводных систем на сероводородсодержащих нефтяных месторождениях

ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ НЕФТИ И ГАЗА им. К.М.Губкина

На правах рукописи

ШУМАДА ВИКТОР МИХАЙЛОВИЧ

УДК 620.197: 669.715

КОРРОШОННО-МЕХАНИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ АЛХЖЕМЕВЫХ СПЛАВОВ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ НА СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ

Специальность 05.17.14 - Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1Э91

' У I

' • У •; /

4 -л ч / О Л

Работа выполнена на кафедре "Металловедения и неметаллических материалов" Государственной академии нефти и газа им. И.И.Губкина

Научные руководители:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор СААКИЯН Л.С. кандидат технических наук, доцент ЕФРЕМОВ А.П.

доктор технических наук, профессор ГУРШЧ Л.Я. кандидат технических наук, доцент КЯОЧКСБ В.И. ВНИИНефтемаш

Защита состоится "26 " МО. Я 1992 г. в 4P часов на заседании специализированного СоветаД 053.27.13 в Государственной академии нефти и газа им. И.М.1убкина по адресу: 117296, Москва, Ленинский проспект, 65, ауд. 202

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственной академии нефти и газа им. И.М.Губкина.

Автореферат разослан "2.4" (ХПрелЯ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук,

доцент ~)г¥4~Зорин Е.Е.

/

общая характеристика работы

Актуальность работы. Одним из наиболее ответственных элементов нефтепромыслового оборудования являются транспортные трубопроводные системы, в частности, подземные - насосно-компрессорныв трубы и наземные - промысловые трубопроводы. Срок службы стальных трубопроводных систем на сероводородсодержащих месторождениях во многих случаях приблизительно на порядок ниже нормативного. Недостаточная эффективность существующих методов защиты оборудования от коррозионно-механического разрушения в условиях воздействия высокоминерализованных водо-нефтяных сред, содержащих Я^ и СО2 требует разработки более совершенных методов защиты для этих условий. Весьма перспективным является применение алюминиевых сплавов в качестве конструкционных материалов для трубопроводных систем на сероводородсодержащих месторождениях, однако влияние высокой минера-лизованости технологических сред на развитие локальной коррозии ограничивает область их применения. Известно, что в качестве противокоррозионной защиты от местной коррозии может быть использовано плакирование алюминиевых сплавов. Данные об эффективности защитного действия плакирующего слоя на алюминиевых сплавах при комплексном воздействии внешних факторов , СО2, Т) в настоящее время отсутствуют. Поэтому исследование коррозионного и коррозионно-механического поведения плакированных алюминиевых сплавов в высокоминерализованных водо-нейтяных средах, содержащих сероводород и углекислый газ, применительно к условиям эксплуатации транспортных трубопроводных систем на сероводородсодержащих нефтяных месторождениях имеет научное и практическое значение.

Целью работы является исследование и выбор плакированных алюминиевых сплавов для транспортных трубопроводных систем, обеспечивающих их длительную эксплуатацию на сероводородсодержащих не-

фтяных месторождениях.

Дяя достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучение комплексного влияния коррозионно-активных факторов » Рсо2 . Т) на коррозионное и коррозионно-мэхани-ческое разрушение плакированных алюминиевых сплавов в присутствии сероводорода.

2. Выявление природы замедляющего действия сероводорода на коррозионное поведение алюминиевых сплавов.

3. Определение стойкости плакированных алюминиевых сплавов против коррозионно-механического разрушения в минерализованных се-роводородсодержащих средах.

4. Разработка рекомендаций и апробация их путем проведения промышленных испытаний внутрипромыслового трубопровода и колонны насосно-компрессорных труб из плакированных алюминиевых сплавов.

Настоящая работа выполнена в соответствии с "Программой научно-исследовательских работ по отработке технологии производства и выбору материалов труб из коррозионно-стойких алюминиевых сплавов, обеспечивающих их длительную эксплуатацию в агрессивных средах месторождений", утвержденной Миннефтепромом.

Научная новизна

1. Установлено замедляющее воздействие сероводорода на коррозионное разрушение алюминиевых сплавов, эффективность которого возрастает с повышением парциального давления сероводорода. Предложено объяснение этого явления, основанное на закреплении ионных связей алюминия за счет внедрения сульфид-ионов из раствора в кристаллическую решетку окисной пленки.

2. Показана высокая эффективность защитного действия плакирующих металлов АЦпл и АД35 от коррозионно-механического разрубе-

ния сплавов АМгЗс и Д16Т соответственно и установлено, что защитный эффект основан на:

- значительной разности стационарных потенциалов плакирующих и основных металлов;

- существенно меньшей анодной поляризации плакирующего.материала по сравнению с катодной поляризацией основы;

- превышением тока протекторной защиты над величиной диффузионного тока;

- образовании нерастворимых продуктов коррозии, обеспечивающих диффузионный контроль.

Практическая ценность

1. Выявлена эффективность алектрохимической защиты материала основы (№30 и Д16Т) от коррозионных поражений плакирующими сплавами (АЦпл и АД35 соответственно) при эксплуатации в внсокоми-нерапизованных водо-нефтяных средах, содержащих и СС^.

2. Изучена кинетика коррозионных потерь плакированных сплавов АМгЗс и Д16Т в условиях совместного воздействия внешних факторов, характерных для нефтяных сероводородсодержащих месторождений, что послужило основанием прогнозировать эффективность применения в этих условиях плакированных алюминиевых труб.

3. Промышленные испытания труб (внутрипромысловых и НКГ) из плакированных алюминиевых сплавов подтвердили результаты лабораторных исследований и показали эффективность использования сварных прямошовных труб из сплава АМгЗс, плакированного с двух сторон АЦпл при транспортировке высокоминерализованных водо-кефтяных сред, содержащих сероводород и углекислый газ. Заключением межведомственной комиссии рекомендованы для серийного производства сварные прямошовные трубы из сплава АлгЗс, плакированного с двух

сторон сплавом АЦпл.

Апробация -работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на: ХХШ заседании семинара "Теория и практика повышения износо- и коррозионной стойкости газотермических, электролитических и композиционных покрытий методами термической или химико-термической обработки", Ивано-Франковск, 1990 г.; всесоюзной конференции "Проблемы развития нефтегазового комплекса страны", пос. Красный Курган, 1991 г.; УШ-ой региональной научно-технической конференции, Новый Уренгой, 1991 г.; всесоюзном совещании "Проблемы защиты от коррозии нефтегазопромыслового оборудования", Смоленск, 1991 г.; 1У республиканской научно-технической конференции "Повышение надежности и долговечности машин и сооружений", ■ Одесса, 1991 г.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано семь печатных работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы из наименований и приложения. Основной материал изложен на 128 страницах, включая <2.4 рисунков и 8 таблиц, приложение на ^ страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ■

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой проблемы, сформулированы цель и задачи исследований, изложены основные научные и прикладные результаты, положения, вынесенные на защиту.

В первой главе дается анализ условий эксплуатации насосно-компрессорных труб и промысловых трубопроводов. Отмечаете!, что в результате воздействия коррозионно-агрессивных компонентов промысловых нефтяных сред ("хлор-ионов, сероводорода, углекислого газа), повышенных температур и давлений, механических нагрузок происходит усиленное коррозионно-глеханическое разрушение стальных трубопроводных систем. На последней стадии эксплуатации продуктивных пластов в результате использования вторичных методов добычи происходит дальнейшее увеличение агрессивности эксплуатационных сред.

Изложены особенности воздействия кислых газов и СО2 на

коррозию стальных конструкций, влияния гетерогенности добываемой продукции, наличия депассиваторов в водной фазе. Крайне неудовлетворительные сроки эксплуатации трубопроводных систем в усложненных условиях нефтяных месторождений побуждают к разработке мер для увеличения долговечности труб.

Анализ результатов лабораторных испытаний алюминиевых сплавов и опытно-промышленного использования алюминиевых сплавов для ЛБТ, НКГ и промысловых трубопроводов показал высокую коррозионную стойкость алюминиевых сплавов против воздействия сероводорода. Однако в высокоминерализованной среде применение алюминиевых сплавов без противокоррозионной защиты имеет существенное ограничение вследствие возникновения усиленной местной коррозии. Показано, что эффективным средством против локальной коррозии алюминиевых сплавов может служить плакирование и приведен анализ факторов, обеспечивающих протекторное действие плакирующего слоя. Установлено отсутствие литературных данных об эффективной защите алюминиевых сплавов плакированием в условиях, характерных для эксплуатации транспортных трубопроводных систем на сероводородсодержагцих нефтяных месторождениях, что послужило основанием для постановки настоящей работы.

Вторая глава посвящена методическим вопросам. Обоснован выбор сплавов и форма образцов для экспериментальных исследований. Так, ввиду применения при монтаже внутрипрошсловых трубопроводов сварки в качестве материала основы для нефтепроводных труб использовался свариваемый сплав АМгЗс (система - Мд) высокой коррозионной стойкости и среднего уровня прочности. В качестве двухстороннего защитного (плакирующего} слоя использовались сплавы с цинком АЦпл и АЦ35. Технология изготовления труб включает формовку листовой ленты в трубную заготовку, радиочастотную сварку в осевом направлении трубы кромок заготовки, листовой полуфабрикат получен совместной прокаткой слоистых пакетов из сшгава АМгЗс и отакиров-ки АЦпл. Применительно к НКТ в качестве основы использовался сплав Д16Т, для внутренней плакировки труб - АД35, трубы изготавливались совместным прессованием комбинированной заготовки. Показатели сплавов АлйгЗс и Д16Т по химическому составу и механическим свойствам соответствовали значениям ГОСТ 4784 - 77.

Применительно к промысловым трубопроводам в испытаниях использовались плоские образцы, црименитально к НКТ - кольцевые образцы, вырезанные из натурных труб, отличия в форме образцов объясняются различным состоянием полуфабриката для изготовления труб. Испытания проводились на плакированных сплавах АМгЗс и Д16Т.

Кроме перечисленных сплавов, рассматривалась возможность использования высокопрочных сплавов 1915, 1955, однако методические опыты в модельных средах, содержащих Н2& > Ср£, 01 показали их повышенную чувствительность к расслаивающей"коррозии, поэтому эти сплавы дальнейшим испытаниям не подвергались.

При разработке методики исследований мы стремились максимально приблизить условия коррозионных испытаний к реальным условиям промышленной эксплуатации труб. С учетом этого требования лабораторные испытания проводились в условиях комплексного воздей-

ствия коррозионных факторов в широком диапазоне их изменения. Учитывая большое количество внешних факторов и возможность га взаимодействий, был использован статистический метод планирования многофакторного эксперимента. Из анализа априорной информации промысловой практики эксплуатации транспортных трубопроводов были определены переменные факторы в планируемом эксперименте и уровни их

варьирования, которые приведены в таблице!.

Таблица 1

$ 1 КТПРН Уровни варьирования

Кодовые Интервалы

Наименова- Размер- Кодовые обозначения -1 0 +1 варьирова-

ние ность Натуральные ния

Концентрация МмС г/л Х1 30 100 170 70

Парциальное давление СО2 МПа н 0 0,5 1,0 0,5

Температура среды °С ч 20 45 70 25

В качестве экспериментального плана был выбран близкий к Д-оптимальному план Хартли, состоящий из 11 опытов. Величина функции отклика - скорость коррозии определялась гравиметрическим способом как среднее значение результатов испытаний не менее 3 образцов на точку, а для математического описания выходного параметра использована модель в виде полинома второго порядка.

Проверка гипотезы об адекватности полученных уравнений регрессии производилась по.Р - критерию при уровне значимости 0,05, а проверка значимости коэффициентов уравнений - путем построения для них доверительных интервалов.

Для реализации условий коррозионных испытаний использовались

—? ч

автоклавные установки с рабочим объемом 10 м . Бежим перемешивания модельных сред осуществлялся автоматически электромагнитными мешалками. В процессе эксперимента велась регистрация и регулирование температуры среды, рабочего давления, брались пробы для определения рН раствора и содержания в нем Лов . После герметизации системы раствор деаэрировался в течение часа азотом, скорость

о

его подачи 0,5 - 1,0 дм /мин.

В коррозионных испытаниях на постоянном уровне поддерживались парциальное давление сероводорода - 1,5 МПа, общее давление в системе - 5,0 МПа. Испытания проводились в двухфазной среде углеводород - электролит при соотношении фаз 3 : 7 соответственно,в качестве углеводородной фазы использовался бензин А-72. Общая продолжительность испытаний составляла 720 часов, в пределах всего срока испытаний определялась кинетика коррозионных потерь.

Фазовый состав продуктов коррозии после коррозионных испытаний определяли с помощью рентгеновского дифрактометра ДРОН-3 при Сцк± - излучении, идентификация дифрактограмм осуществлялась при помощи ПЭВМ с использованием картотеки А6'ТМ~; параллельно продукты коррозии в порошкообразном состоянии идентифицировались по характеристикам дифференциально-термического анализа, выполненного на "Дериватографе".

Испытания на коррозионное растрескивание проводились методом заданной деформации с использованием С-образннх и плоских образцов. Напряженное состояние создавалось в С-образных образцах - растяжной шпилькой, в плоских - в специальных скобах по' четырэхточечной схеме изгиба. Расчетные напряжения в плакирующем слое состадяли С,9

Лосле коррозионных испытании а се^оводородсодержащем растворе оценивалось содержание водорода в аломинил методом вакуум-ппав-яепия при помощи автоматического прибора флрмы "¿ЕСО " и вакуум-

- и -

нагрева. Поляризационные измерения проводились на лотенциостате марки П-5848 в потенцдодина^шческом режиме при скорости развертки 2 мВ/с, в качестве электрода сравнения применялся хлор-серебряный электрод. Поляризационные диаграммы Эванса системы основа - плакирующий слой строились по данным поляризационных измерений с использованием коммутационного устройства.

В третьей главе приведены результаты исследования коррозион-но-механического поведения плакированных алюминиевых сплавов в минерализованных водо-нефтяных средах, содержащих сероводород и углекислый газ.

Кинетические зависимости коррозионных потерь плакированных АМгЗс и Д16Т при испытаниях в автоклаве свидетельствуют, что во всех испытаршях, проведенных согласно матрицы планирования, происходит замедление скорости коррозионного разрушения, что характерно при образовании на корродирующей поверхности нерастворимых продуктов коррозии, накладывающих диффузионные ограничения развитию коррозионных процессов.

На основании статистической обработки данных эксперимента получены уравнения регрессии:

сплав АМгЗс. плакированный АЩи У = 0,158 + 0,02 X-l + 0,006 Х2 + 0,042 Х3 - 0,022 Х§ ,

сплав АМгЗс. плакированный АД35 У = 0,192 + 0,027 Х1 + 0,008 Х2 + 0,082 Хд - 0,015 х\ - 0,049 Х§,

сплав Д16Т. плакированный АД35 У = 0,079 + 0,j009 Xj_ + 0,005 Х2 + 0,021 Xg - 0,006 Х^ - 0,013 Х§, где, У - скорость коррозии плакирующего слоя при продолжительности испытаний 720 часов, г/м^ ч. Кодовые обозначения факторов эксперимента и зфоени их варьирования приведены в таблице на с. 9 .

Анализ уравнений показывает, что все переменнее факторы в

Рис.1. Влияние температуры и концентрации /&10£ в электролите на скорость коррозии сплава АМгЗс, плакированного АЦпл.

Парциальное давление СО? - 1,0 МПа, - 1,5 МПа.

исследованном интервале изменения их уровня приводят к росту скорости коррозии. Наибольшее влияние на скорость коррозии исследованных плакированных сплавов оказывает температура коррозионной среды, в меньшей степени влияет концентрация Na.CC , а парциальное давление С0£ оказывает незначительное воздействие. Так, например, скорость коррозии сплава АМгЗс, плакированного АЦпл при повышении температуры от 20°С до 70°С возрастает приблизительно в 1,7 раз, при увеличении концентрации N<1(1 от 30 г/л до 170 г/л увеличение скорости коррозии составляет 1,3 раз (рис.1}. При варьировании парциального давления СО2 от 0 до 1,0 МПа скорость коррозии увеличивается лишь в 1,1 раз.

Влияние температуры на усиление коррозионных процессов объясняется повышением реакционной способности системы металл - электролит, замедление роста скорости коррозии при температуре выше 60°С вероятно связано с уплотнением защитной окисной пленки.

Увеличение концентрации N001 в растворе приводит наряду с ростом скорости коррозии к более равномерному характеру поражения поверхности. Присутствие хлоридов в коррозионной среде сказывается на возникновении и усилении лояльной коррозии алюминия. Как показали наблюдения за развитием коррозионного разрушения, зарождение локальных поражений происходит не по всей поверхности алюминия одновременно, а только в отдельных местах деструкций в окисной пленке, обладающих минимальным уровнем энергии активации, к которым относятся выход дислокаций, места примесных включений в пленке и др. 3 этих местах происходит разрушение окисной пленки алюминия за счет перехода нерастворимой формы алюминия (оксид) в растворл-мую -(хлорид) и образование питтинга. Увеличение концентрации Nq.CC в растворе приводит к смещению в область отрицательных значений величины стационарного потенциала плакированных алюминиевых сплавов и критического потенциала питтингообразэвания, что спооо-

бствует повышению возможности образования локальных поражений и,

как следствие, увеличению их числа, снижению дифференциации потен»

циала на корродирующей поверхности и более равномерному ее поражению.

Влияние углекислого газа на усиление коррозионного процесса плакированных алюминиевых сплавов связано,- в основном, с небольшим понижением рН среды, которое^ однако, не выводит алюминий из области пассивности.

Как известно, при воздействии на стальные конструкции влажный сероводород значительно интенсифицирует коррозионный процесс, однако на алюминиевые ставы его влияние имеет противоположный характер (табл.2) , т.е. сероводород оказывает своеобразное пассивирующее воздействие на сплавы алюминия, кроме того сероводород способствует равномерности коррозионных поражений. Мы предполагаем следующее объяснение такому воздействию сероводорода. За счет наличия в растворе сероводорода сульфид-иона, являющегося эффективным окислителем, происходит закрепление связей-иона в местах де-

струкционных нарушений оксидного слоя, тем самым уменьшается интенсивность перевода Ж в растворимое соединение - разрушения защитной окисноЯ пленки. 3 присутствии хлор-ионов, уменьшающих потенциальный барьер энергии активации разрушения окисной пленки может иметь место замещение ионов кислорода в оксидном слое не только хлор-ионами, но и ионами серы, что приводит к повышению защитной способности окисного слоя и ее выравниванию по корродирующей поверхности. Облагораживание потенциала алюминиевых сплавов при наличии сероводорода-на 30 - 40 мВ свидетельствует о повышении защитных свойств оксидного слоя. Возможно участие сероводорода также непосредственно и в электродных процессах, например с образованием промежуточных комплексных соединений.

Таблица 2

Влияние содержания И2В на скорость коррозии плакированных алюминиевых сплавов

Плакирующий слой Сплав Скорость коррозии при парциальном давлении , МПа

основы 0 0,8 1,5

АДпл АМгЗс 0.1843 1,21 0.1645 1,08 0.1523 1.0

АД35 АМгЗс 0.2305 1,25 - ф,1844 1,0

АД 35 Д16Т 0.1030 1,38 О.Р880 1,18 0.0746 1,0

В числителе - абсолютное значение скорости коррозии, г/м^- ч при

экспозиции образцов 720 часов. В знаменателе - относительный показатель скорости коррозии, равный 1,0 при парциальном давлении =1,5 МПа.

Результаты исследования продуктов коррозии, электрохимические , металлографические и другие исследования позволяют объяснить указанные особенности коррозионного поведения исследованных сплавов.

Согласно рентгенофазового анализа преобладающей фазой в продуктах коррозии, образованных в растворах, содержащих No.ce является гидроокись алюминия - бемит, образующаяся в результате гидролиза соли алюминия (о#£ССз). На основании дифференциально-термического анализа можно сделать вывод о недостаточных защитных свойствах образующейся гидроокиси, что согласуется с неполным торможением коррозионных процессов.

На основании электрохимических исследований по уменьшению скорости анодного растворения исследованные сплавы можно'разместить в следующей последовательности: АЛгЗс, АДпл, АД35. С увеличе-

-(/ , мВ(Х.С.Э.)

Концентрация 1ГаС£ в электролите: 1,2-30 г/л,

Концентрация 1/аССв электролите: 1,2-30 г/л,

3,4 - 170 г/л.

<5;

Рис.2. Поляризационные диаграммы системы основа - плакирующий слой

а) АМгЗс (1,3) - АЦпл (2,4),

б) Д16Т (1,3) - АД35 (2,4).

нием концентрации JVa.Ce происходит увеличение скорости анодной реакции, при этом для всех исследованных сплавов характерно раз-благораживание их стационарного потенциала. Поляризационные диаграммы системы основа - плакирующий слой {рис.2) свидетельствуют о катодном контроле электрохимических коррозионных процессов, а также об очень важном качестве протектора - плакировки -незначительной анодной поляризации, вследствие чего компромиссный потенциал системы находится на уровне стационарного потенциала плакирующего слоя, что позволяет вывести основной металл из состояния питтингообразо-вания. Установлено, что исследованные плакирующие слои обладают радиусом дальнодействия протекторной защиты не менее 30 мм. Исследования образцов после коррозионных испытаний показали, что до практически полного разрушения плакирующего слоя не наблюдалось зарождения коррозионных поражений металла основы, что свидетельствует об эффективном протекторном действии защитных покрытий АЦпл и АД35 для металлов основы АМгЗс и Д16Т соответственно. Эти данные коррелируют с электрохимическими измерениями - защитный ток больше диффузионного.

Испытания исследованных плакированных сплавов на коррозионное растрескивание в высокоминэрализованных средах, содержащих сероводород и углекислый газ, показали, что при всех условиях испытаний на коррозионное растрескивание разрушения и появления трещин образцов не наблюдалось. Исследования коррозионно-механического поведения зоны сварного шва, путем создания в ней максимальных напряжений показали их устойчивость к коррозионному разрушению. Из этого следует, что плакирующий слой оказывает эффективное защитное воздействие не- только на основной металл, но и на околошовную зону, что обеспечивается достаточны:.', дальнодействием защиты плакирующих сплавов.

Как показали результаты исследований по определению измене-

Таблица *3

Влияние коррозионных сред на механические свойства плакированного Д16Т

Состояние мате- Предел Предел Относительное Содержание водорода, см3/100 г

риала прочности, ба , МПа текучести, <5^2 , МПа удлинение, * , % Полное Диффузионно-подвижный

Исходный 440 375 10,5 0 - 0,7 0

После выдержки в среде:30 г/л 17а01, 445 320 7,6 0.5 - 1.6 0.3 - 0.9

1,0 >Ша С02, 1,5 МПа Нг& ,20°С 438 368 9,2 0 - 0,8 0 - 0,1

После выдержки в среде :170г/л ШС?., 1,0 МПа С02, 1,5 'ЛТа Н2$, 70°С 426 432 313 356 7,9 9,8 — —

В числителе данные после коррозионных испытаний.

В знаменателе - после дополнительной выдержки на воздухе.

ния механических свойств и содержания водорода в испытуемых сплавах (табл.3) после экспозиции опытных образцов в автоклаве в результате коррозионного воздействия модельных сред происходит некоторое понижение пластических свойств, связанное с наличием диффузионно-подвижного водорода, при этом прочностные показатели сохраняются на прежнем уровне. По окончании воздействия коррозионной среды происходит восстановление пластических сеойств сплавов, коррелирующее с потерей диффузионно-подвижного водорода.

Как было установлено, кинетическая зависимость коррозионных потерь представляется степенной функцией, которая в логарифмических координатах имеет вид прямой линии, что позволяет прогнозировать долговечность защитного действия плакирующего слоя путем экстраполяции кинетической прямой на время, превышающее продолжительность испытаний. Полученная прогнозная оценка коррозионного поведения исследованных плакированных сплавов свидетельствует об их высокой коррозионной стойкости, обеспечивающей срок службы нефтепромысловых труб из плакированных алюминиевых сплавов близкий к требуемому нормативному.

В четвертой главе приведены результаты опытно-промышленного испытания плакированных алюминиевых сплавов в качестве конструкционных материалов для нефтепромысловых труб и изложены рекомендации по их использованию.

Более высокая эффективность сплава АЦпл по сравнению с АД35 при защите АМгЗс в жестких условиях испытаний явилась основанием выдачи рекомендации промышленного использования промысловых трубопроводов, изготовленных из сплава АМгЗс с плакировкой АЦпл.

Для промышленной апробации плакированных алюминиевых сплавов на 33-й скважине Якушкинского месторождения объединения "Куйбышев-нефть" была смонтирована выкидная линия протяженностью 1140 м из сьарных прямошовных труб диаметром 110 мм с толщиной стенки 4 мм

из сплава АМгЗс, плакированного с двух сторон АДпл толщиной 0,14 мм.

Исследование внутренней поверхности плакированных труб после промышленных испытаний показали высокую эффективность защитного действия плакирующего слоя и подтвердили результаты лабораторных исследований. На поверхности плакировки были обнаружены лишь мелкие питтинги глубиной до 0,05 мм, а в нижней части трубы - несколько более крупные - глубиной до 0,06 мм, т.е. максимальная глубина поражений сосредоточена в пределах толщины плакирующего слоя. На основании лабораторных и промышленных испытаний межведомственной комиссией было сделано заключение о том, что представленные плакированные трубы удовлетворяют предъявляемым требованиям по коррозионной стойкости и рекомендуются для серийного производства.

основные вывода

1. Изучено влияние плакирозки на скорость и характер коррозионного разрушения алюминиевых сплавов АМгЗс и Д16Т применительно к условиям эксплуатации промысловых трубопроводов и насосно-комп-рессорных труб сероводородсодержащих нефтяных месторождений и показано, что в высокоминерализованных сероводородсодержащих средах в интервале исследованных температур до 70°С сплав АМгЗс эффективно защищается плакировкой АЦпл, а сплав Д16Т - плакировкой АД35.

2. Установлено, что высокая эффективность защитного действия плакирующих металлов АЦпл и АД35 на указанных сплавах основа-^ но на: значительной разности стационарных потенциалов плакирующих и основных металлов; существенно меньшей анодной поляризации плакирующего материала по сравнению с катодной поляризацией основы; превышении тока протекторной защиты над величиной диффузионного тока; образовании нерастворимых продуктов коррозии, обеспечивающих диффузионный контроль.

3. Наибольшее влияние из исследованных факторов (температура, концентрация 1/асс , углекислый газ) на увеличение скорости коррозии оказывает температура, причем интенсификация скорости коррозии уменьшается при температуре выше 50 - 60°С, что связано с уплотнением защитной окисной пленки.

4. Увеличение концентрации ионов хлора в растворе приводит к сдвигу в отрицательную область стационарного потенциала сплава и критического потенциала питтингообразования, что способствует ускорению анодного растворения сплава и увеличению числа локальных поражений и, как следствие, к снижению дифференциации потенциала по поверхности корродирующего металла и более равномерному ее поражению.

5. Повышение парциального давления углекислого газа в высокоминерализованной сероводородсодержащей среде мало сказывается на увеличении скорости коррозии исследованных сплавов, что объясняется его незначительным влиянием на понижение рН среды.

6. Сероводород оказывает замедляющее воздействие на скорость коррозии алюминиепчх сплавов, что нами связывается с внедрением сульфид-ионов из раотвора в кристаллическую решетку окисной пленки, закреплением ионных связей алюминия и уменьшением возможности перевода алюминия в растворимое соединение.

7. Коррозионно-механические испытания алюминиевых сплавов в высокоминерализованных сероводородсодержащих средах под напряжением 0,9^0» в течение 720 часов не вызвали образования трещин, растрескивания, а также изменения пластичности и прочности сшавов в связи с -отсутствием в них связанного водорода, что было подтверждено испытаниями на наводороживание.

8. На основании результатов лабораторных исследований к с учетом промышленной апробации осуществлен прогноз долговечности'

плакирующих слоев АДпл и АД35 на сплавах АМгЗс и Д16Т соответственно, оказавшийся близким к нормативному.

9. Промышленные испытания опытного участка выкидной линии протяженностью 1140 м из скважины 33 Якушкинского месторождения объединения "Куйбышевнефть". смонтированного из плакированных сварных прямошовных труб показали их соответствие предъявленным требованиям и бшш рекомендованы для серийного производства.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Саакиян Л.С..Ефремов А.П..Капустник А.И.,Шумада В.М. Повышение коррозиокно-механической прочности муфт легкосплавных насосно-компрессорных труб //Тез. докл. на ХХШ семинаре по защитным и восстановительным покрытиям,- Ивано-Франковск, 1990,- с.313.

2. Шумада ¿.А. Иснользование плакированных алюминиевых сплавов в нефтепромысловых системах для транспорта нефтяных сероводо-родсодержащих сред // Проблемы развития нефтегазового комплекса страны: Тез. докл. Всесоюзной конкуренции. - пос. Красный Курган, 1991. - с.133.

3. Саакиян Л.С. .Ефремов А.II. .¡иумада В.М. Применение плакированных алюминиевых сплавов в качестве конструкционных материалов внутрипромысловых трубопроводов для минерализованных нефтяных сред при наличии сероводорода // Тез. докл. УЫ региональной научно-технической конференции. - Новый Уренгой, 1391.

4. Саакиян Л.С.,Ефремов А.П..Соболева И.А.,1иуледа В.лЗ. Особенности коррозионного поведения алюминиевых сплавов в минерализованных сероводородсодержащих средах // Проблемы защиты от коррозии нефтегазопромыслового оборудования: Тез. докл. Всесоюзного совещания. - Смоленск, 1991. - с. 19.

5. Саакиян Л.С. .Ефремов А.II. .Соболева Л.А.,Шумада Б.М. Кор-

розионное и ксррозионно-механическое поведение плакированного сплава Д16Т в сероводородсодержащих двухфазных минерализованных средах // ИС "Научно-технические достижения и передовой ошт, рекомендуемые для внедрения в нефтяной промышленности". - М.: ВНИИОЭНГ, 1991. - Вып.9. - с.40.

6. Саакиян Л.С. .Ефремов А.ТТ. .Соболева И.А. ,Шумэда В.М. Плакирование алюминиевых сплавов для повышения их коррозионной стойкости в нефтяных сероводородсодержащих средах // Повышение надежности и долговечности машин и сооружений: Тез. докл. 1У республиканской научно-технической конференции. - Одесса, 1991. - с. 67.

7. Саакиян Л.С.,Ефремов А.П..Соболева И.А.,Каган 1.0.,¡Думала В.М. Перспективы применения плакированного алюминиевого сплава для внутрипромысловых трубопроводов // Нефтяная промышленность. Экспресс-информация. Сер. "Защита от коррозии и охрана окружающей среды". - М.: ВНИИОЭНГ, 1991. - Вып.12. - с.11.

/