Исследование механизма наводороживания металла газо- и нефтепроводов

摘要

Металлоконструкции в нефтяной и газовой промышленности эксплуатируются в сложных условиях механического нагружения и воздействия коррозионных сред, что приводит к частым отказам и возможности создания аварийных ситуаций, особенно в присутствии сероводородсодержащих смесей. Основными причинами потери работоспособности стальных трубопроводных систем в присутствии сероводорода являются питтинговая коррозия, водородом индуцированное растрескивание (ВИР) и сероводородное коррозионное разрушение под напряжением. Поэтому вопросы, связанные с изучением наводороживания металла и последующего коррозионного повреждения, имеют важное научно-практическое значение и весьма актуальны для нефтегазовой отрасли. В статье приведены результаты исследования механизма наводороживания металла газо- и нефтепроводов. Предложен и обоснован механизм влияния сероводорода на катодные процессы выделения водорода иа поверхности металла, контактирующего с сероводородсодержащей средой. Определены области термодинамической стойкости сульфида железа (FeS), что позволяет интерпретировать экспериментальные результаты влияния водорода на ускорение коррозии конструкционных сталей. Выполнены аналитические расчеты возможных вариантов химического состава продуктов коррозии с разными типами сульфидов.%Metal structural elements for upstream oil and gas are typically operated under elevated mechanical loads and corrosion impacts, leading to frequent failures and potential emergencies, especially in sour environment. Pitting, hydrogen-induced cracking, and hydrogen sulphide corrosion cracking under stress - these affect pipeline efficiency most. Therefore, the issues related to metal hydrogenation and subsequent corrosion damage are believed critical, both in theory and for practical needs, and thus need to be focal for upstream oil and gas. This paper summarises research into oil and gas pipeline hydrogenation mechanism. The authors proposed and justified an underlying mechanism driving a cathodic process - a case for hydrogen affecting metal surfaces in sour environment. We have also identified a thermodynamic stability area for iron sulphide, which is believed to help us better interpret the experiments addressing hydrogen-driven structural steel corrosion acceleration. Analytical estimates enabled us to assess possible chemical composition of corrosion products under impacts of different sulphides.