Коррозия жараёнининг мохияти ва тезлиги

Газ ва нефть газлари мухитдаги коррозияланиш.
Маълумки табиий ва нефть газлари таркибида енгил фракция - метан, этан, пропан, бутан, огиррок фракциялар - пентан, гексан (буг ), гептан (буг) лар ва улардан ташкари СО₂, H₂S, H₂O, N₂ лар хам булади. Айрим холларда бу газлар аралашиамасига хаводан О₂ хам аралашиб колиши мумкин.
Бу моддалар аралашмаси металларга нисбатан анча юкори агрессивлик намоён килиб, бу сув буглари, H₂S, CO₂ газлари туфайли юзага келади. Агрессивлик ташкаридан кирадиган хаво (H₂O+ O₂ ) таъсирида янада ортади.
Газларнинг сепарацияси туфайли газлар аралашмаси таркибий кисмларга ажратилиб, хавонинг аралашишига йул куйилмайди (герметик холда сакланади). Газнинг агрессивлиги камаяди.
Агар газ таркибида H₂S булмаса, бу газ коррозион жихатдан анча хавфсиз хисобланади. Нефть газлари (йулдош газлар ) улар билан биргаликда булган нефтнинг таркибига боглик холда хам турли агрессивлик наиоён этадилар. Агар нефть таркибида H₂S булса, уз - узидан нефть билан йулдош газлар жуда агрессив аралашма хисобланади.
Йулдош газларни йигиш ва транспортировка килишда уч турдаги ;
--- Йигиш коллекторлари 100 мм:
--- босимли газ кувури 180 - 300мм:
--- босимли магистрал газ кувур 300 - 700 мм ларидан
дан фойдаланилади.
Бу газ кувурларидан фойдаланишда уларнинг ички юзаси унга коррозияланиб таъсир этувчи асосий факторлар куйидагилардан иборат:
--- газ таркибидаги H₂S концентрацияси;
--- CO₂ ва O₂ нинг микдори ;
--- газларнинг сув буглари билан туйинганлиги;
--- газ окимининг ва ташки мухитнинг температураси ;
--- газнинг умумий босими;
--- газнинг кувур ичидаги тезлиги
--- газ кувурининг кандай ва каерда ёткизилганлиги .
.Бу факторларнинг биргаликдаги таъсири остида кувурларнинг умумий коррозияси руй беради. Лекин, унинг узига хослиги шундаки, H₂S -нинг таркибидаги водород ионларинг деполяризацияси туфайли ажралиб чикувчи Н- атомлари Н₂ - ни хосил килмасдан, атомлар холда металлга сингийди, натижада водородга туйиниш ходисаси туфайли металлнинг “водородли муртлашуви “ юз беради.Бу холатнинг салбий натажалари айникса юкори босимли ( 50 - 60 кгс/ см² ) кувурларда куп кузатилади.
Агар газ таркибида нам билан биргаликда 0,005 г/ м³ ва ундан кам Н₂S булса, водород сульфидли коррозияланиш сезиларли булмайди. Аммо мухитнинг агрессивлиги Н₂S нинг парциал босимига кучли боглик. М: таркибида 0,1 г/м³ Н₂S саклаган, 65 кгс/м³ босимли газнинг коррозион активлиги нормаль босимли 6,5 г/м³Н₂S саклаган газнинг коррозион кучи билан баробардир.
Кувурдаги босимнинг ортиши СО₂, Н₂S, О₂ ва Н₂О буглари таъсирида коррозия тезлигини оширади, чунки босимнинг ортиши билан хажм бирлигига тугри келувчи агрессив моддаларнинг микдори ва кувурнинг юза бирлигига тугри келувчи агрессив модда массаси ортиб, емирилиш микёси купаяди.
Кувурлардаги Н₂S - ли коррозияга температура ва намликнинг таъсири узига хосдир. Бунда куйидагиларни эътиборга олиш керак:
--- Таркибида нам булмаган Н₂S - ли газ коррозия содир килмайди;
--- Нисбий намлиги 60 - 80 % ва Н₂S нинг концентрацияси ( 10 % - дан юкори ) булган газлар аралашмаси амалда коррозияга олиб келсада, коррозия тезлиги катта булмайди, чунки металл сиртида Ме - таркибли химоя (сульфид ) пардаси хосил булади, ва у коррозияга тускинлик килади ;
:--- Намликнинг юкорилиги (l > 80 % ) мухитнинг агрессивлигини оширади, чунки сульфид парда калинлашиб бориши билан унинг говаклиги, гидрофил хоссаси туфайли эса намни ютувчанлиги ортиб, металл сиртига Н⁺ ларнинг етишиб келиши осонлашади, окибатда коррозия тезлашади;
---температуранинг ортиши электрохимиявий жараёнларнинг кинетик конуни- ятларига асосан коррозия тезлигини оширади, аммо, бунда намликнинг металл сиртига конденсацияланишини камайишини хисобга олсак, маълум кийматдан кейин юкори температура коррозия интенсивлигини камайтиради;
Газ кувурларида конденсация туфайли содир буладиган коррозия билан биргаликда, унинг чукурликда жойлашган кисмларида нам ва Н₂S ларнинг конденсацияси туфайли пайдо булган суюкликнинг йигилиши окибатида элекиролит эритмаси таъсиридаги коррозия хам содир булади. Бу коррозияга асосан кувурларнинг пастки (чукурликда жойлашган) кисми учрайди. Шу сабабли кувурларининг ишлаш муддати 6 - 10 йилдан, 2 - 4 йилгача камаяди ва айрим холларда бу муддат 3 - 6 ойни ташкил этади.
Шуниси ахамиятлики, коррозия махсулотларнинг хосил булиши нафакат кувурларни емиради, улар кувурлар деворида йигилиб унинг кундаланг кесими юзасини камайтириб, кувурнинг битиб колиш холатигача олиб боради.
Маълум муддат ишлагандан сунг. Кувурларда газ конденсатлари йигилиб колади. Уларнинг таркиби асосан “ сувли “ ва “ углеводородли “ фазалардан иборат. Сувли фаза таркибида 1300 мг/ л гача Н₂S , эриган тузларнинг ионлари Ге ⁺² ( Са⁺², Мд⁺², SО₄^-2 ) , мавжудлиги сабабли мухитнинг рН< 4 булади. Бу мухитда Ге ^{+2 ва} SО₄^-2 ионлари:

FeS ₂ + 3,5О₂ + Н₂О = Fе⁺² + 2SО₄^-2 + 2Н⁺

реакция туфайли пайдо булади, ва мухитнинг рН=2 ч 3 гача камаяди. Куриниб турибдики “ сув - углеводород “ таркибли газ конденсати Н₂S эриганлиги сабабли коррозион жихатдан юкори активликка эга булган аралашмадир.

Умуман, бундай аралашмалардаги Н₂S нинг коррозион хусусияти ва коррозия кинетикаси, меха- низми А.Н.Фрумкин назарияси ердамида тушунтирилади. Электролит мухитидаги
Н₂S,Н⁺ + НS^-
реакция буйича хосил булган НS^- ионлари металл сиртига адсорбцияланиб Fе ( НS ) адс таркибли катализаторни хосил килади. НS^- нинг адсорбцияси металнинг адсорбцион потенциялини манфий томонга суриб, водород чикиши ута кучланишини камайтиради, яъни водородни кайтарилишини осонлаштириб катод жараени тезлигини оширади. . Анод жараени тезлигининг ортиши эса адсорбцияланган НS^--ионлари таъсири туфайли руй беради.
Эритмадаги S^-2-ионларининг эритмадаги Fе⁺² ионлари билан
Fе⁺²+S^-2FеS
хосил килиши анод эришини янада тезлаштириб юборади. Темир электроднинг кутбланиши ортиб, бу анод ва катод жараёнлари боришини осонлаштиради.
Коррозия махсулоти - FеS нинг хам коррозия механизмида катта таъсир бор. FеS билан копланган металл тез коррозияланади. Чунки, FеS соф темир ва пулатга нисбатан катод ролини уйнаб, микрогальваник элемент , яъни э.ю.к-и. =0,2 - 0,36в га тенг, прессланган FеS билан юкори минераллашган мухитдаги темир электроди + 0,2 (--0,4 ) в оралигида ишлайдиган электрохимиявий тизим хосил килади.
Темир сульфидлари ярим утказгичлик хоссасига эга булиб, электронларни узларида саклаб (ютиб) колиб, кристалл панжараси оркали, Н ⁺ ва Fе⁺² ионларнинг диффузиясига йул куймайди. Темир сульфидларининг металл сиртида водородли ута кучланишини камайтириши шу хусусияти билан тушунтирилади.
Металл сиртида хосил буладиган сульфид пардаларининг таркиби ва тузилиши айни мухитдаги Н₂S нинг парциал микдорига богликдир. Унга кура :
а) паст концентрацияли шароитда хосил булувчи сульфид пардаси асосан FеS₂ ( маркази еки пирит) “тролит “ еки кисман “ кансит ” Fе₉S ₈ дан иборат булади.
Тролит ва FеS₂ ларнинг кристалл панжараси унчалик куп булмаган “ деффект “ лардан иборат булиб, Fе⁺² ионларнинг бу парда оркали диффузияси минималь тезлик билан боради ;
b ) Н₂S нинг парциал микдори ортиши билан парда таркибида канситнинг улуши ортади. Кансит мукаммал кристалл панжарага эга булмагани учун Fе⁺² ионлари диффузиясига тускинлик кила олмайди, унинг хосил булиши билан Fe₊₂ ионларининг диффузияси енгиллашиб, металл коррозияси кучаяди.
в) Н₂S нинг юкори концентрациясида бир вактда уччала FеS₂ пирит, тролит - FеS ва кансит - Fе₉ S₈ лар хосил булади. Бунинг окибатида доимий юкори тезликда коррозия жараени боради.
Демак, водородсульфидли коррозияланиш махсулотлари металл сиртини “ пардалаш “ хоссасига эга булиб, бу парда электрод жараени кинетикасига таъсир этади. Маълум шароитларда металл сиртида юкори “ тусиш “ хоссасига эга парда хосил булади ва металлнинг емирилиш тезлигини кескин камайтириб юборади. Бу холат металлнинг пассивланишига тугри келади.
[HS^-]=10^-2  10^-1 моль ва U=0,10-0,17 в да
анод поляризация эгри чизигида жуда кичик колдик ток ( г) кийматига эга булган холат юзага келади.
Хулоса шундайки ,номукаммал (говак) тузилишли сульфид пардалар турли даражада “ тускинлик” килиш (эранлаш ) хоссасига эга булиб, бу жараёнда тезликни белгиловчи асосий фактор заряднинг кучишигина булмай, балки Н₂S нинг диссоцияланишида хосил булган ионлар билан таъсирлашувчи Fe⁺² ионларининг эритма ичидан металл юзасига диффузияси, яъни масса алмашинуви хам хисобланади.