Механизмы коррозии и методы ингибиторной защиты оборудования нефтегазовой отрасли
Authors: Александр Сергеевич Ходус , Петр Владимирович Бурков 
Published: December 2024

В данной статье рассматриваются актуальные проблемы коррозии оборудования в нефтегазовой отрасли и методы ее предотвращения. Коррозия является одной из главных причин преждевременного выхода из строя трубопроводов, резервуаров и другого оборудования, что приводит к значительным экономическим потерям и экологическим рискам. По оценкам экспертов, ежегодные потери от коррозии в мировой нефтегазовой индустрии достигают 128,035 млрд рублей. В работе проведен глубокий анализ механизмов коррозионных процессов, протекающих в различных условиях эксплуатации нефтегазового оборудования. Рассмотрено влияние таких факторов, как температура, давление, химический состав транспортируемых сред, наличие CO2, H2S и других агрессивных компонентов. Особое внимание уделено углекислотной коррозии, которая является преобладающим видом разрушения сталей в нефтегазовой отрасли. Показано, что скорость углекислотной коррозии низколегированных сталей может достигать 10–12 мм/год при температуре 80 °С и парциальном давлении CO2 0,5 МПа. Для защиты оборудования от коррозии предложен комплексный подход, включающий оптимизацию технологических параметров, применение коррозионностойких материалов и использование ингибиторов коррозии. Наиболее перспективным направлением является разработка новых типов ингибиторов на основе органических соединений, способных эффективно тормозить электрохимические процессы на поверхности металла. Синтезирован ряд ингибиторов на основе имидазолинов и других гетероциклических соединений. Эффективность полученных ингибиторов исследована гравиметрическим и электрохимическим методами в модельных средах, имитирующих условия эксплуатации нефтегазового оборудования. Установлено, что синтезированные ингибиторы обеспечивают степень защиты от коррозии на уровне 90–95 % при концентрации 50–100 мг/л. Показано, что механизм защитного действия заключается в адсорбции молекул ингибитора на поверхности металла и формировании плотной защитной пленки. Проведены опытно-промышленные испытания наиболее эффективных ингибиторов на реальных объектах нефтегазовой отрасли. Результаты испытаний подтвердили высокую эффективность разработанных составов и возможность их применения для защиты оборудования в широком диапазоне условий эксплуатации.

This article discusses topical issues of equipment corrosion in the oil and gas industry and methods for its prevention. Corrosion is one of the main causes of premature failure of pipelines, tanks and other equipment resulting in significant economic losses and environmental risks. According to experts, annual losses from corrosion in the global oil and gas industry reach RUB 128.035 billion. The paper provides a deep analysis of the mechanisms of corrosion processes occurring in various operating conditions of oil and gas equipment. The influence of such factors as temperature, pressure, chemical composition of transported media, presence of CO2, H2S and other corrosive components is discussed. Particular attention is paid to carbon dioxide corrosion, which is the predominant type of steel failure in the oil and gas industry. It has been shown that the rate of carbon dioxide corrosion of low-alloy steels can reach 10–12 mm/year at 80 °C and 0.5 MPa of CO2 partial pressure. To protect equipment from corrosion, a comprehensive approach has been proposed, including optimization of process parameters, use of corrosion-resistant materials and corrosion inhibitors. The most promising direction is the development of new types of inhibitors based on organic compounds that can effectively inhibit electrochemical processes on the metal surface. A number of inhibitors based on imidazolines and other heterocyclic compounds have been synthesized. The efficiency of the produced inhibitors was studied using gravimetric and electrochemical methods in model environments simulating operating conditions of oil and gas equipment. It was established that 50–100 mg/L concentrations of synthesized inhibitors provide approximately 90–95 % of corrosion protection. It has been shown that the protective mechanism is due to the adsorption of inhibitor molecules on the metal surface and formation of a dense protective film. Pilot tests of the most effective inhibitors were conducted in real oil and gas industry facilities. The test results confirmed high efficiency of the developed compounds and their potential application for equipment protection in a wide range of operating conditions.