Внутренняя коррозия трубопроводов

Минеральные и газовые компоненты определяют основные химические свойства и состояние воды: жесткость, агрессивность, кислотность, щелочность и др.

Коррозия железа обусловливается наличием в воде кислорода, агрессивной углекислоты и сероводорода.

В пластовых водах существует равновесие:

Из этого уравнения равновесия следует, что для поддержания определенной концентрации бикарбонат-ионов HCO₃^- , требуется, чтобы в воде присутствовало соответствующее этой концентрации количество свободного углекислого газа CO₂, называемое равновесным.

Если фактически присутствующее в воде количество CO₂ больше равновесной концентрации, то избыток его способен вызвать растворение СаСО₃, т.е. сдвинуть равновесие влево и довести рН воды до 3,5, при котором металл сильно корродирует. Такую воду называют агрессивной. При недостатке в воде CO₂по сравнению с равновесной концентрацией бикарбонат-ионы HCO₃^- распадаются, т.е. равновесие сдвигается вправо, что приводит к выделению из воды осадка карбоната кальция СаСО₃.

Если фактическое содержание в воде углекислого газа совпадает с равновесной концентрацией, из воды не будет выделяться осадок карбоната кальция и она не способна растворять СаСО₃. Такая вода называется стабильной (рН=7).

ЗАДАЧА 10.1.1.

По химическому составу воды определить тип воды и наличие в ней агрессивной углекислоты.

Алгоритм решения задачи 10.1.1.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К ТИПОВОЙ ЗАДАЧЕ (СОСТАВ МИНЕРАЛИЗОВАННОЙ ВОДЫ)

Таблица 10.1

Содержание ионов, мг/л	Свободная СО2, мг/л
Na+	K+	Ca2+	Mg2+	Cl-	SO42-	HCO3-
26,3		25,9			11,5	195,2	17,6

Решение.

Количество агрессивной углекислоты определяют по графикам, составленным Лаптевым Ф.Ф., в которых используется содержание связанной и свободной углекислоты (см. Приложение). Графиком А пользуются, если

(10.1)

где r_i – содержание иона в эквивалентной форме, в других случаях используют график Б. (расчет r_i – см в конце раздела).

1. Определяем величину отношения :

(10.2)

т.к. полученная величина больше 1,25, в дальнейшем используем график Б.

2. Находим суммы эквивалентов Са²⁺ (а) и НСО₃^- (в) и удвоенного содержания свободной углекислоты СО₂ (с):

(10.3)

(10.4)

(10.5)

(10.6)

На графике Б этим суммам отвечает точка, лежащая на кривой, соответствующей эквивалентному содержанию равновесной НСО₃^- 3,7мг-экв/л. Фактически в воде содержится 3,2 мг-экв/л НСО₃^-, т.е. равновесноеэквивалентное содержание НСО₃^- выше имеющегося на 0,5 мг-экв/л (3,7 – 3,2 = 0,5). Это говорит о том, что в системе недостаток НСО₃^- относительно имеющегося содержания СО₂, избыток которого будет придавать воде коррозионную активность. По нижней шкале графика находим, что этот избыток СО₂ составляет 11 мг/л.

Зная содержание шести основных ионов вэквивалентной форме, можно, пользуясь классификацией Сулина (табл.4), определить тип воды.