Причины возникновения коррозии. Влияние на экологию утечки газа и нефтепродуктов, вызванной коррозией трубопроводов

Коррозией металлов (в переводе с лат. «corrosio», что означает «разъедать», «разрушать») является разрушение металлов при химическом или электрохимическом взаимодействии их с окружающей средой. При этом коррозия поверхности металла происходит самопроизвольно. Чаще всего способствует разрушению процесс окисления металла при взаимодействии с кислородом воздуха или кислотами, которые содержатся в растворах, контактирующих с металлом.

Среда, где металл испытывает коррозию считается коррозионной (агрессивной) средой. По степени влияния на металлы коррозионные среды делятся:

• на неагрессивные;
• слабоагрессивные;
• среднеагрессивные;
• сильноагрессивные.

Причины возникновения и виды коррозии

Степень поражения разрушения делится на следующие виды:

1. Сплошное поражение – поражается вся поверхность металла. Также делится на два подвида: равномерное (ржавчина образуется в одинаковом количестве на всех участках изделия) и неравномерное (ржавчина проявляется с разной скоростью на различных участках).
2. Избирательное поражение – разрушению подвергается выборочная часть металлического сплава.
3. Местное поражение – представляет собой разрушения на отдельных, малых по размеру, площадях поверхностях детали. Выражается в одиночных углублениях разной толщины и коррозирующих точках.

Причиной возникновения коррозии металла чаще всего бывает химическая коррозия. Она возникает при взаимодействии между металлом и средой, когда протекает окислительно-восстановительная реакция. Такой вид коррозии характерен для такой среды, где нет возникновения электрического тока. Химическая коррозия по условию протекания подразделяется:

• на газовую коррозию. Ржавчина возникает в результате влияния на металл газовой среды при повышенной температуре. Особенностью этого вида является то, что воздействие газовой среды на некоторые металлы приводит к их полному разрушению, но на некоторых металлах (цирконий, алюминий, хром) протекающая реакция оставляет лишь защитную плёнку;
• на жидкостную поверхностную коррозию. Образуется из-за воздействия жидкой агрессивной среды с отсутствием электрического тока.

Электрохимическая коррозия – возможна только в средах, где существует вероятность протекания электрического тока. Электрохимическая коррозия может происходить в самых разных средах, но все они делятся на два типа по условию протекания:

• коррозия с участием электролитов в растворах – протекает в среде кислот, соли, воды, оснований;
• коррозия в атмосферных условиях – наиболее распространенный вид разрушения.

Какие экологические проблемы может вызвать коррозия трубопроводов

Экологическая проблема коррозии тесно переплетена с экономически выгодным использованием ресурсов планеты и денежных средств. При коррозии металлов, особенно при утечке газа и нефти, может значительно пострадать окружающая среда.

Последствия утечки газа

Для продвижения газов в трубопроводах нагнетается давление. При подходах к населенным пунктам на магистральных газопроводах устанавливаются автоматические газораспределительные станции (АГРС) и газораспределительные станции (ГРП) для понижения давления и подачи газа потребителям. В зависимости от давления и диаметра газопроводы делятся на классы (I, II, III, IV), и для каждого класса определяются:

• марка и толщина металла;
• наземный или подземный способы прокладки;
• расстояние трассы от ближайшего жилья;
• способ прохода газопровода через водные преграды, авто- и железнодорожные путепроводы и т. д.

При коррозии металла и образовании свищей газовое содержимое выделяется в атмосферу в основном с полным порывом газопровода и с количеством газа, содержащимся между двумя отключающими задвижками, которые располагаются на расстоянии от нескольких десятков метров до 25 км друг от друга в зависимости от категории газопровода.

Сценарий развития аварии представляет собой отравление ядовитыми веществами, содержащимися в перекачиваемой продукции, возможен взрыв газового облака и пожар. Ущерб, наносимый окружающей среде, и количество человеческих жертв целиком зависят от конкретной аварийной ситуации.

Например, авария на магистральном газопроводе под Уфой, произошедшая в 1989 году в ночь с 3 на 4 июня, в месте взрыва газа, вытекшего из трубопровода и скопившегося в лощине, унесла, по разным данным, 537 и 780 человеческих жизней – пассажиров двух поездов «Новосибирск-Адлер» и «Адлер-Новосибирск».

Последствия утечки нефти

На территории РФ нарушения в работе нефтепроводов происходят, как правило, по причине износа труб, из-за внутренней и внешней коррозии. При аварийной ситуации на внутрипромысловых и магистральных трубопроводах возможны утечки продукции через свищи (до 10 мм) и порывы. Количество вылившейся жидкости зависит от рельефа местности и от способа прокладки трубопровода: подземный или надземный, через поймы рек и водные преграды.

Нефтяная продукция просачивается на поверхность и скапливается в пониженных местах, образуя нефтяные пятна. Легкие фракции из разлившейся нефти испаряются в первые сутки и создают газовое облако, часть нефтепродуктов просачивается и загрязняет грунтовые воды, часть – образует нефтяную корку на грунте.

Ликвидацией последствия аварии на грунте являются техническая и биологическая рекультивация загрязненных земель. При технической рекультивации выполняется вывоз нефтезагрязненного грунта на установки переработки нефтешлама, производится выравнивание рельефа, и в дальнейшем проводится биологическая рекультивация земель с внесением удобрений и посадкой семян растений, произрастающих на данной местности.

При порыве трубопровода в пойме или при прохождении водной преграды углеводороды аккумулируются на поверхности воды, создавая нефтяную пленку на значительном расстоянии. Ликвидация аварий на водной поверхности производится с помощью плавающих заградительных бонов, задерживающих нефтепродукты в локальном месте без возможности дальнейшего распространения. Загрязненная вода с нефтепродуктами с помощью специальных судов собирается с поверхности и вывозится на переработку.