Анотація до роботи:

Звірко О.І. Закономірності експлуатаційної деградації сталей магістральних нафтопроводів та резервуарів за корозійної дії нафто-водного середовища. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.14 – хімічний опір матеріалів та захист від корозії. – Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України, Львів, 2006.

Дисертація присвячена встановленню впливу тривалої експлуатації сталей магістральних нафтопроводів та резервуарів на їх корозійну тривкість, опір корозійно-механічному руйнуванню та схильність до крихкого руйнування у підтоварній воді та нафто-водному середовищі та розробленню ефективного інгібіторного захисту від корозії внутрішніх поверхонь трубопроводів.

Виявлено, що тривала експлуатація сталей нафтопроводів та резервуарів нафти спричиняє суттєве погіршення їх електрохімічних характеристик, зниження корозійної тривкості в об’ємі матеріалу, зниження опору крихкому руйнуванню, корозійному та водневому розтріскуванню, що пов’язано з агресивною дією нафто-водного середовища. Встановлено, що найбільш корозійно агресивним є нафто-водне середовище з межею розділу фаз нафта-вода, а найменш – нафто-водна емульсія.

Показано важливу роль наводнювання сталей у процесах їх деградації в експлуатаційних умовах, що проявилася у зростанні мікродефектності матеріалу та зниженні його опору крихкому руйнуванню.

Розроблено інгібітор НЕФГАН-1 та встановлено його високу ефективність для захисту сталей нафтопроводів від корозії у підтоварній воді та нафто-водних середовищах. Запропоновано інгібітор НЕФГАН-1 використовувати як ефективний засіб для міжопераційного захисту лупінгів нафтопроводів.

У дисертації наведено теоретичне узагальнення встановлених закономірностей корозії сталей магістральних нафтопроводів та резервуарів нафти, виявлено деградацію їх корозійних та корозійно-механічних властивостей в об’ємі матеріалу після тривалої експлуатації та роль у цьому процесі нафто-водного середовища, запропоновано ефективний інгібіторний захист внутрішніх поверхонь трубопроводів. Найважливіші наукові та практичні результати:

1. Виявлено різну корозійну тривкість у підтоварній воді сталі типу 10ГС магістального нафтопроводу у вихідному стані та після 28 років його експлуатації. Понижена корозійна тривкість експлуатованої труби, особливо, нижньої її ділянки, є наслідком експлуатаційної корозійно-водневої деградації сталі, в якій важлива роль відведена нафто-водному середовищу.

2. Встановлено різну корозійну тривкість у підтоварній воді сталі Ст. 3сп тривало експлуатованого резервуару зберігання нафти залежно від середовища контакту з металом: найнижчі швидкості корозії властиві ділянкам, які контактували лише з нафтою, а найвищі – ділянкам, що контактували з підтоварною водою.

3. Найбільш корозійно агресивним середовищем є система нафта-підтоварна вода з розділом фаз, а найменш – нафто-водна емульсія, швидкості корозії у підтоварній воді займають проміжні значення.

4. Інтенсивність протікання електрохімічних процесів у підтоварній воді вища на сталі, що експлуатувалася, ніж на сталі у вихідному стані. Експлуатованому металу властиві більш від’ємний стаціонарний потенціал (на 70 мВ), більша густина струму корозії (в 1,5 рази), нижчий поляризаційний опір (в 3,5 рази). У динамічних умовах (дисковий обертовий електрод) густина струму корозії експлуатованої сталі залежно від швидкості обертання електроду (10-50 с^-1) та температури (20-60 ^оС) у 4...8 разів перевищує густину струму корозії сталі у вихідному стані.

5. Виявлено різну корозійну агресивність підтоварних вод з нафтосховищ Дрогобицького, Надвірнянського та Плоцького нафтопереробних заводів: найменш корозійно агресивною є високомінералізована вода. Вплив експлуатації матеріалу на його корозійну тривкість виявлено для всіх середовищ.

6. Показано важливу роль наводнювання сталей у процесах їх деградації в експлуатаційних умовах. Вміст залишкового водню в експлуатованому металі трубопроводу вищий, ніж у вихідному матеріалі. Оцінкою водневої проникності сталей та кінетики десорбції водню встановлено інтенсивніше пасткування водню у експлуатованому металі, очевидно, внаслідок зростання його дефектності.

7. Навантаження до значних пластичних деформацій інтенсифікує корозію сталі нафтового резервуару у підтоварній воді (швидкість корозії зростає у 2-6 разів), проте зменшує відмінність між корозійною тривкістю різних ділянок резервуару. Попередня пластична деформація без прикладання навантаження менше впливає на корозійну тривкість сталі, ніж навантаження у процесі випроб.

8. Тривала експлуатація нафтопроводів та резервуарів знижує опір сталей крихкому руйнуванню, визначеному за ударною в’язкістю та схильністю до корозійного і водневого розтріскування.

9. Розроблено інгібітор НЕФГАН-1 на основі піридинових, хінолінових основ та імідазоліну та встановлено його високу ефективність для захисту сталі нафтопроводу від корозії у нафто-водних середовищах (ступінь захисту 95-97 % у підтоварній воді та 92-96 % у системі нафта-вода).

Публікації автора:

1. Слободян З.В., Никифорчин Г.М., Петрущак О.І. Корозійна тривкість трубної сталі у нафто-водних середовищах // Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2002. – № 3. – С. 93-96.

2. Peculiarities of corrosion fracture inner side surface of oil pipeline / Z. Slobodyan, O. Petrushchak, H. Nykyforchyn, E. Lunarska // Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2002. – Спец. вип. № 3, т. 2. – С. 782-785.

3. Rola wodoru w korozyjnym niszczenu wewnetrznych powierzchni rurоciagu naftowego / H. Nykyforchyn, D. Slobodyan, O. Petrushchak, E. unarska // Ochrona przed korozja. – 2002, Wydanie specialne. – S. 445-449.

4. Петрущак О.І. Особливості електрохімічної поведінки трубної сталі в донній воді // XVII відкрита науково-технічна конференція молодих науковців і спеціалістів Фізико-механічного інституту ім. Г.В. Карпенка НАН України, Львів, 2002. – С. 58-61.

5. Слободян З., Звірко О., Купович Р. Модельні дослідження корозійних процесів у тонкому шарі електроліту на межі розділу фаз нафта-вода // Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2003. – № 5. – С. 125-126.

6. Експлуатаційне окрихчення сталі магістрального нафтопроводу / О.Т. Цирульник, Г.М. Никифорчин, О.І. Звірко, Д.Ю. Петрина // Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2004. – № 2. – С. 125-126.

7. Corrosion degradation of oil storage tank / A. Zagуrski, H. Matysiak, Z. Sobodian, O. Zvirko, H. Nykyforchyn, K. Kurzydowski // Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2004. – Спец. вип. № 4, т. 1. – С. 437-439.

8. Corrosion and stress corrosion cracking of exploited storage tank steel / A. Zagуrski, H. Matysiak, O. Tsyrulnyk, O. Zvirko, H. Nykyforchyn, K. Kurzydowski // Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2004. – № 3. – С. 113-117.

9. Роль підтоварної води в корозійно-водневій деградації сталі магістрального нафтопроводу / Г.М. Никифорчин, З.В. Слободян, О.Т. Цирульник, Д.Ю. Петрина, О.І. Звірко // Матеріали 8-ої Міжнародної науково-практичної конференції “Нафта і газ України – 2004”. – Київ. – 2004. – С. 165-166.

10. Пат. UA 10086, МПК⁷, С 23 F 11/04, С 23 F 11/00, С 23 F 11/10. Інгібітор корозії сталі в системі нафта-вода / З.В. Слободян, Г.М. Никифорчин, О.І. Звірко, Н.Б. Врецена, Р.Б. Купович (Україна). – № 20041008631; Заявл. 22.10.2004; Публ. 15.11.2005, Бюл. № 11. – 6 с.