Сегодня проблема коррозионного разрушения корпусных деталей и узлов погружных центробежных насосов решается различными методами. Во-первых, введением в пластовую жидкость ингибиторов коррозии, которые способствуют пассивации поверхности основного металла узлов УЭЦН, то есть образованию тонкой пленки оксидов, препятствующей разрушению основного материала.
Во-вторых, заменой материалов узлов и корпусных деталей УЭЦН на новые материалы, обладающие более высокой коррозионной стойкостью.
В-третьих, нанесением коррозионностойких металлических защитных покрытий методом высокоскоростного газопламенного напыления на основе железа. Использование легирующих элементов в напыляемых материалах увеличивает износостойкость и коррозионную стойкость, дает возможность уменьшить пористость, что повышает прочностные свойства материалов и минимизирует подпленочную коррозию.
В-четвертых, нанесением металлических антикоррозионных покрытий методом электродуговой металлизации. При этом возникает значительная пористость, что требует дополнительной защиты толстым слоем вязкой пропитки.
Наконец, в-пятых, применением пропиток, в том числе включающих фторосодержащие ПАВ, которые обеспечивают дополнительную коррозионную защиту и защиту теневых зон.
Все перечисленные способы, применяемые для защиты от коррозии узлов УЭЦН, имеют свои недостатки. Так, ингибиторы коррозии действуют ограниченное время. Замена материала узлов и корпусных деталей ЭЦН на новый, например, на нержавеющую сталь, весьма дорогостоящее мероприятие, которое к тому же оставляет нерешенной проблему коррозии обсадной колонны и колонны НКТ. Пропитывающие материалы, которые используются при защите покрытия, нанесенного электродуговой металлизацией, действуют как теплозащита узлов УЭЦН, вызывая перегрев деталей, что неблагоприятно сказывается на работе всей установки.
Нанесенные на наружные поверхности корпусных деталей и узлов УЭЦН металлические покрытия на основе железа с добавлением легирующих элементов(хрома, никеля, кремния, молибдена, бора и углерода, которые имеют более положительный электродный потенциал, чем потенциал основного металла корпуса УЭЦН) являются хорошей защитой от коррозии, но лишь до тех пор, пока в покрытии отсутствуют механические повреждения. Если при монтаже УЭЦН или СПО происходит повреждение, образуется гальваническая пара: металлическое покрытие становится катодом по отношению к корпусу, корпус ЭЦН — анодом. Начинается процесс электрохимической коррозии между покрытием и материалом корпуса, что приводит к подпленочной коррозии защищаемого корпуса ЭЦН и к коррозии обсадной трубы.
В процессе электрохимической коррозии основной материал корпуса окисляется, распадаясь на положительно заряженные ионы, в электролит — пластовую жидкость и электроны (см. «Схема процесса электро-химической коррозии на корпусе УЭЦН при механическом повреждении металлического покрытия»), анодкорпус растворяется.
Избыточные электроны перетекают к катодному участку — металлическому покрытию.
Для решения проблемы подпленочной коррозии корпусных деталей и узлов УЭЦН обычно применяется электрохимическая защита. Она подразумевает нанесение протекторного (анодного) покрытия (Al, Zn, Mg или их сплавов) на металлическое, имеющее электродный потенциал более отрицательный, чем потенциал металлического покрытия, основного материала корпуса УЭЦН и обсадной трубы (см. «Разность электро-химических потенциалов между корпусом и применяемыми защитными покрытиями»). Однако в случае механических повреждений при монтаже корпусов УЭЦН начинается электрохимическая коррозия между протекторным и металлическим покрытием (см. «Схема процесса электрохимической коррозии на корпусе УЭЦН при механическом повреждении металлического и протекторного покрытий»).
Если покрытие нарушается, образуется гальваническая пара между алюминиевым или цинковым покрытием, которое становится анодом, и металлическим покрытием или основным металлом корпуса УЭЦН, который становится катодом по отношению к протекторному покрытию. В данном процессе разрушается протекторное покрытие, сохраняя основной материал корпусных деталей и узлов УЭЦН, на которых происходят восстановительные процессы. Их коррозия начнется после того, как протекторное покрытие полностью прокорродирует.
Протекторные покрытия на основе сплавов цинка и алюминия остаются стойкими к морской воде в течение 10–60 лет и обладают эффектом «самозарастания» трещин, царапин. Для сравнения лакокрасочные покрытия (ЛКП) обеспечивают стойкость в морской воде не более трех лет, к тому же при их применении в морской среде в микропорах развиваются бактерии, что приводит к образованию язвенной коррозии стального корпуса.
Сегодня металлические и протекторные покрытия остаются эффективными методами в борьбе с коррозией, а одним из актуальных направлений их совершенствования выступает оптимизация состава, структуры и технологии нанесения. Работы в этом направлении ведутся несколькими организациями, в частности «ТСЗП» совместно с ВНИИГАЗом и кафедрой электрохимии МГУ им. Ломоносова. Эти работы позволят подбирать наиболее подходящий вариант покрытия для каждого конкретного месторождения с учетом особенностей его эксплуатации.
ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ МЕТАЛЛИЗАЦИЯ
Газотермическое напыление (ГТН) представляет собой процесс нагрева, диспергирования и переноса активированных частиц распыляемого материала газовым потоком и формирования на подложке компактного слоя. Для получения этого покрытия применяются высокоскоростной, плазменный, газопламенный методы, метод газопламенной наплавки и электродуговая металлизация.
Электродуговая металлизация (см. «Схема электродуговой металлизации») дает возможность получить покрытия на больших площадях, так как эффективный КПД распылителя достигает 70–90% — самый высокий показатель среди способов ГТН. С помощью этого метода создаются покрытия на основе Al, Zn, ZnAl, Cu, Fe. В настоящее время электродуговая металлизация используется для защиты оборудования, производимого на заводах «Борец», «Новомет», «Ойлпамп Сервис», «Алнас» и др.
Ну, и так далее: http://www.tspc.ru/about/lit/cns/
