zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2024-90-4-31-39zldm-2168Research ArticleИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯTESTING OF STRUCTURE AND PARAMETERS. PHYSICAL METHODS OF TESTING AND QUALITY CONTROLИсследование осадков при оценке причин коррозии на газовых объектахResearch of precipitations in assessing the causes of corrosion at gas facilitiesВагаповР. К.VagapovR. K.

Руслан Кизитович Вагапов,

142717, Московская обл., г.о. Ленинский, пос. Развилка, ул. Газовиков, зд. 15, стр. 1.

Ruslan K. Vagapov, 

15, str. 1, ul. Gazovikov, Razvilka, Leninsky, Moscow obl., 142717.

R_Vagapov@vniigaz.gazprom.ruМихалкинаО. Г.MikhalkinaO. G.

Ольга Геннадьевна Михалкина,

142717, Московская обл., г.о. Ленинский, пос. Развилка, ул. Газовиков, зд. 15, стр. 1.

Olga G. Mikhalkina,

15, str. 1, ul. Gazovikov, Razvilka, Leninsky, Moscow obl., 142717.

Газпром ВНИИГАЗРоссияLLC Gazprom VNIIGAZRussian Federation2024210420249043139Copyright © Вагапов Р.К., Михалкина О.Г., 20242024Вагапов Р.К., Михалкина О.Г.Vagapov R.K., Mikhalkina O.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/2168

Для контроля агрессивности эксплуатационных условий нефтегазовых объектов и обеспечения их безопасной и надежной работы применяют различные методы коррозионного мониторинга. Один из них — анализ образующихся продуктов коррозии и других осадков и отложений для получения данных об их составе. В работе представлены результаты исследования осадков при определении механизмов и причин возникновения коррозионных процессов с последующей выработкой мер по устранению факторов их развития. Исследовали состав осадков, образующихся на объектах газового комплекса. Неорганические соединения и элементный состав анализировали методами рентгеновской дифракции и сканирующей электронной микроскопии. Выявлено, что в составе осадков присутствует элементарная сера, свидетельствующая о наличии в системе опасных серосодержащих соединений (например, H2S). С помощью ИК-спектроскопии и хроматомасс-спектрометрии определены органические составляющие осадков, образующихся при приготовлении раствора ингибитора коррозии в метаноле. Показано, что причина их образования — присутствие в растворе нефтяных углеводородов. При анализе осадков, формирующихся внутри трубы для транспортировки воды, установлено, что в их состав входят оксиды и гидроксиоксиды железа. Вместе с тем в местах сквозного дефекта на наружной поверхности трубы образуются продукты коррозии, состоящие из гидроксидов Fe(II) или Fe(III) с прослойками анионов и молекул воды — так называемая «зеленая ржавчина». Нестойкие в условиях эксплуатации такие осадки не способны обеспечить защиту стальной поверхности от коррозии. Полученные результаты могут быть использованы при проведении коррозионного мониторинга на газовых объектах для идентификации факторов коррозии, влияющих на образование осадков и отложений.

Various methods of corrosion monitoring are used to control the aggressiveness of the operating conditions of oil and gas facilities and ensure their safe and reliable operation. One of them is the analysis of the resulting corrosion products and other sediments and deposits to obtain data on their composition. We present the results of studying sediments when determining the mechanisms and causes of corrosion processes followed by the development of measures aimed at the elimination of the factors promoting the corrosion development. The composition of sediments formed at the facilities of a gas complex was studied. Inorganic compounds and elemental composition were analyzed by X-ray diffraction and scanning electron microscopy. It is revealed that elemental sulfur is present in the composition of sediments, indicating the presence of dangerous sulfur-containing compounds in the system (for example, H2S). Using IR spectroscopy and chromate-mass spectrometry, the organic components of sediments formed during preparation of the methanol solution of a corrosion inhibitor were determined. It is shown that the reason for their formation is the presence of oil hydrocarbons in the solution. When analyzing the sediments formed inside the water transport pipe, it was shown that they include iron oxides and hydroxyoxides. At the same time, in places of a through defect on the outer surface of the pipe, corrosion products consisting of Fe(II) or Fe(III) hydroxides with layers of anions and water molecules, the so-called «green rust», are formed. Unstable under operating conditions, such a sediment is unable to protect the steel surface from corrosion. The results obtained can be used in conducting corrosion monitoring at gas facilities to identify corrosion factors affecting the formation of sediments and deposits.

условия испытанийпродукты коррозииводопроводная вода«зеленая ржавчина»метод рентгеновской дифракцииИК-спектроскопиясканирующая электронная микроскопияtest conditionscorrosion productstap water«green rust»X-ray diffractionIR spectroscopyscanning electron microscopyРабота финансировалась за счет средств бюджета института (учреждения, организации). Дополнительные гранты на проведение или руководство данным исследованием не привлекались.ReferencesВагапов Р. К. Коррозионное разрушение стального оборудования и трубопроводов на объектах газовых месторождений в присутствии агрессивных компонентов / Технология металлов. 2021. № 3. С. 47 – 54. DOI: 10.31044/1684-2499-2021-0-3-47-54Vagapov R. K. Corrosion Destruction of Steel Equipment and Pipelines at Gas Field Facilities in the Presence of Aggressive Components / Steel in Translation. 2023. Vol. 53. N 1. P. 5 – 10. DOI: 10.3103/S096709122301013Rajendran V., Prathuru A., Fernandez C., Faisal N. Corrosion monitoring at the interface using sensors and advanced sensing materials: methods, challenges and opportunities / Corrosion Engineering, Science and Technology. 2023. Vol. 58. N 3. P. 281 – 321. DOI: 10.1080/1478422X.2023.2180195Rajendran V., Prathuru A., Fernandez C., Faisal N. Corrosion monitoring at the interface using sensors and advanced sensing materials: methods, challenges and opportunities / Corrosion Engineering, Science and Technology. 2023. Vol. 58. N 3. P. 281 – 321. DOI: 10.1080/1478422X.2023.2180195Вагапов Р. К., Ибатуллин К. А., Ярковой В. В. Сравнение инструментальных методов коррозионного мониторинга для условий объектов переработки углеводородов / Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2022. № 4. С. 38 – 41.Vagapov R. K., Ibatullin K. A., Yarkovoi V. V. Comparison of corrosion monitoring instrument methods for hydrocarbon processing object conditions / Chemical and Petroleum Engineering. 2022. Vol. 58. N 3 – 4. P. 338 – 333. DOI: 10.1007/s10556-022-01095-zАртеменков В. Ю., Корякин А. Ю., Дикамов Д. В. и др. Организация коррозионного мониторинга на объектах второго участка Ачимовских отложений Уренгойского нефтегазоконденсатного месторождения / Газовая промышленность. 2017. Т. 754. С. 74 – 79.Artemenkov V. Yu., Koryakin A. Yu., Dikamov D. V., et al. Arrangement of corrosion monitoring at facilities of the second site of Achim deposits at Urengoy oil-gas-condensate field / Gas Industry of Russia. 2017. Vol. 754. P. 74 – 79 [in Russian].Кантюков Р. Р., Запевалов Д. Н., Вагапов Р. К., Ибатуллин К. А. Сравнительный анализ основных методов коррозионного мониторинга объектов добычи углеводородов / Наука и техника в газовой промышленности. 2022. Т. 91. № 3. С. 45 – 55.Kantyukov R. R., Zapevalov D. N., Vagapov R. K., Ibatullin K. A. Comparative analysis of the key methods of corrosion monitoring at hydrocarbon production facilities / Science & technology in the gas industry. 2022. Vol. 91. N 3. P. 45 – 55 [in Russian].Кобычев В. Ф., Игнатов И. В., Шустов И. Н. и др. Совершенствование системы коррозионного мониторинга объектов добычи углеводородов Ачимовских отложений / Нефтепромысловое дело. 2022. Т. 639. № 3. С. 54 – 61. DOI: 10.33285/0207-2351-2022-3(639)-54-61Kobychev V. F., Ignatov I. V., Shustov I. N., et al. Improvement of the corrosion monitoring system of the hydrocarbons production facilities of the Achimov sediments / Oilfield engineering. 2022. Vol. 639. N 3. P. 54 – 61 [in Russian]. DOI: 10.33285/0207-2351-2022-3(639)-54-61Слугин П. П., Ягафаров И. Р., Запевалов Д. Н. и др. Анализ коррозионных факторов воздействия промысловых сред газосборного коллектора по сравнительным результатам комплекса данных (на примере объектов Ачимовских отложений Уренгойского НГКМ) / Наука и техника в газовой промышленности. 2022. Т. 92. № 4. С. 44 – 51.Slugin P. P., Yagafarov I. R., Zapevalov D. N., et al. Analysis of corrosion influencing factors of field environments of gas gathering header based on the comparative data set outcomes (on the example of the Achimov field facilities at the Urengoyskoye oil and gas condensate field) / Science & technology in the gas industry. 2022. Vol. 92. N 4. P. 44 – 51 [in Russian].Кунаев Р. У., Глухова И. О., Патрушев М. Г. и др. Идентификация высокомолекулярных нафтеновых кислот в нефти и способы управления отложениями их кальциевых солей на платформах проекта «Сахалин-2» / Нефтяное хозяйство. 2023. № 3. С. 89 – 94. DOI: 10.24887/0028-2448-2023-3-89-94Kunaev R. U., Glukhova I. O., Patrushev M. G., et al. Identification of high-molecular weight naphthenic acids in crude oil and methods of management of their calcium salts deposits on Sakhalin-2 project assets / Oil Industry. 2023. N 3. P. 89 – 94 [in Russian]. DOI: 10.24887/0028-2448-2023-3-89-94Федоров И. И., Беркович К. В., Вандышева Е. С. и др. Исследование нетипичных сероорганических отложений в теплообменном оборудовании установок первичной переработки нефти / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2022. Т. 88. № 9. С. 42 – 46. DOI: 10.26896/1028-6861-2022-88-9-42-46Fedorov I. I., Berkovich K. V., Vandysheva E. S., et al. Study of atypical organosulfur deposits in the heat-exchange equipment of primary oil refining units / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2022. Vol. 88. N 9. P. 42 – 46 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2022-88-9-42-46Кладова А. В., Шамсутдинова Е. В. Идентификация проб отложений, образующихся в скважинном оборудовании / Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2021. Т. 351. № 3. С. 33 – 35. DOI: 10.33285/2413-5011-2021-3(351)-33-35Kladova A. V., Shamsutdinova E. V. Identification of sediment samples in a well equipment / Geology, geophysics and development of oil and gas fields. 2021. Vol. 351. N 3. P. 33 – 35 [in Russian]. DOI: 10.33285/2413-5011-2021-3(351)-33-35Kamal M., Hussein I., Mahmoud M., et al. Oilfield scale formation and chemical removal: а review / Journal of Petroleum Science and Engineering. 2018. Vol. 171. P. 127 – 139. DOI: 10.1016/j.petrol.2018.07.037Kamal M., Hussein I., Mahmoud M., et al. Oilfield scale formation and chemical removal: a review / Journal of Petroleum Science and Engineering. 2018. Vol. 171. P. 127 – 139. DOI: 10.1016/j.petrol.2018.07.037Maurice V., Marcus Ph. Progress in corrosion science at atomic and nanometric scales / Progress in Materials Science. 2018. Vol. 95. P. 132 – 171. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2018.03.001Maurice V., Marcus Ph. Progress in corrosion science at atomic and nanometric scales / Progress in Materials Science. 2018. Vol. 95. P. 132 – 171. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2018.03.001Пыцкий И. С., Кузнецова Е. С., Буряк А. К. Имиджинг поверхности в прикладных исследованиях / Журнал физической химии. 2022. Т. 96. № 10. С. 1499 – 1505. DOI: 10.31857/S0044453722100260Pytskiy I. S., Kuznetsova E. S., Buryak A. K. Surface imaging in applied research / Russian Journal of Physical Chemistry A. 2022. Vol. 96. N 10. P. 2215 – 2221. DOI: 10.1134/s0036024422100260Demoz A., Papavinasam S., Omotoso O., et al. Effect of Field Operational Variables on Internal Pitting Corrosion of Oil and Gas Pipelines / Corrosion. 2009. Vol. 65. N 11. P. 741 – 747. DOI: 10.5006/1.3319100Demoz A., Papavinasam S., Omotoso O., et al. Effect of Field Operational Variables on Internal Pitting Corrosion of Oil and Gas Pipelines / Corrosion. 2009. Vol. 65. N 11. P. 741 – 747. DOI: 10.5006/1.3319100Вагапов Р. К., Михалкина О. Г. Исследование продуктов углекислотной коррозии методом рентгеновской дифракции / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2022. Т. 88. № 9. С. 35 – 41. DOI: 10.26896/1028-6861-2022-88-9-35-41Vagapov R. K., Mikhalkina O. G. Study of carbon dioxide corrosion products by the X-ray diffraction method / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2022. Vol. 88. N 9. P. 35 – 41 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2022-88-9-35-41Dong B., Liu W., Zhang Y., et al. Comparison of the characteristics of corrosion scales covering 3Cr steel and X60 steel in CO2-H2S coexistence environment / Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2020. Vol. 80. Art. 103371. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2018.03.001Dong B., Liu W., Zhang Y., et al. Comparison of the characteristics of corrosion scales covering 3Cr steel and X60 steel in CO2-H2S coexistence environment / Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2020. Vol. 80. Art. 103371. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2018.03.001Ракитин А. Р., Боженкова Г. С., Киселев С. А. и др. Инфракрасная спектроскопия для контроля качества ингибиторов коррозии / Нефтепромысловое дело. 2022. Т. 647. № 11. С. 69 – 76. DOI: 10.33285/0207-2351-2022-11(647)-69-76Rakitin A. R., Bozhenkova G. S., Kiselev S. A., et al. Infrared spectroscopy for quality control of corrosion inhibitors / Oilfield engineering. 2022. Vol. 647. N 11. P. 69 – 76 [in Russian]. DOI: 10.33285/0207-2351-2022-11(647)-69-76Шарафиева Р. Р., Умарова Н. Н., Сопин В. Ф. Применение методов ИК-спектроскопии и хемометрики в анализе имидазолинов / Вестник Технологического университета. 2023. Т. 26. № 6. С. 62 – 65. DOI: 10.55421/1998-7072_2023_26_6_62Sharafieva R. R., Umarova N. N., Sopin V. F. Application of IR spectroscopy and chemometrics in the analysis of imidazolines / Bulletin of the Technological University. 2023. Vol. 26. N 6. P. 62 – 65 [in Russian]. DOI: 10.55421/1998-7072_2023_26_6_62Буряк А. К., Платонова Н. П., Пыцкий И. С., Ульянов А. В. Масс-спектрометрия для исследования коррозионных процессов на поверхностях конструкционных материалов / Аналитика. 2019. Т. 9. № 2. С. 126 – 135. DOI: 10.22184/2227-572X.2019.09.2.126.135Buryak A. K., Platonova N. P., Pytsky I. S., Ulanov A. V. Mass spectrometry for investigation of corrosion processes on the surfaces of structural materials / Analytics. 2019. Vol. 9. N 2. P. 126 – 135 [in Russian]. DOI: 10.22184/2227-572X.2019.09.2.126.135Кантюков Р. Р., Запевалов Д. Н., Вагапов Р. К. Системный подход к обеспечению технологической и коррозионной безопасности на объектах переработки углеводородного сырья / Коррозия: материалы, защита. 2022. № 6. С. 19 – 28. DOI: 10.31044/1813-7016-2022-0-6-19-28Kantyukov R. R., Zapevalov D. N., Vagapov R. K. Systemic approach to process and corrosion safety at processing facilities of hydrocarbon raw materials / Korroziya: materialy, zashchita. 2022. N 6. P. 19 – 28 [in Russian]. DOI: 10.31044/1813-7016-2022-0-6-19-28Engel D., Northrop P. Manage contaminants in amine treating units. Part 2. Rich amine filtration, inlet separation and amine foaming / Hydrocarbon Processing. 2018. Vol. 97. N 7. P. 41 – 45.Engel D., Northrop P. Manage contaminants in amine treating units. Part 2. Rich amine filtration, inlet separation and amine foaming / Hydrocarbon Processing. 2018. Vol. 97. N 7. P. 41 – 45.Yong A., Obanijesu E. Influence of natural gas production chemicals on scale production in MEG regeneration systems / Chem. Eng. Science. 2015. Vol. 130. P. 172 – 182. DOI: 10.1016/j.ces.2015.03.037Yong A., Obanijesu E. Influence of natural gas production chemicals on scale production in MEG regeneration systems / Chem. Eng. Science. 2015. Vol. 130. P. 172 – 182. DOI: 10.1016/j.ces.2015.03.037Колосов В. М., Власова Г. В., Пивоварова Н. А., Неупокоев В. А. Проблемы образования отложений в технологическом оборудовании при переработке газового конденсата / Газовая промышленность. 2019. Т. 781. № 3. С. 73 – 82.Kolosov V. M., Vlasova G. V., Pivovarova N. A., Neupokoev V. A. Problems of sediment formation in technological equipment in the processing of gas condensate / Gas Industry of Russia. 2019. Vol. 781. N 3. P. 73 – 82 [in Russian].Завьялов В. В. Особенности коррозионного разрушения газопроводов, предназначенных для сбора и транспорта попутного нефтяного газа / Научные труды НИПИ Нефтегаз ГНКАР. 2019. № 3. С. 70 – 75. DOI: 10.5510/OGP20190300399Zavyalov V. V. Corrosion destruction features of gas pipelines intended for collection and transportation of associated petroleum gas / Nauch. trudu NIPI Neftegaz GNKAR. 2019. N 3. P. 70 – 75 [in Russian]. DOI: 10.5510/OGP20190300399Yao W., Zhang J., Gu K., et al. Synthesis, characterization and performances of green rusts for water decontamination: а review / Environmental Pollution. 2022. Vol. 304. Art. 119205. DOI: 10.1016/j.envpol.2022.119205Yao W., Zhang J., Gu K., et al. Synthesis, characterization and performances of green rusts for water decontamination: a review / Environmental Pollution. 2022. Vol. 304. Art. 119205. DOI: 10.1016/j.envpol.2022.119205Zhang H., Liu D., Zhao L., et al. Review on corrosion and corrosion scale formation upon unlined cast iron pipes in drinking water distribution systems / Journal of Environmental Sciences. 2022. Vol. 117. P. 173 – 189. DOI: 10.1016/j.jes.2022.04.024Zhang H., Liu D., Zhao L., et al. Review on corrosion and corrosion scale formation upon unlined cast iron pipes in drinking water distribution systems / Journal of Environmental Sciences. 2022. Vol. 117. P. 173 – 189. DOI: 10.1016/j.jes.2022.04.024Świetlik J., Raczyk-Stanisławiak U., Piszora P., Nawrocki J. Corrosion in drinking water pipes: The importance of green rusts / Water Research. 2012. Vol. 46. N 1. P. 1 – 10. DOI: 10.1016/j.watres.2011.10.006Świetlik J., Raczyk-Stanisławiak U., Piszora P., Nawrocki J. Corrosion in drinking water pipes: The importance of green rusts / Water Research. 2012. Vol. 46. N 1. P. 1 – 10. DOI: 10.1016/j.watres.2011.10.006Aissa R., Francois M., Ruby Ch., et al. Formation and crystallographical structure of hydroxysulphate and hydroxycarbonate green rusts synthetised by coprecipitation / Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2006. Vol. 130. N 5 – 6. P. 1016 – 1019. DOI: 10.1016/j.jpcs.2006.01.020Aissa R., Francois M., Ruby Ch., et al. Formation and crystallographical structure of hydroxysulphate and hydroxycarbonate green rusts synthetised by coprecipitation / Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2006. Vol. 130. N 5 – 6. P. 1016 – 1019. DOI: 10.1016/j.jpcs.2006.01.020Refait Ph., Abdelmoula M., Génin J.-M. Mechanisms of formation and structure of green rust one in aqueous corrosion of iron in the presence of chloride ions / Corrosion Science. 1998. Vol. 40. N 9. P. 1547 – 1560. DOI: 10.1016/S0010-938X(98)00066-3Refait Ph., Abdelmoula M., Génin J.-M. Mechanisms of formation and structure of green rust one in aqueous corrosion of iron in the presence of chloride ions / Corrosion Science. 1998. Vol. 40. N 9. P. 1547 – 1560. DOI: 10.1016/S0010-938X(98)00066-3Usman M., Byrne J., Chaudhary A., et al. Magnetite and green rust: synthesis, properties, and environmental applications of mixed-valent iron minerals / Chemical Reviews. 2018. Vol. 118. N 7. P. 3251 – 3304. DOI: 10.1021/acs.chemrev.7b00224Usman M., Byrne J., Chaudhary A., et al. Magnetite and green rust: synthesis, properties, and environmental applications of mixed-valent iron minerals / Chemical Reviews. 2018. Vol. 118. N 7. P. 3251 – 3304. DOI: 10.1021/acs.chemrev.7b00224Бурлов В. В., Алцыбеева А. И., Кузинова Т. М. Система защиты от коррозии оборудования переработки нефти. — СПб.: Профессия, 2015. — 336 с.Burlov V. V., Altsybeeva A. I., Kuzinova T. M. Oil Refining Equipment Corrosion Protection System. — St. Petersburg: Professiya, 2015. — 336 p. [in Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.