А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Корозія - вилуговування

Корозія вилуговування відбувається внаслідок здатності продуктів гідратації мінералів портландцементу до гідролізу. Вони являють собою водні силікати, алюмінати і ферити кальцію, а також гідроксид кальцію. Більшість з'єднань в цементному камені стійко при рН11 і в присутності певної концентрації іонів кальцію. При відсутності хімічної агресії необхідне значення рН і концентрація іонів кальцію забезпечуються наявністю в порах цементного каменю і у його поверхні (якщо він знаходиться у воді) насиченого розчину гідроксиду кальцію, що утворюється в результаті виділення гідроксиду кальцію при гідролізі клінкерних мінералів. Однак поновлення прісної або м'якої води біля поверхні цементного каменю досить для повільного його руйнування в результаті поступового вимивання Са (ОН) 2 і подальшого руйнування інших з'єднань.

Корозія вилуговування є поступове розчинення і вимивання вапна з бетону. Спостерігається такий вид корозії при службі бетону в умовах фільтрації води під тиском або просто омивання водою. Прісна вода, проникаючи всередину тіла бетону по тріщинах, порах, капілярах, розчиняє гідрат окису кальцію (вилуговує) і виносить його. Оскільки при цьому порушується хімічна рівновага між складовими цементного каменю і поровой рідиною, останні піддаються ступенчатому гідролізу, що і веде до поступового ослаблення і руйнування бетону. на швидкості руйнування бетону при вилуговуванні сйазиваются: швидкість розчинення складових цементу, швидкість руху води, її оновлення у поверхні хімічний і мінералогічний склади цементного каменю і щільність бетону, характер конструкції, а також хімічно активний склад діючих вод. Наприклад, при тривалому впливі м'яких вод може відбутися повне розчинення і руйнування бетону, але може виявитися корисним присутність деяких солей в природних водах, з точки зору її руйнівної дії.

Корозія вилуговування є поступове розчинення і вимивання вапна з бетону. Такий вид корозії спостерігається при експлуатації бетону в умовах фільтрації води під тиском або просто змивання водою. Це явище обумовлене деякою розчинність основних компонентів цементного каменю - гідросилікатів, алюмінатів, феритів, сульфоалюміна-тов і перш за все гідроксиду кальцію. Так, прісна вода, проникаючи всередину тіла бетону по тріщинах, порам, капілярах, розчиняє гідроксид кальцію (вилуговує) і виносить його. Оскільки при цьому порушується хімічна рівновага між поровой рідиною і складовими цементного каменю, останні піддаються ступенчатому гідролізу, що і веде до поступового ослаблення і руйнування бетону.

Корозія вилуговування Са (ОН) 2 що міститься в цементному камені здійснюється прісними водами, головним чином м'якими, з малою жорсткістю. Якщо вода нерухома, то розчинення Са (ОН) 2 незабаром припиняється, так як вода насичується вапном. У проточній або фільтрується через шар бетону воді цей процес йде безперервно. Після повного розчинення гідрату окису кальцію починається розкладання гідроалюмінатов, що веде до подальшого руйнування. Чим більше натиск води і водопроникність бетону і чим менше товщина бетонного шару, через який фільтрується вода, тим швидше бетон руйнується.

Корозія вилуговування ін продуктів гідратації мінералів є водні силика а також гідроксид кальцію.

Цей вид корозії називається корозією вилуговування.

Цемент володіє підвищеною стійкістю до корозії вилуговування і сульфатної корозії з причини відсутності гідроксиду кальцію.

Кількісною характеристикою агресивності води при корозії вилуговування служить гідрокарбонатна (тимчасова) жорсткість води. Вода може містити солі що не взаємодіють зі складовими частинами цементного каменю, але підвищують іонну силу розчину: агресивність такого середовища зростає. В умовах дії агресивних витравлюють вод слід вибирати цемент з гідравлічними добавками, з одного боку, і прагнути до отримання бетону з найбільш щільною структурою - з іншого.

В період експлуатації споруд можлива так звана корозія вилуговування. Ступінь небезпеки процесів вилуговування визначається перш за все умовами взаємодії бетону і води. Найбільш небезпечна фільтрація води через тіло бетону під напором. При цьому вапно і гіпс вилуговуються з бетону, а потім розчиняються з розкладанням на гідросилікати і гідроалюмінати кальцію.

В хлор-кальцієвих углекіслокарбонатних водах в основному відбувається корозія вилуговування з накопиченням карбонатів кальцію. Введення в шлак кварцового піску гальмує процеси вилуговування та іонний обмін між шлаковим каменем і середовищем, що і збільшує корозійну стійкість в'яжучого.

Одним з видів корозії цементного каменю може бути корозія вилуговування гідроксиду кальцію.

Міцність на стиск (в МПа. Одним з видів корозії цементного каменю може бути корозія вилуговування гідроксиду кальцію. Пуцоланові цементи забезпечують підвищення стійкості до сульфатної корозії і корозії вилуговування. Обидва ці виду корозії більш небезпечні при низьких і нормальних, ніж при підвищених, температурах . Пуцоланові цементи, особливо з кремнеземистими добавками осадового походження, мають нижчу продуктивність стійкістю проти магнезіальною корозії, ніж звичайний портландцемент.

Надалі руйнування відбувається за тією ж схемою, що і при корозії вилуговування.

Цементний камінь магнезиального тампонажного розчину (Ш5) швидко руйнується за рахунок корозії вилуговування у всіх середовищах, недонасищенних по хлористому магнію. Особливо швидко цементний камінь руйнується в прісній воді.

Вимивання з бетону Са (ОН) 2 прісною водою викликає так звану корозію вилуговування. Видалення з цементного каменю гідроксиду кальцію різко знижує лужність бетону, а це призводить до розкладання гідроалюмінатов і гідросилікатів кальцію, що забезпечують міцність цементного каменю, і з часом бетон повністю руйнується.

Надалі руйнування відбувається за тією ж схемою, що і при корозії вилуговування.

Якщо агресивний агент не є небезпечним для матеріалу обсадної колони, наприклад, при корозії вилуговування, магнезіальною, сульфатної, то глибина корозії може характеризуватися товщиною руйнування зони, яка втратила ізоляційні властивості.

Із зазначеного ясно, що одним із видів корозії цементного каменю може бути корозія вилуговування гідроксиду кальцію.

Зі сказаного ясно, що одним із видів корозії цементного каменю може бути корозія вилуговування гідрату окису кальцію.

Камінь з портландцементу при контакті з пластовими водами може руйнуватися в результаті вилуговування найбільш розчинних компонентів його, наприклад, гідроксиду кальцію (корозія вилуговування), внаслідок хімічного перетворення складу під дією іонів магнію (магнезіальних корозія), сульфат-іонів (сульфатна корозія) і сульфідів (сульфідна корозія), в результаті катіонного обміну. Корозійностійкими називають ті цементи або суміші камінь з яких відрізняється високою стійкістю проти всіх або хоча б деяких видів корозії. Так, вельми корозійностійкої є глиноземисті цементи. Високою стійкістю проти корозії вилуговування мають ті цементи та суміші в камені з яких практично не.

Камінь з портландцементу при контакті з пластовими водами може руйнуватися в результаті вилуговування найбільш розчинних компонентів його, наприклад, гідроксиду кальцію (корозія вилуговування), внаслідок хімічного перетворення складу під дією іонів магнію (магнезіальних корозія), сульфат-іонів (сульфатна корозія) і сульфідів ( сульфидная корозія), в результаті катіонного обміну. Корозійностійкими називають ті цементи або суміші камінь з яких відрізняється високою стійкістю проти всіх або хоча б деяких видів корозії. Так, вельми корозійностійкими є глиноземисті цементи. Високою стійкістю проти корозії вилуговування мають ті цементи та суміші в камені з яких практично че міститься гідроокис кальцію.

При відсутності в пластових водах зазначених вище агресивних агентів при температурі вище 80 - 100 С можлива в основному теплова корозія цементного каменю, так як корозія вилуговування в чистому вигляді очевидно, великої загрози не представляє. До того ж заходи, що забезпечують високу термостійкість, підвищують також стійкість проти корозії вилуговування. При температурі навколишнього середовища вище 100 С не рекомендується застосування тампонажних розчинів на основі портландцементу без активних кремнеземистих добавок. Найкращою є добавка 40 - 50% меленого кварцового піску до портландцементу або 30 - 50% до доменного шлаку. При температурі120 - 130 С і вище можливе використання також немолотого кварцового піску. Для служби в умовах високих температур необхідно застосовувати цементи, шлаки та добавки з мінімальним вмістом оксиду алюмінію.

Дані факти наведені для того, щоб показати, що навіть при впливі прісної або слабоминерализованной води на цементний камінь спостерігається його інтенсивне ураження за рахунок корозії вилуговування і навіть такий відносно нешкідливий флюїд здатний істотно знизити довговічність кріплення. Ще одним доказом цього можуть служити результати дослідження стану цементного каменю в заколонном просторі експлуатаційних свердловин, проведені нами спільно з заринової А.К. на Арланском і Туймазінському родовищах шляхом відбору зразків колони і цементного каменю за допомогою бокового свердлячого Керн-відбірників СКО-8-9.

ВНІІКРнефтью і серійно випускаються там-понажние цементи на основі доменних гранульованих шлаків серії ШПЦС-120 ШПЦС-200 УШЦ-120 УШЦ-200 ОШЦ-120 ОШЦ-200 є стійкими при температурі120 С в умовах корозії вилуговування і термічної агресії. Застосування чистих шлаків (без добавки кварцового піску) при цьому не рекомендується.

Карбонати, осідаючи в порах і капілярах, сприяють ущільненню бетону. Кількісною характеристикою агресивності води при корозії вилуговування є величина гідрокарбонатної (тимчасової) жорсткості (мг-екв /л) води. Води можуть містити солі що не взаємодіють зі складовими частинами цементного каменю, але підвищують іонну силу розчину; агресивність такого середовища збільшується. В умовах дії агресивних витравлюють вод слід вибирати цемент з гідравлічними добавками, з одного боку, і прагнути до отримання бетонів з, найбільш щільною структурою - з іншого. Так, відзначимо, що водонепроникність бетонів з пуцоланових цементів за порівняно зі звичайними пов'язана з тим, що активний кремнезем пов'язує окис кальцію в майже нерозчинний гідросилікат, перешкоджаючи таким шляхом її вимивання.

Процеси корозії для шлакових, шлакопесчаних, Портландцементний в'яжучих не однакові. Для чистих передільних і ливарних шлаків характерна корозія вилуговування вапна і MgO (див. Табл. 18.3) або вилуговування вапна з одночасним накопиченням в зразках MgO. Останнє свідчить про процес заміщення в зразках кальцію на магній, що надходить з пластової води.

Процеси корозії для шлакових, шлакопесчаних, портланд-цементних в'яжучих не однакові. Для чистих передільних і ливарних шлаків характерні корозія вилуговування вапна і MgO (обр. . При відсутності в пластових водах зазначених вище агресивних агентів при температурі вище 80 - 100 С можлива в основному теплова корозія цементного каменю, так як корозія вилуговування в чистому вигляді , очевидно, великий загрози не представляє. До того ж заходи, що забезпечують високу термостійкість, підвищують також стійкість проти корозії вилуговування. При температурі навколишнього середовища вище 100 С не рекомендується застосування тампонажних розчинів на основі портландцементу без активних кремнеземистих добавок. Найкращою є добавка 40 - 50% меленого кварцового піску до портландцементу або 30 - 50% до доменного шлаку. При температурі120 - 130 С і вище можливе використання також немолотого кварцового піску. Для служби в умовах високих температур необхідно застосовувати цементи, шлаки та добавки з мінімальним вмістом оксиду алюмінію.

При підвищенні температури, терміни схоплювання зменшуються, але легко регулюються сповільнювачами. Камінь термостійкий до 100 С і володіє підвищеною стійкістю до сульфатної корозії і корозії вилуговування. У будівництві використовуються розширюються цементи з добавками алюмінатів кальцію.

Хлорид натрію істотно підвищує розчинність гідроксиду кальцію, тому мінералізовані води, що містять цю сіль, мають більш високу витравлюють здатністю, ніж прісні. Підвищення температури збільшує рухливість іонів кальцію, тобто коефіцієнт дифузії D, тому з ростом температури швидкість корозії вилуговування зростає.

До другого виду відносяться процеси, пов'язані з хімічною взаємодією між цементним каменем і агресивними агентами, яке призводить до утворення або легко розчинних продуктів, виносяться з бетону в зовнішнє середовище в результаті дифузії або фільтрації, або атмосферних речовин, що не володіють терпкими властивостями і не здатних перешкоджати подальшому розвитку корозії. Процеси, віднесені до другого виду, мають місце в тих випадках, коли на бетон впливають розчини кислот і деяких кислих солей, В цих середовищах руйнування бетону відбувається у багато разів інтенсивніше, ніж при корозії вилуговування.

Камінь з портландцементу при контакті з пластовими водами може руйнуватися в результаті вилуговування найбільш розчинних компонентів його, наприклад, гідроксиду кальцію (корозія вилуговування), внаслідок хімічного перетворення складу під дією іонів магнію (магнезіальних корозія), сульфат-іонів (сульфатна корозія) і сульфідів (сульфідна корозія), в результаті катіонного обміну. Корозійностійкими називають ті цементи або суміші камінь з яких відрізняється високою стійкістю проти всіх або хоча б деяких видів корозії. Так, вельми корозійностійкої є глиноземисті цементи. Високою стійкістю проти корозії вилуговування мають ті цементи та суміші в камені з яких практично не.

Камінь з портландцементу при контакті з пластовими водами може руйнуватися в результаті вилуговування найбільш розчинних компонентів його, наприклад, гідроксиду кальцію (корозія вилуговування), внаслідок хімічного перетворення складу під дією іонів магнію (магнезіальних корозія), сульфат-іонів (сульфатна корозія) і сульфідів ( сульфидная корозія), в результаті катіонного обміну. Корозійностійкими називають ті цементи або суміші камінь з яких відрізняється високою стійкістю проти всіх або хоча б деяких видів корозії. Так, вельми корозійностійкими є глиноземисті цементи. Високою стійкістю проти корозії вилуговування мають ті цементи та суміші в камені з яких практично че міститься гідроокис кальцію.

Основною причиною порушення герметичності кріплення нагнітальних акаажін для закачування води є корозійне поразка цементного каменю, який працює в умовах постійного інтенсивного змивання одою. Наявність розчинних солей в закачиваемой рідини в ряді випадків інтенсифікує процеси корозії. При цьому в самій свердловині створюються великі надлишкові тиску. Відомо, що термін роботи цементного каменю в подібних умовах різко скорочується через корозію вилуговування, механізм і кінетика якої буду1 1 розглянуті нижче. Однак, забігаючи наперед, відзначимо, що підвищення щільності цементного каменю і деформаційних властивостей, краща організація його структури, підвищення герметичності контактних зон позитивно позначиться на довговічності кріплення.

Полегшені тампонажні розчини з високим водоцементним ставленням мають велику величину пір і як наслідок, високий коефіцієнт дифузії. Однак в цих розчинах, але з добавками діятимуть, опоки та інших матеріалів концентрація вапна в капілярах каменю знижена і отже, швидкість вилуговування менше, що в тій чи іншій мірі компенсує ефект підвищеної пористості каменю. В'язкі речовини на основі шлаків характеризуються низькою концентрацією вапна в рідкій фазі і помірною пористістю, тому вищелачіваемость вапна з них буде знижена. Добавка піску в цементні і шлакові суміші знижує їх основність, а все термостійкі добавки підвищують стійкість утвореного з цих розчинів каменю до корозії вилуговування.

Розчинення гідратів фаз по швидкості протікання буде мінімальним, якщо продукти твердіння представлені низькоосновної гідросилікатами і гідроалюмінати і в них повністю відсутня гідроокис кальцію у вільному вигляді. Як відомо, портландцемент містить до 60% гідроксиду кальцію і складається з трьох - і Двухкальціевий силікатів, трехкальциевого алюмінату і чотирьохкальцієвого алюмоферитів. Від концентрації гідроксиду кальцію змінюється основність його гідросилікату, і при зниженні: змісту гідроксиду кальцію посилюється гідроліз, що призводить до руйнування каменю. Двухкальціевий силікат при низьких температурах є нестійким з'єднанням, а гідрат окису кальцію легко вилуговується водами навіть при кімнатній температурі. Таким чином, одним з видів корозії тампонажного каменю може бути корозія вилуговування гідрату окису кальцію. На швидкість вилуговування вельми істотно впливає дифузія.

При температурі не вище 50 - 70 ° С в розчинах сульфату магнію може відбуватися також сульфоалюмінатная агресія, закономірності якої будуть розглянуті нижче. Кристалізація гідросульфоалюміната кальцію може відбуватися лише в глибинних шарах цементного каменю, де концентрація гідроксиду кальцію достатня для утворення цієї комплексної солі. У зв'язку з цим корозія цементного каменю в розчинах сульфату магнію носить пошарове характер. Розташування зони корозії залежить від інтенсивності потоків речовини, спрямованих з цементного каменю, і протилежно спрямованих потоків агресивних іонів. При малій концентрації сульфату магнію в зовнішньому середовищі і високому вмісті іонів кальцію і гідроксіліконов, що спостерігається при використанні в якості в'яжучого портландцементу, на першій стадії процесу відбувається інтенсивний винос іонів з цементного каменю назовні і продукти корозії утворюються на поверхні цементного каменю в рідкій фазі. Тут відзначається корозія вилуговування. При зменшенні потоку іонів з каменю в розчин з часом гідроксид магнію, а потім через деякий час і сульфат кальцію починають випадати в порах цементного каменю.