Введение к работе
1 Актуальность работы. Коррозия металлических конструкций приводит к огромному экономическому и экологическому ущербу во многих отраслях народного хозяйства, является причиной большого количества аварий, приносящих огромный экологический и экономический ущерб. Наибольший вред наносится оборудованию нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, трубопроводов ввиду высокой агрессивности сред, воздействия повышенных температур, давлений, гидродинамических факторов. Коррозионная агрессивность рабочих сред обусловливается присутствием в них углекислого газа и сероводорода, хлоридов, сульфатов, солей жесткости, абразивных твердых частиц, а также органической фазы.
Для снижения последствий коррозии металлического оборудования в агрессивных условиях добычи, переработки и транспортировки нефти и газа наиболее широко применяются ингибиторы коррозии металлов, различные покрытия (металлические, лакокрасочные, консервационные и др.), коррозионностойкие материалы, электрохимическая защита. В настоящее время, ввиду очень широкой номенклатуры отечественных и зарубежных средств защиты металлов от коррозии, перед производителями нефте-газодобывающего оборудования остро стоит проблема оценки коррозионной стойкости материалов, а также быстрого, надежного и экономичного выбора и контроля в производственных условиях наиболее эффективных и экологически безопасных противокоррозионных материалов -ингибиторов и защитных покрытий.
Цель работы. Изучить эффективность и возможность применения как в лабораторных, так и в производственных условиях автоматизированных электрохимических методов-поляризационного сопротивления (LPR), амперометрии нулевого сопротивления (ZRA) и др. для выбора оптимальных способов защиты от коррозии основных конструкционных материалов оборудования для добычи нефти и газа, контроля технологических процессов-ингибиторной защиты в кислых растворах травления и обработки скважин, гидроиспытаний в нейтральных водных средах, защитных свойств нитрид-титановых и карбидовольфрамовых покрытий.
Научная новизна.
Получены количественные кинетические зависимости скоростей травления стали от времени в растворах ортофосфорной кислоты. Показано, что они адекватно описывают экспериментальные данные в диапазоне
2 концентраций 6.2-73.7 % масс. Н3РО4 без добавок ускорителей и ингибиторов, а
также в растворах на основе серной и соляной кислот в присутствии некоторых
ингибиторов.
Показано, что скорости травления стали в растворах Н3РО4, полученные электрохимическим методом, были ниже данных гравиметрии в зависимости от концентрации кислоты, что связано с различной пленкообразующей способностью растворов и изменением кинетических параметров электродных реакций. Введение поправочного коэффициента, зависящего от концентрации ингибиторов, добавок и кислоты позволяет повысить точность определения Кп электрохимическим методом.
В ингибированных растворах промывочных жидкостей на основе серной и плавиковой кислот также получены функциональные зависимости Кп от времени выдержки, которые соблюдаются с высокой степенью корреляции, что позволяет прогнозировать защитный эффект ингибиторов по результатам кратковременных электрохимических измерений.
Показано, что максимальная коррозионная стойкость двухслойного покрытия Ni-P/TiN (0,6-0,7 мкм) на углеродистой стали обеспечивается при получении из кислого раствора беспористого нетрещиноватого подслоя Ni-P с содержанием фосфора около 15 масс.% толщиной 9 мкм, тогда как покрытия Ni-Р толщиной 30 микрон, содержащие 12 масс.%, имеют худшие защитные характеристики.
Показано, что по данным LPR и ZRA карбидовольфрамовое покрытие имеет высокую коррозионную стойкость він H2SO4, имитатах морской и пластовой воды, а также очень низкую пористость.
Разработан метод оценки коррозионной стойкости WC- и TiN-покрытий в различных средах с помощью методов LPR и ZRA, реализованых в коррозиметре «Эксперт-004».
Практическая значимость работы.
Разработаны электрохимические экспресс-методы и портативное оборудование для контроля процессов обработки поверхности металлов в растворах сильных кислот, а также определения коррозионной стойкости материалов буровых насосов в нейтральных водных средах, которые обеспечивают высокую точность и оперативность определения защитной способности ингибиторов коррозии.
Разработана ингибирующая композиция для защиты конструкционных материалов буровых насосов (сталь, серый чугун, порошковый материал,
з нирезист) в процессе гидроиспытаний, которая обеспечивает высокую степень
защиты материалов - более 90%.
Разработана методика корректировки ингибирующей композиции с использованием электрохимического метода определения защитного эффекта.
Разработан метод оценки коррозионной стойкости WC- и TiN-покрытий в лабораторных и производственных условиях.
Показано, что по данным методов LPR и ZRA, карбидовольфрамовое покрытие имеет высокую коррозионную стойкость в 1н H2SO4, имитатах морской и пластовой воды, а также очень низкую пористость, в связи с чем эти покрытия рекомендуются для защиты внутренних поверхностей емкостей, запорной арматуры, газопромыслового; нефтехимического и химического оборудования.
Положения, выносимые на защиту:
Способ осуществления и результаты электрохимического определения кинетических параметров процессов взаимодействия стали с растворами 2,5-73,7 % масс. Н3РО4 без добавок ускорителей и ингибиторов, а также с растворами H2SO4 ,HF и НС1 в присутствии некоторых ингибиторов.
Рекомендации по обеспечению защиты от коррозии материалов буровых насосов в нейтральных водных средах в процессе гидроиспытаний и электрохимическому контролю корректировки состава ингибирующей композиции.
Оптимальные условия обеспечения повышенной коррозионной стойкости тонких защитно-декоративных нитрид-титановых покрытий за счет использования химического никель-фосфорного подслоя .
Результаты электрохимической оценки коррозионной стойкости карбидовольфрамовых покрытий на стали с подслоем никеля в различных средах.
Апробация работы. Основные Результаты работы были представлены на IV Международной Научно-Практической Конференции 2006, IV Международной конференции с выставкой «Покрытия и обработка поверхности» 2007 и Metals Processing and Manufacturing Conference» MPM 2007.
Публикации. Основное содержание работы отражено в 1 научной статье опубликованна в научном журнале , рекомендованного ВАК « Практика противокоррозионной защиты», и 3 тезисах докладов.
4 Структура и объем диссертации. Диссертация содержит 37 рисунков, 8
таблиц, всего 132 страниц. Она состоит из введения, 3 глав, выводов и
библиографии, включающей 104 наименований.
