Введение к работе
Актуальность темы. Коррозия технического оборудования ежегодно приводит к значительным материальным потерям и увеличивает напряженность экологической обстановки в результате незапланированных выбросов и сбросов, например, при выходе из строя насосного оборудования или при утечке нефти вследствие прорыва трубопровода. Сложная ситуация на нефте- и газопромыслах складывается из-за высокой агрессивности технологических сред, в которых присутствуют кислые газы. Среди них наиболее коррозионноактивен Н2S, он не только стимулирует процесс общей коррозии, но также способствует развитию локальных разрушений и наводороживанию стали, что приводит к потере пластических свойств и растрескиванию.
Одним из наиболее эффективных и экономически целесообразных методов защиты металлов от коррозионного разрушения является применение ингибиторов. Этот способ не требует сложного аппаратурного оформления, может быть использован на новом или уже бывшем в эксплуатации оборудовании. Ингибитор при необходимости может быть введен практически на любом этапе производства или легко заменен на более эффективный при изменении условий эксплуатации.
В связи с потребностью рынка в новых более совершенных ингибиторах коррозии полифункционального действия целесообразным является исследование новых композиций, которые в той или иной степени будут удовлетворять всем поставленным требованиям.
Цель работы: определить эффективность композиций ингибиторов отечественного производства ФЛЭК-ИК 201 А и ФЛЭК-ИК 201 Б в диапазоне концентраций 25200 мг/л в качестве замедлителей коррозии малоуглеродистой стали в кислых и нейтральных средах, содержащих Н2S. Качественно и количественно оценить их влияние на наводороживание стали.
Задачи работы:
-
Получение сравнительной оценки эффективности ингибиторов марки «ФЛЭК» с уже используемыми в промышленности замедлителями коррозии отечественного (ХПК-002(120)Б – смесь имидозолинов и амидоаминов, оксиэтилированных полиэфиров высших жирных кислот в растворителе) и импортного (Scimol WS 2111 – композиция из алкилимидазолинов, амидоимидазолинов, аминов, оксиалкилированных аминов, фосфорсодержащих органических соединений, четвертичных аммониевых соединений в спирто-ароматических растворителях) производства.
-
Изучение особенностей механизма ингибирования данными композициями.
-
Систематическое исследование влияния состава среды, продолжительности эксперимента и температуры на защитные свойства исследуемых композиций. Изучение морфологии поверхности после гравиметрических испытаний.
-
Определение влияния исследуемых композиций на наводороживание стали в кислых и нейтральных сероводородсодержащих средах.
-
Исследование коллоидно-мицеллярной структуры растворов ингибиторов, оценка зависимости диаметра частиц от концентрации ингибитора и времени выдержки раствора, а также влияния размеров частиц на скорость коррозии в присутствии рассматриваемых композиций.
Научная новизна.
-
В результате проведенных экспериментов впервые получены и интерпретированы результаты исследования композиций марки «ФЛЭК» в качестве ингибиторов кислотной и сероводородной коррозии Ст3.
-
Проведена сравнительная оценка их эффективности по отношению к уже используемым ингибиторам различных классов.
-
Исследовано влияние ряда ингибиторов на парциальные электрохимические процессы, протекающие на Ст3 в отмеченных ранее средах.
-
Впервые получена зависимость защитного действия ингибиторов марки «ФЛЭК» от продолжительности эксперимента и температуры коррозионной среды. Проведена оценка вкладов ингибитора (ФЛЭК-ИК 201 А, ФЛЭК-ИК 201 Б) и пленки продуктов коррозии в общий защитный эффект в кислых и нейтральных сероводородсодержащих средах.
-
Методом импедансной спектроскопии изучены процессы, происходящие на границе электрод (Ст3)/раствор в зависимости от концентрации ингибиторов и определены их адсорбционные характеристики.
-
Изучено влияние ряда промышленных ингибиторов коррозии на наводороживание углеродистой стали и сохранение механических свойств в присутствии Н2S.
-
Впервые объяснен механизм защитного действия ингибиторов марки «ФЛЭК» на основании изучения зависимости электрокинетических параметров (-потенциал поверхности и -потенциал частиц) и размеров коллоидно-мицеллярных структур (диаметр частиц и степень полидисперсности) от концентрации ингибитора в растворе.
Практическая значимость работы состоит в том, что экспериментальные результаты, полученные в работе, позволяют рекомендовать композиции марки «ФЛЭК» в качестве эффективных замедлителей коррозии в кислых и нейтральных сероводородсодержащих средах, а также наводороживания нефтедобывающим, нефтеперерабатывающим и машиностроительным предприятиям Пермского края и других регионов РФ. Проведенные исследования показывают, что композиции марки «ФЛЭК» достаточно конкурентоспособны на отечественном рынке ингибиторов коррозии, а по некоторым параметрам не уступают импортным аналогам.
Положения, выносимые на защиту:
Результаты экспериментальных исследований защитной эффективности ряда промышленных композиций ингибиторов (в том числе композиций марки «ФЛЭК») в диапазоне концентраций 25200 мг/л в кислых, нейтральных и сероводородсодержащих средах.
Экспериментальные данные по влиянию ингибиторов марки «ФЛЭК» на кинетику парциальных электрохимических процессов в исследуемых коррозионных средах.
Результаты экспериментального определения вкладов в суммарный защитный эффект индивидуальных вкладов ингибитора и пленки продуктов коррозии.
Установленные закономерности влияния ингибиторов марки «ФЛЭК» на наводороживание Ст3 и сохранение ею механических свойств в кислых и нейтральных сероводородсодержащих средах.
Данные экспериментального определения механизма защитного действия композиций марки «ФЛЭК» относительно зависимости электрокинетических и коллоидно-мицеллярных свойств частиц ингибитора от его концентрации в растворе в нейтральных серводородсодержащих средах.
Апробация работы.
Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на 5-ом Международный симпозиуме «Химия и химическое образование» (Владивосток, 2011); Международной научной конференции ПГНИУ «Рудник будущего: проекты, технологии оборудование: материалы», (Пермь, 2011); XХII Российской Молодежной Научной конференции «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» (Екатеринбург 2012); VI Всероссийской конференции по химии «Менделеев-2012» (Санкт-Петербург, 2012); Всероссийской молодежной конференции «Химия под знаком Сигма: исследования, инновации, технологии: материалы» (Казань, 2012); VI Всероссийской конференции «Физико-химические процессы в конденсированных средах и на межфазных границах» («ФАГРАН-2012») (Воронеж, 2012); I Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы электрохимии и защиты от коррозии в решении экологических проблем» (Тамбов, 2012); 1-ом Международном Российско-Казахстанском семинаре «Проблемы современной электрохимии и коррозии металлов» (Тамбов, 2013).
Публикации.
Основное содержание диссертации отражено в 12 печатных работах, в том числе в 4 статьях в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка цитированной литературы из 188 наименований отечественных и зарубежных авторов. Работа изложена на 171 странице машинописного текста, содержит 62 рисунка и 35 таблиц.
