Введение к работе
І. . 1.1. Актуальность проблемы.
Высокое сродство сероводорода к железу определяет его опасность при коррозии нефтегазопромыслового оборудования. Коррозионные потери сталей в условиях сероводородной коррозии (СВК) значительны, характерна локализация коррозионного процесса, что делает СВК особенно опаской.
В слабокислых и нейтральных солевых растворах в присутствии сероводорода на поверхности железа и сталей образуются сульфидные пленки. Электрохимия сульфидов, особенно в нейтральных средах, изучена недостаточно.
Наиболее эффективным способом снижения коррозионных потерь металла остается применение ингибиторов коррозии металлов. Некоторые из них защищают от локальной коррозии.
Работа выполнена по плану НИР проблемной лаборатории ингибиторов коррозии металлов МГПИ им. В. И. Ленина в соответствии с . комплексной целевой программой по химии ГКНТ . СМ СССР ' ОЦ 015 проблема 0.10.08, задание- 04,- СЭВ). Тема исследования входит в координационный план НИР высших учебных заведений системы Минвуза СССР на 1982-1985 г. в области химического сопротивления материалов и защиты от коррозии ( приказ Минвуза СССР N 470 от 14.04.82. раздел 6.1).
1.2. Цель работы.
1. Изучение электрохимического поведения сульфидов железа и катодной реакции восстановления водорода из сероводорода на жел'' -
зе и его сульфидах с целью выяснения роли сульфидных пленок в коррозионном процессе и его локализации.
-
Исследование влияния азотсодержащих ингибиторов на анодное растворение железа в нейтральных солевых растворах.
-
Изучение причин локализации коррозионного процесса и влияния ингибиторов на этот процесс.
1.3. Научная новизна.
Электрохимическими методами исследования выявлена природа потенциала сульфидов железа, изучено перенапряжение восстановления кислорода на сульфидах в нейтральных средах, установлена равновесная электродная реакция, протекающая на сульфидах железа в условиях СВК, показана роль сульфидов железа, как эффективных катодов при коррозии сталей в присутствии сероводорода.
Показана принципиальная возможность восстановления водорода из сероводорода на железе и ыи сульфидах по каталитическому механизму в широком интервале рН. Подтверждено образование растворимого гидросульфида железа (FeSH*). катализирующего электродные реакции.
Анионы HS" активируют анодную реакцию на железе в хлоридных и ацетатных растворах и тормозят в перхлоратцых.
Установлено, что важным условием локализации коррозионного процесса на железе в присутствии сероводорода является наличие сульфида железа, под которым развиваются питтинги, эффективность работы гальванопары Fe-FexSy. Необходимым условием питтингообра-'зования (ПО) является присутствие ионов-активаторов HS" и СГ (11S.* - анион не вызывает ПО в ацетатном растворе).
-5-,
Выявлен и изучен эффективный ингибитор общей и локальной коррозии железа в сульфидсодержащих нейтральных растворах катамин АБ (как ингибитор СВК катамин АБ впервые изучен в данной работе).
В сульфидно-хлоридных нейтральных растворах катамин АБ вызывает анодную пассивацию железа.
Ингибиторы катамин АБ, ПКУ 5/6, Нефтехим-1 предотвращают ПО при потенциале коррозии (Ехор). Эффективность ингибиторов растет с увеличением рН, CH2S и Синг, а также зависит от последовательности введения добавок.
1.4. Практическая ценность.
В работе показана роль некоторых азотсодержащих соединений в качестве ингибиторов СВК железа и низкоуглеродистых сталей в нейтральных сероволородсодержащих средах. Показана эффективность катамина АБ в качестве ингибитора локальной коррозии железа. Определены оптимальные условия (CH2S. Синг, рН, гидродинамический режим), при которых катамин предотвращает ПО. Отработанная методика определения потенциала питтингообразования (Епо) может быть использована для отбора ингибиторов.
1.5. На защиту выносятся:
результаты исследований электрохимического поведения природных сульфидов железа пирита (FeS2) и пирротина (FeS) в нейтральных растворах электролитов, в том числе в присутствии сероводорода; -
равновесная электродная реакция, протекающая на сульфидах..
железа в присутствии сероводорода;
каталитический механизм восстановления водорода из сероводорода на сульфидах железа и железе;
результаты исследований анодной реакции железа в нейтральных сульфидсодержащих средах различного анионного состава в присутствии ингибитора (анодная пассивация железа в ингибированных хлоридно-сульфидных нейтральных растворах);
роль сульфидов железа, состава раствора, рН, CH2S, Сннг и гидродинамического режима в локализации коррозионного процесса на железе.
1.6. Апробация работы.
" Основные результаты диссертации были доложены на II Всесоюзном симпозиуме "Электрохимия и коррозия металлов в водно-органических и органических средах" (Ростов-на-Дону, 1984 г.); I Всесоюзной межвузовской конференции "Проблемы защиты металлов от коррозии" (Казань, 1985 г.); научно-практической конференции "Вклад вузовской науки в дело ускорения научно-технического и социального прогресса" (Омск, 1986 г.); областной научно-технической конференции по электрохимии, коррозии и защите металлов в неводных и смешанных растворителях (Тамбов, 1986г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Прогрессивные методы и средства защиты металлов и изделий от коррозии" (Москва, 1988 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Борьба с коррозией в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности" (Кириши, 1988 г.); Всесоюзном совещании "Механизм действия ингибиторов коррозии металлов" (Москва, ИФХ АН СССР, 1986 г.); Всесоюзном совещании "Физико-химические основы действия ингибиторов коррозии металлов"
(Москва, ИФХ АН СССР, 1989 г.); объединенном коллоквиуме <соррози- .
онных подразделений отдела коррозии и электрохимии металлов НИФХИ
им. Л. Я. Карпова. '
По материалам диссертации опубликовано 11 статей и 7 тезисов докладов.
Структура и объём, диссертации.
Диссертация состоит из введения, 5 глав, содержит список'литературы (240 наименований). Общий объем диссертации 196 страниц, включая библиографию. В диссертации содержится 47 рисунков и 23 таблицы,
