Введение к работе
Актуальность проблемы
Несмотря на то, что многие теоретические и практические аспекты проблемы ингибиторной защиты металлического оборудования от коррозии достаточно изучены, существует ряд важных для науки и производства вопросов, которые являются мало исследованными. В частности, это касается создания и применения ингибиторов для защиты металлов в условиях коррозии под напряжением (механохимическая коррозия). Поскольку не существует универсального ингибитора, способного защищать металл в различных средах, то создание новых ингибиторов, удовлетворяющих конкретным условиям представляется весьма актуальным. Как правило, испытания защитных свойств ингибиторов проводят либо на ненапряженном металле, либо при действии на него определенного вида механических нагрузок. В результате частичного или полного абстрагирования от механохимического фактора значительно снижается соответствие получаемой в ходе эксперимента информации реальным процессам, происходящим при коррозии металлов под напряжением. Эффективность ингибиторов, определяемая традиционными методами (гравиметрия, метод поляризационного сопротивления и др.), чаще всего сильно завышена, поскольку при действии на металл механических нагрузок защитные свойства формирующихся на поверхности адсорбционных пленок могут резко снижаться. В то же время детали и узлы любого технологического оборудования испытывают воздействие комбинированных механических нагрузок с профилирующим влиянием какой-либо составляющей.
Таким образом, разработка и исследование высокоэффективных ингибиторов коррозии под напряжением способствовали бы существенному продвижению в решении проблемы повышения коррозионно-механической прочности оборудования, контактирующего с афессивными средами. Особый интерес представляет создание ингибиторов механохимической коррозии для защиты металла в пластовых водах нефтегазовых промыслов, содержащих сероводород и углекислый газ.
При разработке ингибиторов остро стоит проблема поиска приемлсмог сырья, обладающего необходимыми физико-химическими свойствами, достуї ностью и относительно невысокой стоимостью. Этим требованиям во много удовлетворяют кубовые остатки производства синтетических жирных кислс (КО СЖК), в больших объемах выпускаемых отечественной нефтехимическо промышленностью и получаемых путем жидкофазного окисления твердых ш рафиков, состоящих из углеводородов С25 - С35 с прямой цепью, в присутстви катализаторов.
Цель работы
Исследовать ингибирующую способность КО СЖК в условиях коррози строительных сталей под напряжением, а также на основе этих соединений раз работать и внедрить в производство высокоэффективные ингибиторы механо химической коррозии.
Ятя достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
определить физико- и квантово-химические индексы защитной способ ности (ИЗС) индивидуальных высокомолекулярных органических кислот, вхо дящих в СЖК фракций Сю-Сц, Сн-С^, С|7-С2о и в состав КО СЖК, с цсльн прогнозирования ингибирующей способности последних;
-
исследовать адсорбционную способность фракций СЖК и КО СЖК, ; также их влияние на кинетику электродных процессов на сталях в сероводород содержащих минерализованных средах;
-
определить защитную эффективность КО СЖК в условиях коррозиі сталей под напряжением в агрессивных средах различного состава;
-
на основании расчетных и экспериментальных данных выдвинуть механизм защитного действия КО СЖК при коррозии сталей под напряжением в се-роводородсодержащих минерализованных средах;
-
разработать составы новых ингибиторов коррозии под напряжением на основе КО СЖК методами полного факторного эксперимента (ПФЭ);
61 провести опытно-промышленные испытания разработанных ингибиторов и внедрить их на нефтегазовых и нефтехимических предприятиях.
Научная новизна
-
Установлено, что параметрами, влияющими на ИЗС тетрадекановой СНДСЬУігСООН, гексадекановой СНз(СН2)і4СООН, нонадекановой СНДСЬУпСООН, докозановой СНз(СН2)2оСООН и тетракозановой СНз(СН2)22СООН высокомолекулярных карбоновых кислот, входящих в составы фракций СЖК СпгСы, См-С|б, Ср-Сг» и КО СЖК являются: количество валентных электронов, число атомов в молекулах, дипольный момент молекул и энергия верхних заполненных молекулярных орбитатей (ВЗМО).
-
Найдено, что разработанные ингибиторы коррозии под напряжением Реакор-8 и Реакор-14 в сероводородсодержащих минерализованных средах характеризуются энергетическим эффектом торможения коррозии, а ингибиторы Реакор-7 и Реакор-7И - смешанным.
-
Показано, что ингибиторы Реакор-7, Реакор-7И, Реакор-8 и Реакор-14 при введении в сероводородсодсржащие минерализованные среды вызывают инверсию лимитирующей стадии катодного выделения водорода на сталях, приводя к тому, что контролирующей коррозию стадией становится замедленный разряд ионов водорода, в результате чего резко снижается наводорожива-ние и охрупчивание металла.
-
Все разработанные ингибиторы проявляют смешанный характер защитного действия с некоторым преобладанием катодного торможения, существенно повышая поляризационное сопротивление парциатьных реакций растворения сталей в H2S- и СОг-содержащих средах.
Практическая ценность
Разработаны новые высокоэффективные ингибиторы коррозии Реакор-7 (получено положительное решение на выдачу патента РФ) и Реакор-8.
На Государственном предприятии «Уфареактив» в 1997 г. по переданной научно-технической документации осуществлено промышленное производство ингибитора коррозии сталей под напряжением Реакор-8. В нефтегазодобывающем управлении «Чекмагушнефть» он используется в качестве ингибитора коррозии для защиты нефтяного технологическою оборудования системы неф-
тесбора и поддержания пластового давления от коррозионно-механического разрушения (защитный эффект 85-91 %).
Апробация и публикация результатов
Научные положения диссертации сформулированы и обоснованы на материалах научно-исследовательских работ, выполненных при непосредственном участки автора в рамках инновационной научно-технической программы «Трзнсферные технологии, комплексы и оборудование (приказ Комитета по высшей школе Министерства науки, высшей школы и технической политики РФ № 686 от 16.11.1992 г.). Направление 1 - Трансферные технологии, комплексы и оборудование в химии. Раздел ТР-1: Разработка технологии производства ингибиторов коррозии для защиты металлов в условиях сероводородной среды», единого заказ-наряла по 53 бюджетной классификации (утвержден распоряжением Госкомвуза РФ от 18.01.1994 г.) «Раздел 61.69.99. Исследование защитных свойств и механизма ингибирующего действия нефтехимических соединений при коррозии металлов под напряжением. Этап 1 - Выявление связи между химической структурой и защитным действием ингибиторов коррозии металлов под напряжением», межвузовской научно-технической региональной программы «Башкортостан» (утверждена распоряжением Госкомвуза РФ Хг 47; 48) «Раздел 1.1. Создание высокоэффективных ингибиторов коррозии на основе отходов продуктов нефтехимических производств Башкортостана».
Материалы диссертации доложены на научно-технических конференциях, семинарах и научно-практических совещаниях по вопросам нефтехимии, защиты металлов и металлоконструкций от коррозии, теории и практики ингибитор-ной защиты, состоявшихся в период с 1996 по 1998 гг. в Москве, Уфе, Краснодаре, Волгограде, Екатеринбурге.
По результатам работы опубликовано 14 печатных трудов: 1 статья, 12 тезисов докладов на международных, российских и республиканских конференциях, получено положительное решение ФИПС о выдаче патента РФ по заявке № 97107788/02.
Объем работы
Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и приложений. Объем диссертации - 114 с. машинописного текста; приводятся 30 таблиц, 9 иллюстраций, 2 приложения. Список литературы содержит 127 наименований.
