Содержание к диссертации
СОДЕРЖАНИЕ 2
ВВЕДЕНИЕ 5
Глава 1. Литературный обзор 10
1.1. Особенности коррозии в сероводородных и углекислотных средах 10
-
Сероводородная коррозия железа и сталей 10
-
Углекислотная коррозия железа и сталей 14
1.1.3. Особенности коррозии железа и сталей в двухфазной системе
электролит - углеводород 21
1.1.4. Теория наводороживания металлов 23
1.2. Ингибирование коррозии и наводороживания 28
-
Общие вопросы ингибиторной защиты 28
-
Ингибирование сероводородной коррозии стали 36
-
Ингибирование углекислотной коррозии стали 39
-
Ингибирование коррозии в двухфазных системах 41
-
Ингибирование наводороживания 42
1.3 Использование импеданснои спектроскопии для изучения коррозионных
явлений 46
Глава 2. Методика эксперимента 50
-
Исследуемые вещества 50
-
Приготовление рабочих растворов 50
-
Методы коррозионных испытаний 51
-
Методика электрохимических измерений 55
-
Методика импедансных измерений 58
-
Методика определения водородопроницаемости стали 59
-
Изучение состояния поверхности стали методом фотоэлектрической поляризации 62
2,8 Методика определения микротвердости стали СтЗ 63
2.9. Статистическая обработка экспериментальных данных 64
Глава 3. Закономерности коррозии и защиты стали СтЗ 67
3.1. Влияние концентрации сероводорода и давления углекислого газа на рН и
состав раствора 6 7
3.2. Закономерности коррозии и защита стали СтЗ ингибиторами в
разбавленных растворах НСІ (рИ = 2.0-6.0) 72
3.2.1. Влияние добавок H2S и СО; на скорость коррозии в фоновых растворах 72
3.2.2. Защита стали СтЗ от коррозии ингибиторами АМДОР ИК-7, АА Сю - Си
и ПКУ-6 75
-
Закономерности коррозии и защиты стали СтЗ в модельных пластовых водах 95
-
Ингибирование коррозии стали СтЗ в двухфазной системе дизельное топливо - водный раствор электролита 105
-
Изучение микротвердости стали Ст.З 109
Глава 4. Электрохимическое поведение стали в исследуемых средах 113
-
Исследование влияния ингибиторов на поляризационные характеристики стали в слабокислых средах, содержащих 5,8 г/л NaCl 113
-
Исследование влияния ингибиторов на поляризационные характеристики стали в модельных пластовых водах Ml и М2 без и с добавками сероводорода и углекислого газа 128
Глава 5, Исследование механизма ингибироваиия методами импедансиой
спектроскопии и фотоэлектрической поляризации (ФЭП). 142
5.1. Изучение гшпедансных спектров стального электрода в модельных
пластовых водах 142
-
Изучение импедансных спектров в слабокислых растворах НС1, содержащих 5,8 г/л NaCl 15 3
-
Изучение состояния поверхности стали в растворах методом фотоэлектрической поляризации (ФЭП) 164
Глава 6, Ингибирование диффузии водорода в сталь в исследуемых
средах 167
ВЫВОДЫ 186
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 189
Введение к работе
Актуальность темы.
В настоящее время одной из наиболее актуальных проблем является защита стального оборудования и трубопроводов нефте- и газодобывающей промышленности от коррозии при добыче, транспортировке и переработке нефти и газа. Причиной значительной части аварийных ситуаций и коррозионного разрушения стального оборудования и трубопроводов является высокая коррозионная агрессивность сред, которая обусловливается в значительной мере наличием в них сероводорода, углекислого газа и органической фазы. За последнее десятилетие отмечается глобальное увеличение удельного вклада сероводородной коррозии, связанное с возрастанием разработок сернистых нефтей и переходом на переработку нефтяных эмульсий с увеличивающимся содержанием пластовых вод, вступлением большинства месторождений на более позднюю стадию разработки.
Эффективным методом защиты в таких средах является применение ингибиторов коррозии, синтез и лабораторная проработка новых форм которых непрерывно расширяется в свете требований нефтяных компаний к высокой эффективности при малых концентрациях (до 100-200 мг/л), что снижает стоимость противокоррозионной защиты, повышает конкурентоспособность. В рамках подобного подхода целесообразна разработка универсальных ингибиторов, замедляющих сероводородную, углекислотную коррозию и наводороживание конструкционных материалов. Такой подход позволяет сократить существующий дефицит защитных материалов, расширить их отечественную сырьевую базу и решать вопросы импортозамещения.
Цель работы. Исследовать эффективность новых ингибиторов коррозии стали СтЗ: АМДОР ИК-7 и композиции гомологической смеси ацетатов аминов С10 -С и в специфическом растворителе в сопоставлении с известным ингибитором ГЖУ-6 (лабораторный образец, синтезированный под руководством Николая Ивановича Подобаева) как универсальных замедлителей углекислотной и сероводородной коррозии и наводорожи-вания.
Задачи работы. \, Изучить защитную эффективность малых концентраций (< 200 мг/л) композиции АМДОР ИК-7, представляющей собой 10%-ый раствор высших аминов Сю - Сіб в смеси апротонных растворителей, композиции гомологической смеси ацетатов аминов (АА) Сю - См в специфическом растворителе и ПКУ-6 - продукта конденсации уротропина с алкилхлоридами С\г -С is по отношению к коррозии углеродистой стали в слабокислых средах и модельных пластовых водах, без и с IbS и СОг, как функцию концентрации сероводорода, давления С02, рН среды, солевого состава, времени экспозиции;
2. Исследовать кинетику парциальных электродных реакций при коррозии углеродистой стали в указанных средах как функцию тех же факторов;
3. Оценить ингибирующий эффект замедлителей на наводороживание углеродистой стали в исследуемых средах в широком интервале рН, концентрации сероводорода, оксида углерода (IV), времени экспозиции, катодной и анодной поляризации;
Исследовать состояние поверхности стали в рабочих растворах посредством методов фотоэлектрической поляризации in situ и измерения микротвердости образцов после их экспозиции;
Изучить механизм ингибирования коррозии стали в рабочих растворах методом импедансной спектроскопии.
Научная новизна.
1. Впервые получены, интерпретированы и обобщены экспериментальные данные по защитной эффективности АМДОР ИК-7, АА Сю - Си в сравнении с известным ингибитором ПКУ-6 в малых концентра циях по замедлению общей, сероводородной и углекислотной коррозии стали как функции рН, уровня минерализации, концентрации сероводорода, давления СОг, времени экспозиции, присутствия углеводородной фазы.
2. Показано, что исследуемые замедлители коррозии одновременно являются ингибиторами наводороживания углеродистой стали в средах, к'^ насыщенных сероводородом и углекислым газом как раздельно, так и совместно при потенциале коррозии и в условиях анодной и катодной поляризации.
3. Впервые проведены систематические исследования влияния АМДОР ИК-7 и АА С\о - Си на кинетику парциальных электродных реакций в средах с различным солевым составом и рН, содержащих H2S и С02 совместно и раздельно.
4. Впервые -методами импедансной спектроскопии и фотоэлектрической поляризации in situ изучен механизм ингибирования коррозии стали добавками АМДОР ИК-7, АА Ci0 - С14 и ПКУ-6 в слабокис лых средах и имитатах пластовых вод, содержащих сероводород.
Практическая значимость.
Проведенные исследования показали возможность и целесообразность использования изученных ингибиторов при борьбе с общей, сероводородной, угле кислотной коррозией и наводороживанием углеродистой стали в нефте-и газодобывающей промышленности и в других отраслях народного хозяйства.
Положения, выноашме на защиту.
Количественные результаты по защитной эффективности малых концентраций композиций АМДОР ИК-7, АА Сю - Сы и ГЖУ-6 при коррозии стали СтЗ в слабокислых средах и модельных пластовых водах, содержащих сероводород и углекислый газ раздельно и совместно, с оценкой эффекта последействия, микротвердости поверхности образцов, влияния продолжительности воздействия коррозионной среды и присутствия углеводородной фазы в различных гидродинамических условиях
Данные, характеризующие влияние исследуемых ингибиторов на кинетику парциальных электродных реакций при коррозии углеродистой стали в сероводородных и углекислотных средах как функции рН, концентрации H2S, С02 и солевого состава раствора.
Количественные данные по замедлению наводороживания стали исследуемыми ингибиторами в условиях свободной коррозии, а также катодной и анодной поляризации в зависимости от рН среды, ее состава и времени экспозиции.
4. Результаты изучения механизма ингибирования коррозии композициями АМДОР ИК-7 и АА С)0 - Си и ПКУ-6 в рабочих растворах методами импедансной спектроскопии и фотоэлектрической поляризации (in situ).
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы докладывались на X межрегиональной научной конференции «Проблемы химии и химической технологии» (Тамбов, 2003), II Всероссийской конференции «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии на межфазных границах - ФАГРАН - 2004» (Воронеж, 2004), Международных конференциях «Физико-химические основы новейших технологий XXI века» (Москва, 2005), CORROSION 2005 (Варшава, 2005) и EUROCORR 2005 (Лиссабон, 2005), на научных конференциях аспирантов и преподавателей Тамбовского государственного университета имени Г.Р. Державина (2002 -2004 гг).
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 5 статей, в том числе 3 в центральной печати, и 7 тезисов и материалов докладов.
Объем работы.
Диссертация включает введение, шесть глав, обобщающие выводы и список цитированной литературы из 223 наименований работ отечественных и зарубежных авторов. Работа изложена на 202 страницах машинописного текста, содержит 49 рисунков и 54 таблицы.
