Содержание к диссертации
Введение 4
Глава 1. Литературный обзор 8
Общие принципы ингибирования 8
Сероводородная коррозия 15
Особенности сероводородной коррозии 15
Ингибирование сероводородной коррозии 21
1.3. Углетслотная коррозия 24
Общие закономерности углекислотной коррозии 24
Ингибирование углекислотной коррозии 31
1.4. Коррозия стали в двухфазной системе 36
электролит -углеводород
1.5. Некоторые аспекты наводороживания металлов 39
Глава 2. Методика эксперимента 51
Объекты исследования 51
Коррозионные испытания 52 23. Электрохимические исследования 53
" 2.4. Емкостные измерения 55
2.5. Методика определения водородопронщаемости стали 51
,,,, 2.6. Рентгеноструктурный анализ 59
2.7. Статистическая обработка экспериментальных данных 60
Глава 3. Закономерности коррозии и защиты стали СтЗ 61
Влияние концентрации сероводорода и давления 61 углекислого газа нарНи состав раствора
Коррозия и защита стали СтЗ в слабокислых средах 65 добавками Олазола и ПГУ-2
Закономерности коррозии и защиты стали СтЗ 74 исследуемыми ингибиторами в модельных пластовых водах
3 Л. Коррозия и защита стали СтЗ в слабокислых 81
растворах НСЛ, содержащих добавки хлорида натрия,
посредством АМДОР ИК-1
3.5. Результаты коррозионных испытаний стали СтЗ 90
в двухфазной системе декан-вода
Глава 4. Электрохимическое поведение стали СтЗ 95
в исследуемых средах
Результаты электрохимических измерений 95 в растворах сильных кислот
Поляризационн ые измерения в модельных пластовых 112 водах, насыщенных углекислым газом и сероводородом
4.3. Электрохимические измерения в растворах соляной 122
кислоты, содержащих добавки хлорида натрия
в присутствии ингибитора АМДОР ИК-1
Глава 5. Изучение адсорбции исследуемых ингибиторов 132
на углеродистой стали в слабокислых средах,
насыщенных С02 и H2S
Глава 6. Исследование водород о проницаемости 141
стальной мембраны
6.1. Ингибирование диффузии водорода в сталь 141
'"' посредством Олазола и ПГУ-2 в средах,
содержащих углекислый газ и сероводород
6.2. Ингибирующие свойства вещества класса АМДОР 151
по отношению к наводороживанию стали СтЗ
в хлоридных средах, содержащих СО2 и H2S
Выводы 157
Список литературы 160
Введение к работе
Актуальность темы.
Проблема защиты от коррозии конструкционных металлических материалов всегда стояла весьма остро. В настоящее время она приобретает все большую актуальность в связи с физическим и моральным износом оборудования. Для предприятий нефте- и газодобывающей я перерабатывающей промышленности характерна эксплуатация техники в высокоагрессивных средах, содержащих сероводород и углекислый газ, что приводит не только к возрастанию общих потерь, но и к усилению наводороживания стали.
В этих условиях одним из наиболее надежных и экономичных средств защиты являются ингибиторы, общие вопросы действия которых изучены достаточно широко [1, 2]. Широкое применение в качестве ингибиторов находят азотсодержащие соединения с длинной углеводородной цепью: алифатические амины и их производные, имидазолины, четвертичные аммониевые соединения, производные пиридина. Подобные вещества способны оказывать длительное защитное воздействие.
В настоящее время, несмотря на имеющуюся обширную номенклатуру замедлителей коррозии, идет постоянный поиск новых, более эффективных веществ, способных выступать в роли ингибиторов широкого спектра действия, замедляющих одновременно кислотную, сероводородную и углекислот-ную коррозию, а также водородопроницаемость стали. Нефтяные компании требуют разработки ингибиторов, эффективных при малых концентрациях, что одновременно снижает стоимость противокоррозионной защиты, экологическое воздействие, повышает конкурентоспособность, способствует уменьшению социальной напряженности.
Цель работы.
Исследовать защитную эффективность Олазола, ПГУ-2 и композиции АМДОР ИК-1 в малых концентрациях в качестве ингибиторов широкого спектра действия: замедляющих общую кислотную, сероводородную и угле-кислотную коррозию и наводороживание углеродистой стали. Задачи работы.
детально изучить защитную эффективность в малых концентрациях продукта конденсации недистиллированных талловых кислот и полиэтилен-полиамина (Олазол), производного антипирина и акридина (ПГУ-2) и композиции АМДОР ИК-1, представляющей собой смесь полиаминоамидов с по-лиаминоимидазолинами, растворенную в специфической комбинации растворителей, на скорость коррозии углеродистой стали в слабокислых средах и модельных пластовых водах как функцию концентрации добавок, рН среды, солевого состава, времени экспозиции;
оценить эффективность Олазола, ПГУ-2 и АМДОР ИК-1 в исследуемых средах при различных концентрациях сероводорода и давлениях СОг;
изучить особенности протекания парциальных электродных реакций при коррозии углеродистой стали в сероводородно-углекислотных средах как функцию тех же факторов;
выяснить возможность и природу адсорбции исследуемых ингибиторов на поверхности углеродистой стали в слабокислых средах, насыщенных H2S и СОг порознь и совместно;
- исследовать влияние добавок сероводорода, углекислого газа, солево
го состава и рН среды на эффективность Олазола, ПГУ-2 и АМДОР ИК-1 в
качестве ингибиторов наводороживания металла. .
Научная новизна.
1. Впервые получены, интерпретированы и обобщены экспериментальные данные по защитной эффективности Олазола в малых концентрациях в
6 качестве ингибитора кислотной, сероводородной, углекислотнои коррозии и наводороживания стали как функции рН, солевого состава, концентрации сероводорода, давления углекислого газа и совместного присутствия H2S и С02.
2. Исследовано ингибирующее действие в малых концентрациях ПТУ-2
в качестве замедлителя кислотной, сероводородной, углекислотнои коррозии
и водородопроницаемости стали как функции тех же факторов.
Впервые интерпретированы и обобщены экспериментально полученные данные по защитной способности в малых концентрациях композиции АМДОР ШС-1 как ингибитора углекислотнои, сероводородной коррозии и наводороживания углеродистой стали в условиях действия тех же факторов.
Впервые получены и обобщены экспериментальные закономерности влияния исследуемых ингибиторов на кинетику парциальных электродных реакций в средах, насыщенных сероводородом и углекислым газом раздельно и совместно.
Получены данные по адсорбционной способности замедлителей коррозии, позволившие интерпретировать механизм их действия.
Практическая значимость.
На базе проведенных исследований показана возможность использования ряда 'замедлителей при борьбе с сероводородной, углекислотнои коррозией и наводороживанием углеродистой стали в различных отраслях промышленности.
Положения, выносимые на защиту.
1. Экспериментальные результаты по защитной эффективности малых концентраций исследуемых композиций (Олазол, ГГГУ-2, АМДОР ИК-1) в слабокислых и нейтральных средах, имитирующих пластовые воды, насыщенных сероводородом и углекислым газом, а также в двухфазной среде декан/водный раствор.
Экспериментально полученные закономерности, характеризующие влияние малых концентраций ингибиторов на наводороживание стали в широком интервале рН, концентрации сероводорода и добавок С02.
Закономерности влияния исследуемых ингибиторов коррозии на ки-нетику электродных процессов, протекающих на стальной поверхности в слабокислых и нейтральных средах, насыщенных H2S и СОг-
Результаты экспериментального исследования адсорбционной способности Олазола, ПГУ-2 и АМДОР ИК-1 на углеродистой стали СтЗ и интерпретация механизма их защитного действия.
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы докладывались на IX региональной научно-технической конференции "Проблемы химии и химической технологии" (Тамбов, 2001г); V региональной научно-технической конференции "Вопросы региональной экологии" (Тамбов, 2002); всероссийской'конференции "Физико-химические процессы в конденсированном состоянии на межфазных границах ФАГРАН -2002" (Воронеж, 2002г); X межрегиональной научной конференции "Проблемы химии и химической технологии" (Тамбов, 2003г); на научных конференциях аспирантов и преподавателей ТГУ им. Г.Р. Державина (2001 - 2004г).
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 6 статей, в том числе три в центральной печати, и 6 тезисов докладов.
Объем работы. Диссертация включает введение, шесть глав, выводы и список цитированной литературы из 199 наименований отечественных и зарубежных авторов. Работа изложена на 173 страницах машинописного текста, содержит 41 рисунок и 41 таблицу.
