Ингибиторы коррозии, технология их применения

Ингибиторы коррозии - вещества, введение которых в небольшом количестве в агрессивную среду тормозит процесс коррозионного разрушения и изменение механических свойств металлов и сплавов.

Широкое применение ингибиторов коррозии в нефтяной и газовой промышленности объясняется тем, что в процессе добычи, подготовки и транспортировки нефти, газа и воды оборудование и сооружения, изготовленные в основном из конструкционных углеродистых сталей, эксплуатируются в условиях агрессивных коррозионных сред.

Отличительная черта метода защиты конструкций от коррозии с помощью ингибиторов - это возможность при небольших капитальных затратах замедлить их коррозионное разрушение, даже если эти конструкции или оборудование давно находились в эксплуатации. Кроме того, введение ингибиторов в любой точке технологического процесса может оказать эффективное защитное действие и на оборудование последующих технологических стадий (подготовки и транспортировки продукции).

Ингибиторная защита может быть применена как самостоятельный метод защиты от коррозии, а также в сочетании с другими методами - как комплексная защита.

Количественная оценка действия ингибитора (при определенной его концентрации в среде) на скорость коррозионного процесса характеризуется эффективностью защитного действия z или коэффициентом ингибирования g.

Эффективность защитного действия ингибитора определяют на основании результатов лабораторных или промысловых испытаний по уравнению:

К_m - скорость коррозии металла в коррозионной среде, не содержащей ингибитора, г/(м²*ч);

К_m_з - скорость коррозии металла в тех же условиях, но при наличии в среде ингибитора, г/(м²*ч).

Коэффициент ингибирования определяется по уравнению

Изменяя скорость коррозии, ингибиторы влияют на кинетику электрохимических реакций. По этому признаку ингибиторы делятся на анодные, катодные и смешанные (рис. 5.6).

Анодные ингибиторы тормозят только анодный процесс, уменьшая скорость перехода ионов металла в раствор и сокращая активные части электрода вследствие пассивации. Если же процесс коррозии частично контролируется скоростью катодной реакции, а ингибитор подавляет анодную реакцию, уменьшая активную часть электрода, интенсивность коррозионного разрушения может увеличиваться. При этом анодный ингибитор может оказаться опасным, если концентрация его в растворе недостаточна или доступ его к отдельным частям оборудования затруднен.

Катодные ингибиторы безопасные во всех случаях, так как при любых концентрациях они уменьшают скорость коррозии вследствие ионизации кислорода, диффузии кислорода к катоду или разряда ионов водорода. Однако они менее эффективны, чем анодные.

Смешанные ингибиторы при всех видах контроля скорости коррозионного процесса имеют преимущества перед анодными, так как они менее опасны и не приводят к росту интенсивности коррозии.

Способность замедлять коррозию металлов в агрессивных средах обладает множество неорганических соединений. К ним относятся хроматы, ингибиторы-нейтрализаторы (водное растворы аммиака, углекислый натрий, бикарбонат натрия, силикат натрия), полифосфаты и др.

В нефтяной и газовой промышленности в настоящее время преимущественно применяют высокомолекулярные органические ингибиторы на основе алифатических и ароматических соединений (табл. 5.2), имеющих в своем составе атомы азота, серы и кислорода с кратными связями.

Молекулы ингибиторов, доноры электронов, адсорбируются на активных местах поверхности металла, образуя с ним химические соединения. Это обусловливается природой металла и электронной структурой молекулы ингибитора. В результате химосорбции происходит торможение скоростей анодной и катодной реакций и, следовательно, уменьшение скорости коррозии металла.

Наличие двух жидких фаз в коррозионных средах нефтяной и газовой промышленности обусловило возможность применения углеводородрастворимых и водорастворимых ингибиторов коррозии.

Углеводородрастворимые ингибиторы значительно снижают скорость коррозии не только в углеводородной, но и водной фазе среды, поэтому их целесообразно использовать для защиты оборудования от коррозии в двухфазных или углеродных средах.

Применение углеводородрастворимых ингибиторов для защиты оборудования от коррозии в водных средах имеет определенные недостатки: необходимы затраты нефти или нефтепродуктов для приготовления раствора перед введением ингибитора; при защите от коррозии оборудования системы поддержания пластового давления снижает проницаемость нефтесодержащих пластов и увеличивается число кислотных обработок для увеличения приемистости нагнетательных скважин. Для защиты оборудования от коррозии в водной среде целесообразно применять водорастворимые ингибиторы.

При использовании смеси ингибиторов возможно увеличение эффективности защиты (синергизм) или ослабление эффективности защиты (антагонизм).

Эффект синергизма объясняется сопряженной адсорбцией системы ингибиторов, обладающих разным строением и свойствами и наиболее полно защищающих различные энергетическинеоднородные участки поверхности металла.

Возникновение антагонизма в смеси ингибиторов вредно, и такие сочетания ингибиторов недопустимы.

Для большинства органических ингибиторов характерно увеличение их защитного действия по мере роста их концентрации до какого-то предельного значения; при дальнейшем увеличении концентрации эффективность защитного действия не меняется. В каждом конкретном случае оптимальную концентрацию ингибитора определяют эмпирически. Например, ингибитор И-1-А обеспечивает надежную защиту стали от наводороживания при его концентрации в среде 0,1 кг/м³, тогда как при использовании ВИСКО-904 такая же эффективность достигается при концентрации более 0,5 кг/м³.

Установленная по результатам лабораторных исследований концентрация ингибитора может оказаться недостаточной в промышленных условиях, так как ингибитор может адсорбироваться не только на поверхности оборудования, но и на механических примесях, содержащихся в среде. Так, эффективность защитного действия ингибитора ИКБ-4В в девонских водах, содержащих до 0,1 кг/м³ Fe(OH)₃, снижается на 48% по сравнению со средой, не содержащей этих примесей. Подобное влияние на эффективность защитного действия ингибитора АНП-2 оказывают и частицы FeS в сероводородосодержащей среде.

Учитывая широкое использование ингибиторов коррозии в нефтяной и газовой промышленности, необходимо выбирать такие ингибиторы, чтобы введение их в коррозионную среду не приводило к ухудшению технологических условий основного процесса, охраны труда и окружающей среды.

Наиболее распространенный недостаток органических ингибиторов коррозии - это повышенное содержание смол, которые в процессе эксплуатации оборудования оседают на внутренних поверхностях, ухудшая теплопередачу, а иногда и нарушают работу контрольно-измерительных приборов. Сравнение результатов исследований ингибиторов И-1-А, АНПО, ИКСГ, КО с результатами анализов углеводородных конденсатов, не содержащих ингибиторов, показало, например, что при ингибировании скважин суммарное содержание смол в газоконденсате растет с 33*10^-6 кг на 10 кг продукта.

Осложнение технологического процесса при использовании многих органических ингибиторов - это вспенивание технологических жидкостей при очистке газа с помощью моноэтаноламина или осушке его диэтиленгликолем, а также стабилизация эмульсий, образованных водой и углеводородным конденсатом Например, ингибитор И-25-Д не уступает по защитным свойствам ингибитору ВИСКО-904, но не увеличивает вспенивание технологических жидкостей при сероочистке природного газа и стабильность эмульсии метанола в углеводородном конденсате.

Учитывая эти и некоторые другие недостатки, к ингибиторам коррозии в нефтяной и газовой промышленности наряду с общими требованиями: высокой эффективности защиты (не менее 80%), экономической целесообразности их применения, нетоксичнсти, взрыво- и пожаробезопасности, стабильности сырьевой базы, предъявляются специальные требования, связанные со спецификой этих отраслей промышленности.

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: