Подавление сероводородно-углекислотной коррозии и наводороживания стали рядом ингибиторов

• Автор: Кузнецова, Екатерина Геннадиевна
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 175 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Содержание
Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Особенности сероводородной и углекислотной коррозии

1.1.1. Коррозия железа и стали в присутствии Н

1.1.2. У глекислотная коррозия железа и сталей

1.1.3. Особенности коррозии железа и сталей в двухфазной системе

угле водородвода

1.1.4. Теоретические аспекты наводороживания металлов

1.2. Особенности ингибирования коррозии и наводороживания же

леза и стали
1.2.1. Общие основы и требования ингибирования
1.2.2. Ингибирование сероводородной и кислотной коррозии
1.2.3. Ингибирование углекислотной коррозии
1.2.4. Ингибирование сероводородно углекислотной коррозии в
двухфазных системах углеводород электролит
1.2.5. Ингибирование наводороживания железа и стали
Глава 2. Методика эксперимента
2.1. Исследуемые вещества
2.2. Приготовление рабочих растворов
2.3. Методы проведения коррозионных испытаний
2.4. Методика электрохимических измерений
2.5. Методика определения наводорожпвания
2.6. Методика изучения механических характеристик стали
2.7. Статистическая обработка экспериментальных данных
Глава 3. Закономерности коррозии и ингибирование стали Ст 3
3.1. Коррозия и защита стали СтЗ в растворах ЫАСЕ ингибиторами ЭМ5, ЭМ6, А.
3.2. Коррозия и защита стали Ст 3 в растворах ЫАСЕ ингибитора ми ИФХАН и ИФХАН8Х
3.3. Коррозия и защита стали Ст 3 в модельной воде М1 ингиби торами ЭМ5, ЭМ6, А
3.4. Коррозия и защита стали Ст 3 в растворах М1 ингибитором ИФХАН8Х
3.5. Изучение мгновенной скорости коррозии и эффекта последей ствия ингибиторов ЭМ5, ЭМ6, А, ИФХАН8Х в модельных средах ИАСЕ и М
3.6. Влияние ингибиторов ЭМ5, ЭМ6, А, ИФХАН8Х на кор 0 розионное поведение стали Ст 3 в двухфазных системах электролит углеводород
Глава 4. Электрохимическое поведение стали в исследуемых сре 0 дах
4.1. Электрохимическое поведение стали Ст 3 в имитате пластовой 0 воды НАСЕ
4.2. Электрохимическое поведение стали в модельной пластовой 4 воде М
Глава 5. Влияние ингибиторов на диффузию водорода в сталь и со 4 хранение ею механических характеристик в исследуемых средах
5.1. Ингибирование диффузии водорода в сталь в модельных гша 4 стовых водах ИАСЕ и М
5.2. Влияние исследуемых ингибиторов на сохранение пластичных
свойств углеродистой стали Ст
5.3. Действие рассматриваемых замедлителей на сохранение проч 8 ностных свойств углеродистой стан и Ст 3 Выводы
Список литературы


Одновременно наблюдается сдвиг электродного потенциала железа в отрицательную сторону и, как следствие, увеличение скорости анодного процесса []. Автором для порядка анодной реакции по Н расчетом получена величина 1,0, а экспериментально наблюдаемая равна 0,. Существование частицы Ре8Н"" подтверждается данными [, ]. Ре + Н РерВДад; (1. Ре(Н)М0 -> (Ре -Н)2+ + 2е (1. Ре •Н)2+-»Ре2+ + Н (1. Лимитирующей является стадия (1. Авторы [] объясняют облегчение катодного процесса в присутствии сероводорода снижением перенапряжения реакции выделения водорода. Г + 2е -> Н2 (1. H2S + 2 е ->• S2' + Н2 (1. H2S + е -> SH- + 1/2Н2 (1. SH' + е -> S2' + 1/2Н2 (1. Н +е -> ОН" + 1/2Н2 (1. Реакция (1. Для щелочных и нейтральных растворов более вероятен процесс (1. H2S + 2е <-> Н2 + 2HS' (1. HS* + Н+ <-» H2S + Н (1. H2S + 2е -> 2Н1ШС + S2' (1. S2' + 2Н+ -» H2S + Н (1. И Больмер, и Кеше считают, что в присутствии 1-I2S снижение перенапряжения восстановления водородных ионов связано с более легким разрядом водорода из молекулы сероводорода. В обоих механизмах сероводород в процессе реакции регенерируется. На основании этого можно предположить вероятность каталитического механизма протекания катодного процесса. Это было подтверждено в трудах З. А. Иофа и др. H2S-> (H2S)MC (1. СВДодс + НзО+ -> (Н+)ддС + Н (Ь^Хс + е + Ре -» ГОе + (Н^)**. Реакция (1. Сероводород регенерируется, что позволяет авторам утверждать о каталитическом механизме реакции. Розенфельд [] предполагает адсорбцию не молекул сероводорода, а ионов ГО', которые взаимодействуют с Н+ из раствора, образуя молекулярный комплекс-катализатор Ре(Н-8-Н)адс, протоны которого в катодной реакции легко восстанавливаются до адсорбированных Н-атомов, те, в свою очередь, рекомбинируют в молекулы и выделяются в виде газа или диффундируют в металл, где молизуясь в ловушках кристаллической решетки, повышают внутреннее напряжение металла. В результате в мягких сталях образуются поверхностные вздутия, а более прочные растрескиваются и теряют работоспособность [6]. З.А. Иофа указывает [], что гидросульфид-ионы могут ускорять разряд ионов водорода за счет возникновения адсорбционного - потенциала отрицательного знака. Восстановление водорода из сероводорода на железе по каталитическому механизму идет как в аэрированных, так и в деаэрированных солевых растворах [8]. Ре(Н-8-Н)адс+ е ->Ре(Н8*)адс+Надс (диффузия в металл) -> Н2 (1-) Первые две реакции квазиобратимы, последняя стадия определяет скорость всего процесса []. Автор [] полагает с учетом сведений о формах существования сероводорода в водных средах различной кислотности, что при разных pH протекают разные катодные реакции. В более кислых средах - с участием самого сероводорода, в менее - с участием ионов ГО‘ или совместным действием указанных компонентов. Розен-фельд [] показывает, что хотя с ростом отрицательного значения потенциала адсорбция HS" ослабевает, но эффект присоединения Н+ к Fe(HS*)jmC преобладает и усиливается. Только при очень высоких отрицательных потенциалах, когда ионы HS' полностью десорбируются, комплекс не образуется и эффект исчезает. С ростом положительных значений потенциала упрочняется комплекс Fe(HS'). Следовательно, чтобы исключить вредное влияние сероводорода необходимо сообщить электроду отрицательное значение потенциала, при котором происходит десорбция гидросульфид-анионов, либо создать анодную поляризацию, при которой каталитический комплекс не образуется. Изложенная выше теория, позволяет объяснить не только механизм увеличения сероводородом скорости коррозии, но и механизм действия ингибиторов коррозии. A[H+]exp{-F,/RT[a((p-'F1)+ »WhPFi}, (1. Ч7! Для железа, характеризующегося высокой энергией связи Ме-Н, при адсорбции сульфид-анионов скорость разряда ионов водорода увеличивается, перенапряжение водорода снижается, дифференциальная емкость не меняется. A.A. Гоник [] и ряд других исследователей предполагают, что резкое усиление скорости коррозии железа и стали в сероводородсодержащих средах связано не столько с непосредственным влиянием растворенного в среде H2S, сколько с продуктами его превращения - сульфидом и полисульфидом железа в качестве эффективных катодов.