Разработка научных принципов защиты металлов от углекислотной коррозии ингибиторными композициями

• Автор: Моисеева, Людмила Сергеевна
• Шифр специальности: 05.17.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1996
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 485 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. Углекислотная коррозия стали.

1.1. Характер проблемы применительно к условиям нефтегазовой промышленности.

1.2. Основные факторы, влияющие на скорость коррозии стали в углекислотных средах.

1.3. Особенности механизма углекислотной коррозии стали. .

2. Ингибирование углекислотной коррозии стали

2.1. Основные типы ингибиторов углекислотной коррозии

2.2. Влияние продуктов коррозиисолеотложения и углеводородной фазы на действие ингибиторов

2.3. Механизм действия органических ингибиторов коррозии.

2.3.1. О взаимосвязи адсорбции ингибиторов и эффективного торможения коррозии металлов в
их присутствии
2.3.2. Основные принципы научного выбора ингибиторов
3. Объекты и методы исследования.
3.1. Объекты исследования.
3.2. Методика коррозионных испытаний
3.3. Методики электрохимических исследований
3.4. Методики определения физико химических и технологических свойств ингибиторных композиций.
3.5. Физико химические методы анализа отдельных компонентов и ингибиторных композиций.
4. Исследования влияния ингибиторных композиций
на коррозию стали в двухфазной углекислотной
среде с 2.
5. Ингибиторные композиции марки КРЦ для
защиты стали от углекислотной коррозии.
6. Изучение влияния ингибиторных композиций на общую и локальную коррозию низкоуглеродистой
стали в карбонат бикарбонатных средах с 6.
7. Анализ результатов промышленных испытаний ингибиторов углекислотной коррозии марки КРЦ на нефтяных и газоконденсатных месторождениях
Беларуси, Удмуртии и Украины
7.1. Защита оборудования нефтяных месторождений Беларуси ингибиторной композицией КРЦЗГ.
7.2. Защита оборудования нефтяных и газоконденсатных месторождений Украины ингибиторами КРЦ, КРЦ3
7.3. Защита систем нефтесбора месторождений Удмуртии ингибиторными композициями
КРЦ3, КРЦЗГ
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Де Ваардом и Миллиамсом впервые [] высказано предположение об участии молекул угольной кислоты в катодном процессе и протекании реакций в последовательности (2в) - (2г) (рис. Протекание реакции (2в) катализируется поверхностью металла и приводит к регенерации угольной кислоты. Фокиным М. Н. [] впервые предложена многостадийная модель восстановления углекислоты до формальдегида для объяснения процессов, протекающих при катодной поляризации железа в рассоле % СаС + СО2. Гипотеза о возможности участия диоксида углерода в процессе катодной деполяризации с восстановлением до метана впервые высказана Луневым А. Ф. []. Согласно современным представлениям [2], этот процесс возможен при высоких давлениях СО2 в нефтяных и газовых скважинах. В работе [] показана возможность электрохимического восстановления карбонатсодержащего компонента среды в условиях коррозионного растрескивания мягкой стали в щелочном карбонатио-бикарбонатном растворе. Отмечено совпадение условий проявления металлом склонности к коррозионному растрескиванию и максимальной эффективности катодного деполяризующего процесса. Как установлено в [], коррозионная трещина формируется и развивается на металле при потенциале положительнее потенциала равновесного водородного электрода. Принято считать [-], что коррозионные трещины в данном случае зарождаются и развиваются исключительно путем локального анодного растворения напряженных участков металла, и вклад водородного охрупчивания в разрушение становится заметным только при катодной поляризации. Однако Фокиным М. Н., Булыгиным Е. В. и Оше Е. К. [] установлено, что сталь наводороживается при анодной поляризации в растворе 1н №2СОз + 1н ИаНСОз (pH 9,) при °С, причем зависимость наводороживания от потенциала проходит через максимум, как и скорость коррозии. Симбатность этих зависимостей указывает на то, что анодное наводороживание появляется в результате анодного растворения металла. Авторами предложено одно из объяснений наблюдаемого ' явления. Ре2+ [], которые химически разлагают молекулы воды до водорода со скоростью пропорциональной скорости анодного растворения. Время жизни ионов Ре2+ в водных растворах мало ( с) и их существование возможно только в адсорбированном состоянии [0]. В связи с этим химическое разложение молекул воды может происходить только в адсорбированном состоянии и приводит к "посадке" на поверхность стального электрода адсорбированных атомов водорода. Стадия рекомбинации играет решающую роль в кинетике катодного выделения водорода на металлах группы железа. Поскольку на мягкой стали в карбонатно-бикарбонатных растворах выделение газообразного водорода становится заметным лишь при значительной катодной поляризации, можно ожидать, что весь атомарный водород, появляющийся на поверхности стали при анодной поляризации уходит в объем металла. Н2СОэ + е ‘ -> НСОз'+Над (1. С2“ + Н2 О -> НСОэ- + ОН- (1. НСОэ-+ е ' -> С2* + (1. ОН- (1. В работе [] отмечается, что реакции (2а)-(2б) (на рис. Р . Н2 С] ехр (-), (1. В. Тафелевский наклон 0 мВ могут давать реакции 2в, 2е, 1в (рис. Параллельно с восстановлением НСО3 ' и Н2СОз происходит разряд воды. Еобр = -0,9 pH - 0,5 1д Рн2 (1. Анализируя литературные данные, можно заключить, что в общем случае ток катодного процесса равен сумме токов разряда ионов водорода, гидрокарбонат-ионов, молекул воды, кислорода и угольной кислоты. В зависимости от условий вклад различных токов может меняться. Реализация того или иного механизма в конечном итоге зависит от условий - pH, температуры, парциального давления С, химического состава раствора, скорости движения среды. Другой важный для понимания углекислотной коррозии процесс -образование карбонатно-оксидных пленок - также многостадийный. Образование конечного продукта определяется локальным значением pH, температурой и присутствием кислорода в коррозионной среде. Из многообразия предложенных схем [,-,,,,1-5] нами выделены две группы реакций (рис. Первую - составляют реакции, приводящие к подкислению среды, либо протекающие в коррозионных средах с pH < 7. Осадок, формирующийся при протекании этих процессов, обладает слабыми защитными свойствами.