Ингибиторы коррозии металлов
Автор: Исаев Ю.
Журнал: Мировая наука @science-j
Рубрика: Основной раздел
Статья в выпуске: 4 (25), 2019 года.
Бесплатный доступ
Изучены условия замедления коррозии углеродистой стали в присутствии сероводорода в минерализованной среде композициями М-1 и М-2, которые проявляют бактерицидное действие по отноше-нию к сульфатредуцирующим бактериям и снижают поток диффузии водорода через стальную мембрану в ино- кулированной питательной среде Постгейта.
Ингибитор, бактерицид, диффузия, торможение, сульфатредуцирующие бактерии, водород
Короткий адрес: https://sciup.org/140264420
IDR: 140264420
Текст научной статьи Ингибиторы коррозии металлов
Коррозионное разрушение металлического оборудования на нефтепромыслах в огромной степени обусловлено присутствием сероводорода в пластовых водах и сульфатредуцирующих бактерий, основным продуктом жизнедеятельности которых является сероводород. Важная задача продления срока службы технологического оборудования решается посредством применения ингибиторов. Наибольшее применение находят азотсодержащие органические ингибиторы коррозии, которые считаются наиболее эффективными. В частности, таковыми являются имидазолины, амины и соединения некоторых других классов [1-7]. К подобным ингибиторам применяются требования полифунк-циоиальности: они должны не только замедлять сероводородную коррозию металлического оборудования, но и снижать наводороживание металла, сохранять его пластические свойства, подавлять жизнедеятельность сульфатредуцирующих бактерий. И все эти свойства должны проявляться при небольших концентрациях ингибиторов, порядка 20-100 мг/л. Известно, что органические соединения, содержащие атомы азота, кислорода, серы, обладают бактерицидными свойствами, обусловленными способностью молекул этих веществ проникать через клеточные стенки внутрь микробной клетки, подавляя жизнедеятельность СРБ [8]. Среди соединений, обладающих бактерицидными свойствами. большой интерес представляют ПАВ с дифильной структурой [9]. В качестве гидрофильного, наиболее адсорбционно-активного фрагмента в этих веществах используют четвертичные аммониевые, пиридиновые, фосфоновые. карбоксильные и полиоксиэтиленовые функциональные группы. В качестве гидрофобных фрагментов используют углеводородную цепь с различным числом метальных групп, алкилароматические радикалы или гидрофобные остатки природных или синтетических жирных кислот [10-12].
“Целью данной работы является исследование ингибирующего действия по отношению к углеродистой стали в сероводородной среде и бактерицидного действия по отношению к сульфатредуцирующим бактериям композиций М-1 и М-2.
Коррозионные испытания проводились гравиметрическим методом [3] в высокоминерализованной среде, содержащей 50 г/л NаС1 и насыщенной сероводородом (10-200 мг/л), моделирующей пластовые воды в условиях нефтедобычи. Сероводород получали непосредственно в фоновой среде путем введения эквивалентного количества сульфида натрия и соляной кислоты. Концентрацию Н2S контролировали методом обратного йодометрического титрования. В качестве ингибиторов коррозии исследовали: M-1, представляющий собой 10 %-ный раствор высших аминов С10-С16 в смеси апротонных растворителей и M-2 - смесь имидазолинов и амидоаминов, полученных при взаимодействии ПЭПА и олеиновой кислоты.
Коррозионные испытания. В период формирования стационарной пленки продуктов коррозии (сульфидов железа) (т = 8 ч) в фоновых растворах рост концентрации сероводорода приводит к возрастанию скорости коррозии. После 24 часов экспозиции изменение концентрации Н2S практически не влияет на величину К (что говорит о наличии сформированной пленки продуктов коррозии), за исключением случая, характерного для раствора с 200 мг/л Н 2 S, когда скорость процесса несколько снижается. Кроме того, при С(Н2S) = 100 и 200 мг/л имеет место снижение скорости коррозии с ростом продолжительности эксперимента, что связано с защитным действием сульфидной пленки. В присутствии 25 мг/л обоих ингибиторов замедление коррозии наблюдается. В основном, только в растворе, содержащем 200 мг/л сероводорода, как в течение 8часовых, так и 24-часовых экспериментов.
Увеличение концентрации ингибиторов до 100 мг/л приводит в случае
М-1 к замедлению коррозионного процесса при всех концентрациях сероводорода как в 8-часовых, так и 24-часовых экспериментах, за исключением раствора с 200 мг/л сероводорода, что, скорее всего, можно отнести за счет неточности определения скорости коррозии. В случае ингибитора М-2 замедление скорости коррозии в 8-часовых экспериментах наблюдается только при максимальной концентрации сероводорода в растворе, в суточных экспериментах торможение коррозии имеет место при всех концентрациях сероводорода в растворе.
Также следует, что увеличение продолжительности эксперимента не только в отсутствие ингибиторов, но и в ингибированных растворах, в основном, приводит к снижению скорости коррозии.
Влияние ингибиторов на твердофазную диффузию водорода через стальную мембрану в ннокули- рованной среде Постгейта.
Для количественной оценки изменения величины /н под влиянием продолжительности развития микроорганизмов и действия ингибиторов использован коэффициент твердофазной диффузии потоки диффузии водорода в неин- гибированном и ингибированном растворах. Токи диффузии водорода измерены в первые сутки развития СРБ (лаг-фаза), 3-й (экспоненциальная фаза) и на 7-й день (фаза отмирания).
Оба ингибитора увеличивают торможение процесса с ростом концентрации во всех фазах развития бактерий и, кроме того, величина коэффициента у растет в направлении:
лаг-фаза —* экспоненциальная фаза —* фаза отмирания.
В первые и третьи сутки более эффективно подавляется диффузия водорода ингибитором М-2, на 7-е сутки, наоборот, ингибитором М-1.
Интересно было сопоставить указанное влияние ингибиторов на величину в инокулированной среде с данными, полученными при той же концентрации сероводорода в среде в отсутствие СРБ.
ВЫВОДЫ
-
1 . Ингибиторы М-1 и М-2 в концентрации 25 мг/л замедляют коррозию углеродистой стали лишь при содержании сероводорода в растворе не менее 200 мг/л. Увеличение их концентрации до 100 мг/л снижает концентрацию сероводорода, при которой наблюдается торможение коррозии.
-
2 .Исследуемые ингибиторы существенно снижают поток диффузии водорода в металл в присутствии СРБ в условиях благоприятной для их развития среды. Показано, что не только продуцирование бактериями сероводорода способствует наводороживанию металла, но и другие неучтенные продукты их жизнедеятельности.
Список литературы Ингибиторы коррозии металлов
- Кузнецов Ю.И.'. Фролова Л.в. Ингибиторы сероводородной коррозии и наводороживания сталей // Коррозия: материалы, зашита. 2004 №8. С. 11-16.
- Ефремов А.П. Ким С. К. Ингибиторная защита нефтепромыслового оборудования от коррозии в средах, содержащих сероводород и сульфатвосстанавливаюшие бактерии // Коррозия: материалы, защита 2005. № 10. С. 14-18
- Цыганкова Л.Е., Ким Я. Р., Кичигин В.И., Вигдорович В.И. Исследование ингибирования коррозии и проникновение водорода в сталь в имитатах пластовых вод // Практика противокоррозионной защиты. 2005. № 4 (38). С. 29-38.
- Цыганкова У/./:'., Вигдорович В. И. Ким Я.В., Кичигин В. И., Болдырев А.В. Торможение коррозии и наводороживание углеродистой стали рядом ингибиторов в слабокислых средах, содержащих ЬЬ5 и СОз // Журнал прикладной химии. 2005. Т. 78. № 12. С. 1993- 2001.
- Кузнецов Ю.И. Фролова Л.В., Томина Е.В. Об ингибировании сероводородной коррозии стали четвертичными аммонийными солями //Зашита металлов. 2006. Т. 42. № 3. С. 233-238.
- Образцов Е.В. Адсорбирование и ингибирующие свойства произ-водных имидазолина // Вюник Харыавского нашонального университету 2003. № 648. Химия. № 2 (35). С. 372-395
- Кузнецов Ю.И., Фролова Л.В. Томина Е.В. Зашита стали от серо-водородной коррозии четвертичными аммонийными солями // Коррозия: материалы, защита. 2005. №6. С. 18-21.
- Белоглазое С.М. Мнмина А.А. Коррозия сталей в водно-солевых средах, содержащих сульфатредуцирующие бактерии // Практика противокоррозионной защиты. 1999. №2 (12). С. 38-43.
- Андреюк Е.И., Бипай В.И., Коваль Э.З. Козлова И.А. Микробная коррозия и ее возбудители. Киев: Наукова думка, 1980. 287 с.
- Завершенский А.Н. Вигдорович В.И. О.о'-дигидроксиазосоеди- нения как возможные биоциды-ингибиторы коррозии стали СтЗ в присутствии Р.РехиИтдпсапз // Практика противокоррозионной зашиты 2001 №2(20) С. 16-22
- Аодасов В.М., Абдуллаев Ю.А., Алиева ЛИ., Талыбов А.Г. Изучение антикоррозионных и биоцидных свойств продуктов алкилирования некоторых аминов галогеналканами // Практика противокоррозионной зашиты. 2007. № 2 (29). С. 39-43.
- Аббасов В.М. Мамедова Г.Ф., Агамалиева Д.Б., Шафиев В.М., Расулов С.Р., Гусейнов Ш.М. Влияние неорганических комплексов имидазолинов некоторых органических кислот на рост сульфат- восстанавливаюших бактерий // Практика противокоррозионной зашиты 2009. № I (51). С. 31-40.