Комбинированные ингибиторы коррозии стали СТ3 в углекислотных и сероводородных средах

Коррозионное разрушение нефтепромыслового оборудования определяется физико-химическими свойствами водного и углеводородного компонентов системы, их составом, количественным соотношением, наличием растворенных газов (сероводорода, углекислого газа, кислорода и т.д).При больших скоростях движения потока, обеспечивающих интенсивное перемешивание фаз, образуется эмульсионная система типа масло в воде или вода в масле. При из отстаивания происходит разделение на две несмешивающиеся фазы. Во всех случаях коррозионной средой является вода [1-2].

Наиболее распространёнными и проблемными сейчас для нефтяной промышленности сейчас являются:    углекислотная коррозия, сероводородная коррозия, водородное охрупчивание и др.[1-4].

Опыт борьбы с коррозией свидетельствует о том, что надежная работа технологического оборудования может быть обеспечена путём применения ингибиторов [5-7]. При этом в сравнении с другими методами противокоррозионной защиты технологии ингибирования агрессивных сред отличаются относительной простотой и не требуют привлечения существенных материально-технических затрат [7].

Методика эксперимента

Исследования коррозионной стойкости стали Ст3 проводились гравиметрическим методом при комнатной температуре с использованием шлифованных образцов (20 12 2 мм) в средах, содержащих 5.8 г/л NaCl, подкисленных HCl до pH 2...6, в присутствии CO2 и H2S. Для получения сероводорода в реакционную среду вводилось определенное количество сухой соли Na2S с добавлением рассчитанного количества HCl, чтобы за счет реакции Na2S +2HCl=2NaCl +H2S образовывалось заданное количество сероводорода (50...1000 мг/л H2S). Избыточное давление СО2 (0.5...2атм) создавалось в пластмассовых сосудах, снабжённых ниппельными клапанами (методики Ю.И.Кузнецова [2]). Углекислый газ закачивался из баллона при манометрическом контроле давления. Время экспозиции электродов 24ч.Методика коррозионных испытаний общепринятая. Защитное действие Z ингибитора рассчитывали по формуле Z=(Kфон-Кинг)/Кфон, где нижние индексы относятся соответственно к среде без ингибитора и с ингибитором.

Экспериментальные результаты и их обсуждения

В таблицах 1-6 приведены данные по скорости коррозии стали Ст3 и защитному эффекту Z ингибитора Х-1в зависимости от концентрации H 2 S в растворе с 50 г/л NaCl, полученные в результате суточных и 10-суточных испытания. Защитный эффект Z возрастает с увеличением концентрации H 2 S в растворе и уже при содержании ингибитора 100 мг/л достигается скорость коррозии, близкая 0.04 г/(м²ч) (таблица 1), что соответствует величине порядка 0.05 мм/год, которая предлагается в качестве эталона для характеристики достаточной эффективности ингибитора.

Исследуемый ингибитор достаточно эффективен при избыточном давлении CO 2 , равном 1 и 2 атм (таблица 2).При совместном присутствии H₂S( 100мг/л) и CO₂( 1 избыточная атмосфера) ингибитор в концентрации 200мг/л проявляет несколько более высокую эффективность, чем в чисто углекислотных средах(таблица 3).

Таблица 1

Влияние концентрации H 2 S в растворе на скорость коррозии стали

С H2S мг/л	100 мг/л		400 мг/л
С инг мг/л	К, г/м2ч	Z, %	К, г/м2ч	Z, %
0	0.18	-	0.40	-
25	0.07	59	0.07	83
50	0.06	67	0.06	86
100	0.04	76	0.04	90
200	0.03	85	0.02	94

Ст3 и защитный эффект ингибитора по данным 24 часовых испытания.

Таблица 2

Скорость коррозии стали и защитный эффект ингибитора при избыточном давлении СО2, равном 1 атм (числитель) и 2 атм (знаменатель) (Продолжительность эксперимента 24часа).

С инг мг/л	0	25	50	100	200
К, г/м2ч	0.191	0.064	0.057	0.035	0.025
	0.211	0.080	0.065	0.039	0.030
Z, %	-	66	70	81	86
	-	62	69	81	86

Таблица 3 Зависимость скорости коррозии стали и защитного эффекта ингибитора от его концентрации в растворе в присутствии Н2S(100мг/л) и СО2 (1изб.атм) одновременно, по данным 24-часовых испытаний.

С инг мг/л	0	25	50	100	200
К, г/м2ч	0.291	0.106	0.084	0.050	0.031
Z, %	0	63	71	83	89

Далее представлены результаты 10-суточных коррозионных испытаний

(Таблицы 4-6).

С H2S мг/л

100 мг/л

400 мг/л

Таблица 4

Влияние концентрации H 2 S в растворе на скорость коррозии стали Ст3 и защитный эффект ингибитора по данным 240-часовых

С инг мг/л	К, г/м2ч	Z, %	К, г/м2ч	Z, %
0	0.040	-	0.100	-
25	0.028	30	0.034	66
50	0.013	68	0.017	83
100	0.012	69	0.013	87
200	0.009	77	0.001	90

Таблица 5

Скорость коррозии стали и защитный эффект ингибитора при избыточном давлении СО₂, равном 1атм(числитель) и 2атм(знаменатель), по данным 240-часовых испытаний .

С инг мг/л	0	25	50	100	200
К, г/м2ч	0.056	0.030	0.025	0.019	0.013
	0.060	0.035	0.030	0.024	0.016
Z, %	-	46	55	66	77
	-	42	50	59	73

Таблица 6

Зависимость скорости коррозии стали и защитного эффекта ингибитора от его концентрации в растворе в присутствии H 2 S (100мг/л) и СО₂(1изб.атм) одновременно, по данным 240-часовых испытаний .

Синг мг/л

0

25

50

100

200

К, г/м2ч	0.068	0.026	0.019	0.015	0.002
Z, %	-	62	72	77	97

Выводы

• 1.    Сопоставление результатов суточных и десятисуточных коррозионных испытаний показывает, что скорость коррозии стала снижаться во времени как в ингибированных, так и в неингибированных растворах, а рост концентрации H2S способствует повышению защитного эффекта ингибитора при той и другой продолжительности испытаний.

• 2.    Совместное присутствие H2S и CO2 вызывает повышение Z ингибитора по сравнению с чисто углекислотными средами. Величины защитного эффекта ингибитора, по данным десятисуточным испытаний, оказались заметно и достоверно ниже, чем при суточной экспозиции образцов.

• 3.    Скорость коррозии стали выше в растворах, содержащих одновременно сероводород и углекислый газ, чем в присутствии только сероводорода в той же концентрации. Очевидно, это обусловлено подкислением среды в присутствии СО 2 .