Исследование эффективности ингибиторов коррозии нефтепромыслового и перерабатывающего оборудования Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ НЕФТЕПРОМЫСЛОВОГО И ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО

ОБОРУДОВАНИЯ

Квятковская Адель Станиславовна

канд. техн. наук, доцент, Уфимский Государственный Авиационный

Технический Университет, РФ, г. Уфа E-mail: kvyatkovskay@mail. ru E-mail: kutnyakova@mail. ru Сабурова Юлия Борисовна канд. техн. наук, доцент, Уфимский Государственный Авиационный

Технический Университет, РФ, г. Уфа Амирханова Наиля Анваровна д-р техн. наук, профессор, Уфимский Государственный Авиационный

Технический Университет, РФ, г. Уфа Белов Павел Андреевич аспирант, Авиационный Технический Университет, РФ, г. Уфа

Алябьев Андрей Степанович канд. хим. наук, ООО «Научно-технический центр Салаватнефтеоргсинтез»,

РФ, г. Салават

RESEARCH OF RUST PREVENTER EFFECTIVENESS OF OIL-FIELD

AND PROCESSING EQUIPMENT

Adel Kvyatkovskaya

candidate of Technical Sciences, Associate professor, Ufa State Aviation Technical

University, Russia, Ufa Julia Saburova

candidate of Technical Sciences, Ufa State Aviation Technical University, Russia,

Ufa

Nailya Amirkhanova

doctor of Technical Sciences, Professor, Ufa State Aviation Technical University,

Russia, Ufa Pavel Belov

post-graduate student, Ufa State Aviation Technical University, Russia, Ufa

Andrey Alyabyev

candidate of Chemical Sciences, LLC "STC Salavatnefteorgsintez", Russia, Salavat

АННОТАЦИЯ

Проведено исследование скоростей общей и питтинговой коррозии в модели пластовой воды, с применением ингибиторов АддиТОП ИНИ и ТАЛ-25-13Р. Подтверждено их ингибирующее действие в условиях локализованной и общей коррозии. Выявлено, что более эффективными защитными свойствами обладает ингибитор АддиТОП ИНИ, в сравнении с ингибитором ТАЛ-25-13Р.

^ created by free version of

S DociFreezer

ABSTRACT

Research of the general and pitting corrosion speeds in the model of oil-field water using rust preventers AddiTOP INI and TAL-25-13R is carried out. Their inhibiting effect in terms of localized and general corrosion is justified. It was revealed that a rust preventer AddiTOP INI has more efficient protective properties as compared with a rust preventer TAL-25-13R.

Ключевые слова: коррозия; ингибитор; малоцикловая вольтамперометрия; поляризация.

Keywords: corrosion; rust preventer; cyclic voltammetry polarization.

Введение

Нефтегазовая отрасль несет большие потери в связи с коррозией нефтепрпомыслового оборудования, ущерб от коррозии составляет до 10 % СНП. Одним из самых эффективных способов защиты от коррозии, является применение ингибиторов [4]. В тех случаях, когда для защиты трубопроводов используют нефтерастворимые ингибиторы возникает очень мало осложнений связанных с коррозией. Идеальное решение этой проблемы — применение дешевых эффективных ингибиторов, независимо от вида транспортируемого продукта.

Целью данной работы, являлось сравнение эффективности ингибиторов Адди ТОП ИНИ и ТАЛ-25-13Р производства ООО «Научно-технический центр Салаватнефтеоргсинтез» относительно питтинговой и общей коррозии методом циклической вольтамперометрии.

Ингибитор коррозии нефтерастворимый АддиТОП ИНИ/AddiTOP INI представляет собой раствор производных 1,2-имидазолина в органическом растворителе с добавкой неионогенного ПАВ. Ингибитор коррозии нефтерастворимый ТАЛ-25-13Р представляет собой раствор модифицированных производных 1,2-имидазолина в органическом растворителе с добавкой неионогенного ПАВ. Применение ингибиторов коррозии предусматривается для

created by free version of

DociFreezer

защиты обсадных колонн добывающих скважин, выкидных линий скважин до АГЗУ, нефтесборных коллекторов от АГЗУ и в других системах нефтесбора, а также на предприятиях первичной переработки нефти, газа, газового конденсата. Средние нормы расхода составляют 5—20 г на тонну продукции.

Методика исследования

Производство и применение ингибитора регламентируются СТО 6717764714-2012 «Ингибитор коррозии нефтерастворимый АддиТОП ИНИ/AddiTOPINI. Технические условия». Производство и применение ингибитора регламентируются ТУ У 24.1-00135390-114-2002 «Ингибиторы коррозии ТАЛ-М. Технические условия».

Исследования по определению ингибирующей эффективности соединений проводили на образце углеродистой стали 20 в герметичной трехэлектродной ячейке в модельном растворе пластовой воды. Пластовая вода имеет высокую минерализацию за счет высокой концентрации хлорид-ионов и рН = 6,24. В небольшом количестве присутствуют агрессивные газы — кислород и углекислый газ (табл.1). В пластовую воду вносилось 25 мг/л ингибитора.

Таблица 1.

Состав и свойства пластовой воды

Минеральный состав концентрация, г/л

СaCl2 1,0604

Mga2• 6H2O 1,3011

NaHCOз 1,1526

Baa2• 6H2O 0,096

ша 25,558

O2 0,00005

ТО2 0,00096

Исследование защитных свойств ингибиторов в пластовой воде проводили по методике малоцикловой вольтамперометрии. Метод является разновидностью классического метода снятия поляризационных кривых. При использовании малоцикловой вольтамперометрии можно оценить прочность связи ингибитора с поверхностью металла в условиях, характерных для протекания локализованной коррозии [2]. При реализации данного метода снимаются зависимости тока между рабочим электродом и электродом

^ сгеа!ес1 Ьу ^ее уетоп

д РооРгеегег

сравнения от приложенного потенциала при поляризации рабочего электрода в область отрицательных значений и положительных значений потенциала. Анализ полученных поляризационных диаграмм позволяет определить скорость коррозии и предположить механизм коррозии, а также механизм действия ингибитора коррозии [3]. Отличием метода циклической вольтамперометрии от классического метода снятия поляризационных кривых является построение токовой зависимости при прямой и обратной поляризации рабочего электрода в анодной области.

Поляризационные измерения проводили на потенциостате типа Рв8Т-1. В ячейку устанавливались электроды — рабочий, сравнения и вспомогательный. Электроды выдерживались в приготовленном растворе до установления равновесного потенциала. Измерения проводились при циклической развертке (-50)^(+250)^(-50) мВ со скоростью 10 мВ/мин с регистрацией вольтамперной зависимости [1].

Основные результаты

На рисунке 1 представлены токи при прямой и обратной поляризации стали 20 в модельном растворе пластовой воды без добавления ингибиторов коррозии. Из рисунка 1 видно, что токи при прямой и обратной поляризации практически совпадают, это свидетельствует о том, что характер коррозионного процесса на границе фаз металл-раствор не изменяется в ходе поляризации.

Без ингибитора ]

-400-,

и

X о

1 -500 -

-600-

S

о

-700-

1Е-4

1Е-3

0.01

0.1

10

j, мА/см"

ociFreezer

created by free version of

Рисунок 1. Вольтамперограмма в неингибированной среде

Установлено, что при введении 25 мг/л ингибиторов ТАЛ-25-13Р и АддиТОП ИНИ характер коррозионного процесса изменяется, вследствие десорбции молекул ингибитора с поверхности металла при поляризации. При прямой поляризации наблюдается существенное снижение плотности тока в сравнении с неингибированной средой. При рассмотрении обратной поляризации появляется петля гистерезиса, подтверждающая частичную или полную десорбцию ингибитора с поверхности металла. Из рисунков 2 и 3 видно, что петля гистерезиса более выражена, при введении ингибитора АддиТОП ИНИ.

|-ТАЛ-25-13Р

-400-

со

-500 -

О X

о £

Ы -600 -

г

к д в

и -700 -о С

-800 — 1 Е-4

Рисунок 2. Циклическая вольтамперограмма в пластовой воде с добавкой

ингибитора ТАЛ-25-13Р (25 мг/л)

^ сгеа!ес1 Ьу ^ее уетоп

д Роа^геегег

Рисунок 3. Циклическая вольтамперограмма в пластовой воде с добавкой

ингибитора АддиТОП ИНИ (25 мг/л)

Сравнительные результаты поляризационных измерений по защитной эффективности рассматриваемых ингибиторов коррозии представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Защитная эффективность ингибиторов коррозии в пластовой воде (Синг=

Коррозионная среда Плотность тока коррозии i, мА/см2 Скорость коррозии Кл,мм/год Степень защиты ингибитора Z % Коэффиц. Торможен. J

Пластовая вода 0,5878 5,956 - -

ТАЛ-25-13Р 0,0629 0,637 89,3 9,3

АддиТОП ИНИ 0,0151 0,153 97,4 38,9

Плотность тока коррозии определялась экстраполяцией тафелевских участков первой катодной и анодной ветвей.

Как показано в таблице 2, ингибитор АддиТОП ИНИ более эффективен для защиты от коррозии стали в данной модели пластовой воды.

Исследование коррозионного поведения различных сплавов, подверженных питтинговой коррозии (ПК), показывают, что во многих случаях имеется индукционный период, в течении которого металл подвергается равномерной (общей) коррозии [2]. По окончанию этого периода начинает развиваться ПК, причем скорость ПК может изменяться со временем.

created by free version of

DociFreezer

Для прогнозирования процесса коррозии необходимо определить скорость питтинговой коррозии. По координате пересечения обратной анодной ветви и прямой катодной ветви могут быть оценены ток и потенциал питтинговой коррозии. Ток и потенциал ПК оценивается при таком состоянии системы, когда основная часть образца находится в пассивном состоянии и на ней протекает катодный процесс, а коррозионный потенциал определяется уже активированным состоянием металла в питтингах. Токи и потенциалы питтинговой коррозии представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Плотность тока и потенциал питтинговой коррозии в пластовой воде с

добавкой ингибиторов 1 и 2

Коррозионная среда Плотность тока питтинговой коррозии jpitcorr, МА/СМ2 Потенциал питтинговой коррозии Epit, мВ.

Пластовая вода с ингибитором ТАЛ-25-13Р 0,0758 -655,7

Пластовая вода с ингибитором АддиТОП ИНИ 0,0471 -655,6

• Более низкое значение тока питтинговой коррозии свидетельствует об устойчивости «плёнки» ингибитора.

• Ток питтинговой коррозии, при введении ингибитора АддиТОП ИНИ значительно ниже, чем при введении ингибитора ТАЛ-25-13Р.

Выводы

1. На основании полученных данных, можно сделать вывод, что ингибитор АддиТОП ИНИ в 4,16 раза эффективнее подавляет общую коррозию по сравнению с ингибитором ТАЛ-25-13Р.

2. Выявлено, что ингибитор АддиТОП ИНИ способствует подавлению питтинговой коррозии на промежуточной стадии, которая определяется равенством анодного тока на полностью активированной поверхности (т. е. в питтинге) и катодного тока на пассивной поверхности в 1,6 раза эффективнее, чем ингибитор ТАЛ-25-13Р.

3. Установлено, что ингибитор АддиТОП ИНИ более эффективен для защиты от коррозии стали, в данной модели пластовой воды.

created by free version of

DociFreezer

Список литературы:

1. Астафьев Е.А. Электрохимические ячейки и методы исследований: учеб. пособие. Черноголовка: Элинс, 2011. — 40 с.

2. Давыдов А.Д. Анализ скорости питтинговой коррозии // Электрохимия. — 2008. —Т. 44. — С. 900—905.

3. Князев В.Н., Емельянов А.В., Шайдаков В.В., Лаптев А.Б. Повышение эффективности ингибиторной защиты промысловых трубопроводов оао «белкамнефть» // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». — 2002. — № 2. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http ://ogbus.rn/ authors/Knyazev/Knyazev_ 1 .pdf (дата обращения 10.04.2015).

4. Quimby W.S. Нефтерастворимые ингибиторы для защиты от коррозии танкеров и трубопроводов // Corrosion. — 1960. — № 3. — C. 9—18.

DociFreezer

created by free version of