Влияние добавки ингибитора серии «ИНКОРГАЗ» на коррозионное поведение стали в средах, содержащих H2S и СО2 Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 620.197.1

ВЛИЯНИЕ ДОБАВКИ ИНГИБИТОРА СЕРИИ «ИНКОРГАЗ»

НА КОРРОЗИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ СТАЛИ В СРЕДАХ, СОДЕРЖАЩИХ И28 И СО2

© С.А. Закурнаев

Ключевые слова: ингибитор, сероводород, углекислый газ.

Оценена эффективность готовой формы ингибитора «ИНКОРГАЗ-ТЗО» в условиях присутствия в коррозионной высоко минерализированной среде углекислого газа и сероводорода, как совместно так и раздельно.

Введение готовой формы ингибитора новой серии «ИНКОРГАЗ» ИНК0РГАЗ-Т30 (30 % - третичный амин (а. ф.), 3 % - неионогенный ПАВ, 67 % - смешанный спиртово-углеводородный растворитель, г. Санкт-

Петербург) приводит к уменьшению массовых потерь образцов из низколегированной углеродистой стали (Ст3) в рабочих агрессивных растворах №С1 (50 г/л), содержащих Н2Б (50-400 мг/л) и СО2 (0,05-0,2 МПа равновесного избыточного давления) раздельно и совместно.

Введение ингибитора тем сильнее тормозит разрушение металла, чем больше его концентрация (по 24часовым весовым испытаниям во всем изученном интервале концентраций ингибитора: 25-200 мг/л (в пересчете на активное начало)). В растворе соли без газа-стимулятора эффективность ингибитора минимальна (табл. 1). При введении 50 мг/л Н2Б защитный эффект (Я) выше, чем при его отсутствии; при 100 мг/л Н2Б чуть ослабевает защитное действие ингибитора. При добавлении 200 мг/л Н2Б защитный эффект падает до уровня Я, соответствующего примерно чистому раствору соли без добавки газа-стимулятора. Такое падение защитного эффекта характеризует данную среду как наиболее агрессивную или имеющую наихудшие условия для формирования защитной пленки сульфидов. Но при увеличении концентрации Н2Б до 400 мг/л защитный эффект снова начинает расти. Вышеописанная ситуация повторяется для каждой концентрации ингибитора и уже встречалась при исследовании эффективности некоторых ингибиторов класса «АМДОР» в этих средах [1]. Таким образом, максимальная защита проявляется в средах, содержащих 50 и 400 мг/л Н2Б и 200 мг/л замедлителя, и соответствует = 75 %.

Таблица 1

Защитная эффективность (1, %) состава Т30 как функция его концентрации и содержания Н2Б в растворе ЫаС1 (50 г/л)

Синг, мг/л Я, % при С(Н28), мг/л

0 50 100 200 400

25 9 - 22 24 -

50 13 49 27 39 66

100 27 67 55 46 73

200 40 75 67 53 75

Таблица 2

Защитная эффективность (1, %) состава Т30 как функция его концентрации и давления СО2 над рабочим раствором

Синг, мг/л Я, % при Р (С02)равн, изб. атм.

0 0,5 1,0 2,0

25 9 26 18 33

50 13 54 68 29

100 27 67 71 37

200 40 75 82 51

Зависимость защитного эффекта от Р(СО2) имеет максимум, что уже наблюдалось в [2], соответствующий 1 изб. атмосфере (картина повторяется для всех концентраций ингибитора) и 1 = 80 % (200 мг/л ингибитора) (табл. 2).

В случае комбинированной среды (100 мг/л Н2Б и 1 изб. атм. СО2), несмотря на совместное наличие двух мощнейших стимуляторов коррозии, наблюдается заметное увеличение защитного эффекта: уже при 25 мг/л ингибитора 1 = 85 % (табл. 3). Этот интереснейший факт, уже встречавшийся при изучении других ингибиторов в данной среде [1], объяснить можно только образованием пленки продуктов коррозии стали, обладающей хорошими защитными свойствами (плотность, отсутствие дефектов) либо лучшей адсорбцией молекул ингибитора на ней.

Скорости коррозии, рассчитанные на основе потен-циостатических измерений в тех же растворах, в целом, совпадают с гравиметрическими величинами. Почти во всех случаях ингибитор можно отнести к замедлителям анодного действия.

Таблица 3

Защитная эффективность (1, %) состава Т30 как функция его концентрации в растворе ЫаС1 (50 г/л)

Синг, мг/л Я, %

25 86

50 91

100 93

200 97

При всех концентрациях сероводорода максимальное изменение тока и потенциала коррозии дает СИНГ = 100 мг/л. При малых количествах сероводорода преимущественно тормозится катодная реакция, начиная с 200 мг/л Н2Б, к этому прибавляется еще и торможение анодного процесса. Лишь малые концентрации Т30 могут немного стимулировать разрушение стали.

В углекислотных растворах ток коррозии уменьшается с ростом концентрации замедлителя независимо от содержания СО2 (рис. 2), что согласуется с данными гравиметрических испытаний. В средах с Р(СО2)РАВН = = 0,05 МПа наблюдается торможение катодной реакции и небольшое ускорение анодной. Увеличение давления над рабочим раствором до 0,1 МПа несколько изменяет картину: помимо замедления катодного процесса тормозится и анодный (СИНГ > 100 мг/л), вероятно, поэтому 1 при 1 атм СО2 > 1 при 0,5 атм. Несомненно, в торможение скорости разрушения стали (гКОР), помимо ингибитора, вносит вклад и образую-

щаяся карбонатная пленка, т. к. при СИНГ = const она меньше при наличии СО2, нежели при его отсутствии (рис. 3).

Максимальное торможение процесса разрушения стали продуктом Т30 в комбинированной среде видно и по поляризационным кривым (рис. 4): ненаблюдаемое в других средах значительное и закономерное снижение тока коррозии, большое смещение стационарного потенциала в положительную область пропорционально концентрации ингибитора (до 250 мВ). В среде без добавки замедлителя процесс лимитируется скоростью катодной реакции, введение ингибитора и рост его концентрации еще более тормозит эту реакцию, почти не сказываясь на анодной. Таким образом, снижение тока коррозии, облагораживание свободного потенциала и существенное торможение процесса восстановления окислителей-деполяризаторов дают такую, более чем удовлетворительную, защиту.

-0 мг/л инг 25 мг/л 50 мг/л 100 мг/л 200 мг/л

log i (i, A/м2 )

Рис. 1. Влияние концентрации ингибитора Т30 на кинетику парциальных электродных реакций на углеродистой стали в минерализованной среде, содержащей 200 мг/л H2S

Рис. 2. Влияние концентрации ингибитора Т30 на кинетику парциальных электродных реакций на углеродистой стали в углекислотной (равновесное давление СО2 - 105 Па) среде

0,7

-Е, В 0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0

0

1

-без СО -0,5 атм -1 атм

log i (i, A/м2 )

Рис. 3. Влияние содержания СО2 на кинетику парциальных электродных реакций на углеродистой стали в минерализованной среде, содержащей 200 мг/л Т30

0,8 -E, B 0,6

0,4

0,2

-0 мг/л инг 25 мг/л 50 мг/л 100 мг/л 200 мг/л

0 12 2

log i (i, A/м )

2

3

0

-1

3

Рис. 4. Влияние концентрации ингибитора Т30 на кинетику парциальных электродных реакций на углеродистой стали в комбинированной сероводородно (100 мг/л Н^) - углекислотной (равновесное давление СО2 - 105 Па) среде

Исследование зависимости тока диффузии водорода через стальную мембрану от Синг показало, что 25 мг/л продукта Т30 оказывают стимулирующее действие. Последующий рост концентрации ингибитора снижает поток диффузии водорода. При малых С(Н2Б) (50-100 мг/л) рост Синг позволяет подавить стимулирование и даже достичь небольшого торможения диффузии водорода через мембрану. При значительном содержании сероводорода (400 мг/л) в присутствии 200 мг/л Т30 эффект торможения диффузии также заметен.

ЛИТЕРАТУРА

1. Вигдорович В.И., Закурнаев С.А. // Химия и химическая технология. 2008. Т. 51. Вып. № 1. С. 68-71.

2. Вигдорович В.И., Закурнаев С.А. // Практика противокоррозионной защиты. 2008. №4.

Поступила в редакцию 18 ноября 2008 г.

Zakurnaev S.A. Influence of the inhibitor of «INCORGAZ» series on corrosion behavior of steel in the media containing H2S and СО2. Efficiency of the prepared form of the «INCORGAZ-T30» inhibitor in the corrosion high mineralized medium containing hydrogen sulfide and carbon dioxide together and separately has been estimated.

Key words: inhibitor, hydrogen sulfide, carbon dioxide.

LITERATURE

1. Vigdorovich V.I., Zakurnaev S.A. // Chemistry and Chemical Technology. 2008. V. 51. Iss. № 1. P. 68-71.

2. Vigdorovich V.I., Zakurnaev S.A. // Anticorrosive Protection Practice. 2008. №4.