Способ контроля работоспособности покрытий, применяющихся для защиты металла

 

Изобретение относится к способам физико-химического анализа и может быть использовано при контроле работоспособности покрытий, применяемых для защиты углесодержащей стали от сероводородной коррозии, наводороживания и расслаивания в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение информативности способа. Цель реализуется путем определения наличия серы на поверхности металла после снятия покрытия. 2 табл.

Изобретение относится к способам физико-химического анализа и может быть использовано при контроле работоспособности покрытий, применяемых для защиты металла от сероводородной коррозии, наводороживания и расслаивания в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности.

Металл емкостного оборудования, контактирующий с сульфидсодержащими технологическими средами при температуре до 150^oC, например, на установках риформирминга, гидроочистки, газофракционирования, деасфальтизации, "Парекс" и др. подвержен низкотемпературной сероводородной коррозии, наводороживанию и расслаиванию. Процесс разрушения металла можно описать следующим образом. Активные гидросульфид-ионы, присутствующие в сульфидсодержащих средах, взаимодействуют с поверхностью металла, образуя сульфид железа и ионы водорода.

Ионы водорода разряжаются и превращаются в очень подвижные атомы водорода которые легко проникают в металл и молизуются в его объеме H˙ + H˙ _→ H₂ (3) При этом в металле возникают значительные напряжения, приводящие к очень опасному виду разрушения расслаиванию. Для защиты металла от расслаивания используются защитные лакокрасочные покрытия.

Известны способы контроля работоспособности защитных покрытий методом определения проницаемости последних, заключающиеся в поляризации образца и дальнейшем измерении потенциала образцов с покрытием /1/ или наблюдении с помощью микроскопа за интенсивностью выделения водорода /2/. Однако электрохимические методы исследования дают общую картину проницаемости покрытий для водных растворов электролита, но не позволяют определить степень защиты металла от низкотемпературной коррозии и расслаивания.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ контроля работоспособности защитных покрытий, заключающийся в определении проницаемости покрытий путем визуальной оценки коррозионного состояния металла после удаления защитного покрытия /3/.

Недостатки используемого метода: визуально оценивается степень поражения коррозией металлической поверхности под защитным покрытием, но отсутствует информацию о том, в какой степени появившиеся продукты коррозии способствуют наводороживанию и последующему расслаиванию металла.

Целью изобретения является повышение информативности способа контроля работоспособности покрытий, применяемых для защиты углеродистых сталей и сероводородного наводороживания и расслаивания путем определения проницаемости защитных покрытий для сульфидсодержащих электролитов.

Наличие на поверхности металла после удаления защитного покрытия серы свидетельствует о том, что покрытие проницаемо для сульфидсодержащих сред. В результате взаимодействия ионов гидросульфида с поверхностью металла по реакции (1) на металле образовался сульфид железа и появился атомный водород Н^., то есть имеется потенциальная возможность проникновения образовавшегося атомарного водорода в металл и последующего расслаивания металла.

Отсутствие серы под защитным покрытием свидетельствует о минимальной проницаемости покрытий для ионов гидросульфида и, как следствие, меньшей вероятности образования атомарного водорода, наводороживания и расслаивания металла.

Существенным отличительным признаком заявляемого технического решения является то, что вместо визуальной оценки коррозионного состояния металла после удаления защитного покрытия предлагается определять на поверхности металла элементы серы. Появление элементов серы (то есть сульфида железа) влечет за собой образование атомарного водорода, возможность наводороживания и расслаивания металла.

Использование контроля работоспособности покрытий, применяющихся для защиты металла в сульфидсодержащих средах от сероводородного наводороживания и расслаивания, с помощью определения на поверхности металла элемента серы - неизвестно.

Способ контроля работоспособности покрытий, применяющихся для защиты металла от сероводородного наводороживания и расслаивания, заключается в удалении защитного покрытия с металлической основы и определении на поверхности металла серы. Определение серы можно осуществить, например, с помощью рентгеноспектрального микроанализатора.

В табл. 1 представлены результаты исследования работоспособности покрытий после 1000 часов лабораторных испытаний при термостатировании (температура 60^oC) в сульфидсодержащих средах, отобранных на технологической установке нефтеперерабатывающего завода. Наличие серы определяли на приборе Суперзонд-733.

Защитные покрытия в результате лабораторных исследований не претерпели изменений. Как свидетельствуют представленные в табл. 1 данные, по оценке известным способом коррозионное состояние металла под покрытиями в рассматриваемых примерах одинаково. Однако по предлагаемому способу определено, что концентрация серы на поверхности металла под эпоксидным покрытием (Б-ЭП-68 по Б-ЭП-0147) достигает 200 имп. /с. В то время как под покрытием эмалью ВЛ-515 после испытаний в сульфидсодержащей среде с концентрацией сульфид-иона в 10⁴ раз выше, содержание серы на поверхности металла составило 15-30 имп./с.

В табл. 2 приведены результаты контроля проницаемости покрытий после 1 года испытаний защищенных образцов. Испытания образцов осуществляли в сырьевой емкости технологической установки нефтеперерабатывающего завода. Рабочая среда: углеводороды C₁-C₆, содержание сероводорода до 0,07% об.

Согласно оценке известным способом, покрытия не претерпевали изменений, под покрытием на всех образцах продукты коррозии отсутствуют, однако по предлагаемому способу определено, что на поверхности металла образцов концентрация элементов серы различна. Причем концентрация серы под покрытием эмалью ВЛ-515 в десятки раз ниже, чем на поверхности металла, защищенного другими покрытиями. То есть в ряду исследованных защитных покрытий эмаль ВЛ-515 характеризуется минимальной проницаемостью для сульфидсодержащих сред. Покрытия на основе эпоксидных, хлоридсополимерных связующих, комбинированное покрытие, полученное металлизацией алюминием и последующим окрашиванием эпоксидной эмалью, проницаемы для сульфидсодержащих сред. На поверхности металла образовались сульфиды железа и атомарный водород, имеется потенциальная опасность наводороживания и расслаивания металла.

Таким образом, в результате оценки работоспособности покрытий, предназначенных для эксплуатации в сульфидсодержащих средах предлагаемым способом, повышается информативность и достоверность способа контроля.

Формула изобретения

Способ контроля работоспособности покрытий, применяющихся для защиты металла от сероводородного наводороживания и расслаивания, по которому исследуют состояние поверхности металла после снятия покрытия, и по результатам этого исследования определяют параметр, характеризующий работоспособность покрытия, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности способа за счет определения проницаемости защитных покрытий углеродистых сталей для сульфидосодержащих элементов, в качестве параметра работоспособности покрытий определяют наличие серы.

РИСУНКИ

Рисунок 1