Ингибитор для защиты строительных сталей от коррозионно- механического разрушения в сероводородсодержащих минерализованных средах

 

Изобретение относится к защите металлов от коррозионно-механического разрушения в сероводородсодержащих минерализованных средах. Ингибитор содержит, об.%: комплекс 1,2,4-бистриазолилметан-ZnCl₂ 7-12; бутанол 40-50; вода остальное. Технический результат: снижение стоимости ингибитора коррозии, повышение его эффективности и расширение ассортимента ингибиторов. 3 табл.

Изобретение относится к защите металлов от коррозионно-механического разрушения (КМР) в сероводородсодержащих минерализованных средах.

Среди наиболее близких по назначению ингибиторов известно, например, применение комплекса 5-метил-5-ацетил-1,3-диоксана в качестве ингибитора КМР низколегированных сталей в сероводородсодержащих средах [патент РФ №2082714 от 27.06.97].

Недостатком данного ингибитора является трудоемкость его получения по сравнению с предлагаемым ингибитором.

К заявляемому ингибитору близок по составу (прототип) ингибитор сероводородной коррозии металлов, включающий, об.%: комплекс на основе азотсодержащего соединения формулы 1,2,4-бистриазолилметан-NiCl₂ - 5-15; бутанол - 45-60 и воду - остальное до 100 [патент РФ №2176686 от 10.12.01]. Данный ингибитор получают в нормальных условиях смешиванием компонентов в указанном соотношении.

Недостатками прототипа являются:

1) дефицитность сырья;

2) недостаточная защитная способность в среде NACE.

Задачей изобретения является:

1) разработка высокоэффективного ингибитора КМР стального оборудования систем нефтесбора и поддержания пластового давления;

2) снижение стоимости ингибиторов коррозии;

3) расширение ассортимента ингибиторов.

Поставленная задача решается тем, что ингибитор КМР строительных сталей в сероводородсодержащих минерализованных средах, включающий комплекс на основе азотсодержащего соединения, бутанола и воды, согласно изобретению в качестве азотсодержащего комплекса содержит комплекс 1,2,4-бистриазолилметан-ZnCl₂ вида

при следующем соотношении компонентов, об. %:

Комплекс 1,2,4-бистриазолилметан-ZnCl₂ 7-12

Бутанол 40-50

Вода Остальное

Предлагаемый ингибитор получают в нормальных условиях смешиванием компонентов указанном соотношении.

Данных об использовании указанного раствора для защиты от коррозии в литературе нет.

Определение ингибирующей эффективности соединений проводили на образцах из стали 20, широко используемой при строительстве газонефтепроводов.

В качестве модельной коррозионной среды (КС) применяли тестовый электролит типа NACE (50 г/л NaCl, 5 г/л СН₃СООН, 3,4 г/л H₂S).

Эффективность защиты от общей коррозии (ОК) оценивали по поляризационным кривым следующим образом [РД 39-141-96 “Ингибиторы коррозионно-механического разрушения металлов”, Уфа, 1996, далее - РД].

Экстраполяцией тафелевых участков анодной и катодной поляризационных кривых до значения потенциала коррозии получали величину тока коррозии в КС. Сравнивая ход поляризационных кривых в ингибированной и неингибированной КС, получали значения плотностей токов коррозии в ингибированной (i) и неингибированной (i₀) КС.

Степень защиты от ОК определяли по формуле

Данные измерений приведены в таблице 1.

Далее проводили испытания образцов из стали 20 на разрывной машине МР-5-8В на воздухе, в модельной среде NACE и в той же среде с добавлением ингибитора. Для испытания образцов в КС применяли герметичную ячейку. Скорость деформирования металла составляла 7,2·10^-8 м/с, что соответствует динамике развития деформаций в металле действующего нефтегазового оборудования.

Затем определяли влияние ингибитора на относительное сужение образцов ψ при испытании на разрыв в неингибированной и ингибированной КС. Параметр ψ характеризует запас пластичности стали [РД], резко уменьшающийся при ее коррозии в сероводородсодержащих средах, и таким образом свидетельствует о степени наводороживания металла, которое является одной из основных причин КМР в этих условиях.

В таблице 2 приведены результаты этой серии испытаний.

Степень защиты стали ингибитором в данном случае определяли по формуле

где Ψ_к, Ψ_и и Ψ_в - относительные сужения образцов, разрушенных в неингибированной, ингибированной коррозионных средах и на воздухе соответственно.

Степень защиты стали ингибитором в условиях коррозионно-усталостного (КУ) нагружения, заключающегося в воздействии на сталь суммарных циклических знакопеременных напряжений, характерных для газонефтепроводов, определяли следующим образом [РД].

Плоские стальные образцы подвергали консольному изгибу с размахом упругопластической деформации 0,74% при частоте симметричного цикла нагружения 0,6 Гц, что соответствует реальным условиям эксплуатации нефтегазового оборудования. Нагружение проводили на воздухе, а также в герметичной накладной ячейке в КС и в КС с добавлением ингибитора. Определяли число циклов до полного разрушения образцов.

Степень защиты Z металла ингибитором от КУ рассчитывали по формуле

где N_в, N_к и N_и - усталостные долговечности образцов в циклах до разрушения при испытаниях на воздухе, в неингибированной и ингибированной КС соответственно.

В таблице 3 приведены результаты данной серии измерений.

Из данных, приведенных в табл. 1-3, следует, что разработанный ингибитор КМР строительных сталей СПМ-2 обладает высокой степенью защиты как от ОК, так и от СР и КУ в рассмотренных КС. Ингибитор может найти применение в нефтедобывающей промышленности для защиты от коррозии оборудования систем нефтесбора и поддержания пластового давления. Использование предлагаемого состава ингибитора позволит увеличить степень защиты по сравнению с прототипом и, тем самым, значительно повысить эффективность защиты оборудования от ОК и КМР.

Формула изобретения

Ингибитор для защиты строительных сталей от коррозионно-механического разрушения в сероводородсодержащих минерализованных средах, включающий комплекс на основе азотсодержащего соединения, бутанол и воду, отличающийся тем, что в качестве комплекса на основе азотсодержащего соединения он содержит комплекс 1,2,4-бистриазолилметан-ZnCl₂ вида

при следующем соотношении компонентов, об.%:

Комплекс 1,2,4-бистриазолилметан-ZnCl₂ 7-12

Бутанол 40-50

Вода Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3