Ингибитор солянокислотной коррозии стали

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано для защиты газо- и нефтепромыслового оборудования. Предложено применение 4,5-дифенил-4Н-1,2,4-триазол-3-тиола общей формулы

в качестве ингибитора кислотной коррозии стали Ст3 в диапазоне концентраций 50-200 мг/л в растворах 1 М, 2,5 М, 5 М HCl. Технический результат: найдено гетероциклическое соединение, которое повышает стойкость стали к коррозии при кислотной обработке скважин. 2 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к применению 4,5-дифенил-4Н-1,2,4-триазол-3-тиолов, общей формулы

в качестве ингибитора кислотной коррозии углеродистой стали и может быть использовано для защиты газо- и нефтепромыслового оборудования. В состав ингибитора входят такие элементы, как N и S, которые способствуют адсорбции на поверхности металлов или сплавов с образованием пленки, защищающей поверхность от коррозии. При этом, наличие в структуре 4,5-дифенил-4Н-1,2,4-триало-3-тиола заместителей, содержащих непредельные атомы углерода способствует повышению антикоррозионной активности.

Эффективность ингибитора коррозии на сегодняшний день неразрывно связана с его экологичностыо. Ингибиторы коррозии на основе гетероциклических соединений на сегодняшний день относят к наиболее экологически безопасным (Mumtaz A. Quraishi, Dheeraj S. Chauhan and Viswanathan S. Saji. Heterocyclic Organic Corrosion Inhibitors Principles and Applications. Elsevier, 2020, p. 284).

Целью изобретения является поиск новых гетероциклических соединений, которые повышают стойкость стали к коррозии при кислотной обработке скважин.

Цель достигается тем, что 4,5-дифенил-4Н-1,2,4-триало-3-тиол и его производные проявляют защитный эффект на стали Ст3 (ГОСТ 380-2005) в диапазоне концентраций 50-200 мг/л в растворах 1 М, 2,5 М, 5 М HCl.

Пример 1. 4,5-дифенил-4Н-1,2,4-триазол-3-тиол

2.71 г 1-бензоил-4-фенилтиосемикарбазида добавляли в 100 мл 10% раствор NaOH и кипятили 3 часа. Реакционную смесь охлаждали и подкисляли до рН 5-6 концентрированной HCl. Выпавший в осадок отфильтровывали, промывали водой и перекристаллизовывали из этанола. Белые кристаллы, выход 80%. Спектр ¹Н ЯМР (400 МГц, ДМСО d₆) δ 13.27 (с NH), 7.51-7.58 (м, 4Н, Ph), 7.37-7.42 (дд, J=7.9 Hz, 4Н, Ph), 7.20-7.24 (т, J=7.8 Hz, 1H, Ph), 6.89-6.92 (т, J=13 Hz, 1H, Ph). ¹³C ЯМР (400 МГц, ДМСО d₆) δ 165.4, 148.1, 140.0, 132.6, 129.3, 129.2, 128.7, 128.4, 121.2, 117.7.

Пример 2. Коррозионные испытания проводят в лабораторных условиях гравиметрическим методом (ГОСТ 9.506-87) в 1 М, 2,5 М, 5 М растворах соляной кислоты в воде.

Скорость коррозии (К), степень торможения (γ) и ингибирующий эффект (Z_гp) расчитывали по формулам:

где m₀ - масса исходного образца, г; m - масса образца после коррозионных испытания и удаления продуктов коррозии, г; S - площадь поверхности образца, м²; τ - время испытания, ч; где К₀ и К - скорости коррозии стали соответственно в чистом растворе и с добавкой ингибитора, г/м²⋅час.

Пример 3. Определение защитных характеристик 4,5-дифенил-4Н-1,2,4-триало-3-тиола проводили электрохимическим методом Поляризационные измерения проводили в интервале температур от 20 до 80°С с использованием электрохимического комплекса Solatron 1280С. Для поддержания необходимой температуры ячейку подключали к термостату LOIP LT 100 с внешней циркуляцией.

Защитный эффект (Z_эл/х) рассчитывали по электрохимическим данным:

где и i_кор - плотности тока коррозии стали соответственно в чистом растворе и с добавкой ингибитора, А/м².

В высококонцентрированных кислотах, не могут сохранять свою структурную целостность в течение длительного времени, тем самым ограничивая практическую применимость подхода.

Применение 4,5-дифенил-4Н-1,2,4-триазол-3-тиола общей формулы

в качестве ингибитора кислотной коррозии стали Ст3 в диапазоне концентраций 50-200 мг/л в растворах 1 М, 2,5 М, 5 М HCl.