Ингибирование сероводородной коррозии стали в двухфазной среде

При анодной поляризации стальной мембраны зависимость /н = /(А£а) в исследуемых средах проходит через максимум. Введение добавок роданида калия оказывает стимулирующее действие на скорость диффузии водорода в сталь, при этом характер зависимости /'н =ЛА£а) не меняется. В условиях анодной поляризации влияние роданида на усиление наводороживания более значительное, чем при ка-

тодной поляризации. Имеет место монотонное возрастание стимулирующего действия КСЫБ с ростом его концентрации. Очевидно, положительный заряд поверхности металла в условиях анодной поляризации способствует лучшей адсорбции роданид-ионов, в связи с чем они проявляют большее влияние на наводороживание, чем при катодной поляризации.

ИНГИБИРОВАНИЕ СЕРОВОДОРОДНОЙ КОРРОЗИИ СТАЛИ В ДВУХФАЗНОЙ СРЕДЕ

© Я.Р. Нащекина

Причиной значительной части аварийных ситуаций и коррозионного разрушения стального оборудования и трубопроводов является высокая коррозионная активность сред, которая обуславливается наличием в них сероводорода.

Эффективным методом защиты является применение ингибиторов коррозии, образующих и поддерживающих защитные пленки на поверхности корродирующей стали.

Исследования коррозионной стойкости стали СтЗ проводились в среде сероводорода при pH 6,0. Для получения сероводорода использовался концентрированный раствор Ыаг8 с таким расчетом, что при его гидролизе образовывалось 0,4 г/л НгБ.

Агрессивной жидкостью (660 мл) служила двухфазная система углеводород (уайт-спирит) - электролит (1,4 г/л СНзСООН и 5 г/л ЫаС1) в соотношении 1:10. В качестве ингибитора коррозии использовался водорастворимый ингибитор ИК-3, содержащий 20 % активной формы в смеси метанола, неонола и толуола. Активная форма представляет собой смесь полиами-ноамидов и полиаминоимидазолинов. Концентрация ИК-3 - 50-200 мг/л. Продолжительность опытов 1-30 суток, коррозионные испытания проводились в жидкой и паровой фазах.

Защитное действие 2 ингибитора рассчитывали по формуле Z = (/(фон - /С,шг) / /(фон, где НИЖНИе ИНДеКСЫ относятся соответственно к среде без ингибитора и с ним.

Для исследования механизма действия ингибиторов сероводородной коррозии стали использовали по-тенциостатический метод измерения поляризационных кривых (потенциостат П-5827М).

В фоновом растворе скорость коррозии К в жидкой фазе меньше, чем в газовой (табл. 1). В присутствии СОг К увеличивается как в жидкой, так и в газовой фазе в 1,31 и 6,62 раз соответственно. После суточного выдерживания образцов в растворах с ингибитором скорость коррозии снижается в жидкой фазе, а в паро-

вой - защитного действия не наблюдается. В присутствии СОг коррозия замедляется и в жидкой, и в паровой фазах. Наиболее высокие величины Z наблюдаются в водной фазе как в отсутствие, так и в присутствии СОг, при концентрации ИК-3 200 мг/л. В последнем случае в паровой фазе ингибиторная защита ниже, чем в соответствующей водной. При продолжительности эксперимента 10 и 30 суток при введении ИК-3 в тех же концентрациях наблюдается уменьшение скорости коррозии в обеих фазах как в присутствии СОг, так и без него.

Визуальный анализ продуктов коррозии на поверхности электродов, находящихся в водной фазе, показывает, что защитные пленки сульфидов в чисто сероводородной среде становятся более плотными при увеличении длительности эксперимента от 1 до 30 суток.

Поэтому можно предположить, что защитный эффект должен расти при увеличении продолжительности эксперимента; это наблюдается на самом деле.

Результаты коррозионных испытаний находят подтверждение и в электрохимических исследованиях. Облагораживание стационарного потенциала Е„ в присутствии ИК-3 (рис. 1а, 16) свидетельствует о том, что в механизме торможения превалирует анодный контроль. На катодных поляризационных кривых наблюдаются короткие линейные участки, быстро переходящие в участки предельного тока, на анодных кривых линейные участки имеют достаточно протяженный характер. Ингибитор облегчает катодный процесс, в то время как торможение анодного процесса увеличивается с ростом его концентрации. При одновременном продолжении смещения потенциала ингибитор ИК-3 эффективнее всего замедляет растворение стали при концентрации 200 мг/л. Высокие значения защитного эффекта ингибитора при концентрации 200 мг/л в коррозионных опытах согласуются с наибольшим торможением анодного процесса в соответствующих растворах.

Таблица 1

Влияние ИК-3 на скорость коррозии (/С-106, г/см2 ч) стали в Ь^Б-содержащей среде без СОг (числитель) и в атмосфере СОг (Рс0г = 1 атм.) (знаменатель) при pH = 6,0. Продолжительность испытаний 1-30 суток

Продол- Фоновый раствор Концентрация ингибитора ИК 3

житель- 50 мг/л 100 мг/л 200 мг/л

ность водная фаза паровая фаза водная фаза паровая фаза водная фаза паровая фаза водная фаза паровая фаза

1,96 2,63 1,01 3,07 0,92 3,07 0,12 3,1

1 сутки 2,58 17,41 1,84 8,50 0,81 4,90 0,34 3,78

1,65 1,75 1,55 1,40 1,03 0,62 0,18 0,47

10 суток 1,89 15,02 1,74 8,00 0,80 4,25 0,31 3,46

1,45 1,50 0,75 0,60 0,21 0,41 0,12 0,33

30 суток 1,52 4,92 1,41 4,60 0,75 4,08 0,53 3,41

Таблица 2

Зависимость защитного эффекта (2, %) от концентрации ИК-3 и продолжительности эксперимента в Н28-содержащей среде без С02 (числитель) и в атмосфере С02( Рсо^ = 1 атм.) (знаменатель) при pH = 6,0

Продолжитель- ность Концентрация ингибитора ИК-3

50 мг/л 100 мг/л 200 мг/л

водная фаза паровая фаза водная фаза паровая фаза водная фаза паровая фаза

4,7 - 13,2 - 88,7 -

1 сутки 26,7 51,2 68,6 71,9 86,8 78,3

6,0 20,0 37,6 64,1 89,1 73,1

10 суток 7,9 46,7 58,9 71,7 83,6 76,9

48,3 56,7 85,8 72,8 91,7 77,9

30 суток 7,2 6,5 50,7 17,1 65,1 30,7

Рис. 1. Поляризационные кривые стали (СтЗ) в Н28 - содержащей среде: а) без С02; б) в присутствии С02 (Р = 1 атм.) при pH 6,0 в растворе фона и с добавкой ингибитора ИК-3: 1 - без ингибитора; 2-50 мг/л ИК-3; 3-100 мг/л ИК-3; 4 - 200 мг/л ИК-3