Целью испытаний явилось изучение возможности и особенностей ингибирования коррозии стали разработанными на кафедре физической и коллоидной химии НУУз двухкомпонентными полимерными ингибиторами, установление взаимосвязи температуры, рН среды, концентрации и состава ингибиторов с защитным действием в условиях максимально приближенных к производственным. Показана возможность их применении в качестве ингибиторов коррозии металлов в циркулирующих оборотных водах и в системах охлаждения, подтверждением чего являются акты испытаний, полученные из Шуртанского газо-химического комплекса.
Присутствие в перекачиваемом продукте (нефть, газ) коррозионно-активных веществ делает актуальной проблему защиты трубопроводов от внутренней коррозии. Антикоррозионная обработка транспортируемого продукта ингибиторами является важным средством защиты стальных трубопроводов различного назначения от внутренней коррозии.
Результаты визуальных наблюдений показали, что при отсутствии добавок ионов дифосфатов, полиэлектролитов и хлористого цинка сталь в растворе нефти коррозирует локально. Уже через 12-15 часов после погружения образцов в растворы на их поверхности появлялись отдельные очаги коррозии в виде пятен. За время опыта они увеличивались и покрывались "шапкой" продуктов коррозии. В присутствии добавок гидратированных дифосфатов и полиэлектролитов на поверхности образцов стали отмечалось образование плотных пленок светло-зеленого цвета.
Исследуемый ингибитор Na4P2O7 и его смеси с полиэлектролитами концентрации 0,001%, по данным десятисуточных испытаний в нефтяной среде проявляют высокие защитные свойства от 92,56 до 93,42% при температуре 25 0С, а у (NaPO3) n и его смесей с полиэлектролитами защитное действие также высокое и составляет от 87,45 до 94,27%. Ингибитор пирофосфат кальция и его смеси с полиэлектролитами в жидкой фазе нефтяных сред проявляют высокие защитные свойства: от 92,89 до 93,37% при температуре 25 0С. Гравиметрические исследования показали, что в стационарных условиях добавление раствора Н3PO4 (экст) и ее смеси с полиэлектролитами в нефтяную среду приводит к снижению скорости коррозии стали по сравнению с фоном в 2-3 раза, что соответствует степени защиты от 53,71 до 67,81%.
Заключение
Созданы эффективные, экологически безопасные и экономически целесообразные, импортозаменяющие ингибиторы коррозии полимерного типа на основе местного сырья, а также отходов и побочных продуктов химического, электрохимического и горно-металлургического производств.
Предложен вероятный механизм противокоррозионной защиты двухкомпонентных ингибиторов, по-видимому, состоящий в образовании комплексных и малорастворимых соединений, которые входят в состав коррозионных отложений, приводя их к уплотнению и делая малопроницаемыми для коррозионно-активных реагентов, далее наблюдаются адсорбционные процессы полимера, приводящие к замедлению роста фосфатного слоя и в следствие этого он становится менее пористой, более тонкой и ее защитные свойства повышаются.
Определены физико-химические величины процесса электрохимической коррозии стали в присутствии разработанных ингибиторов в зависимости от их состава, концентрации, рН среды, температуры и найдены оптимальные условия, обеспечивающие максимальную защиту. Сравнительная оценка ингибирующей способности созданных ингибиторов показала, что при рН=5¸9 наилучшими защитными свойствами обладают двухкомпонентные ингибиторы (NaPO3) n- унифлок и Na4P2O7 - желатин в температурном интервале 20¸80 0С.
Установлено явление синергизма в полимерных ингибиторах, особенно сильно проявляющееся в системах (NaPO3) n- унифлок и Ca2P2O7-желатин при рН=7¸9 и температурном интервале 20¸40 0С.
Показано, что коэффициент взаимного влияния компонентов в смесевых ингибиторах полимерного типа, степень заполнения поверхности электрода и константа адсорбционного равновесия принимают наиболее высокие значения, превышающие в 3-4 раза другие соотношения, при эквимольном соотношении компонентов ингибитора. По-видимому, именно при эквимольном соотношении компонентов реализуется механизм образования наноструктуры, состоящей из тонкого слоя оксида железа и равномерного слоя рыхлого фосфата железа, в результате чего образуется однородная поверхность, толщина которой составляет 3-4 нм. Полиэлектролит, являющийся поверхностно-активным компонентом ингибитора, очевидно, выполняет роль регулятора скорости электроосаждения фосфат ионов на поверхности стали, тем самым предотвращает чрезмерный рост фосфатного слоя, обеспечивая ее равномерность, а в последующем адсорбционный процесс протекает по Ленгмюру и образуется мономолекулярный нанослой, порядка 3-5 нм.
Теоретические предпосылки и предлагаемые механизмы, на основе которых разработаны ингибиторы полимерного типа, а также методики определения их эффективности внедрены в учебный процесс.
Проведены испытания разработанных ингибиторов в Шуртанском газо-химическом комплексе и выявлено, что двухкомпонентные ингибиторы (NaPO3) n-унифлок, Na4P2O7-желатин, Ca2P2O7-желатин и Na4P2O7-Na-КМЦ проявляют высокие защитные свойства в производственных условиях. Особенно высокий, превышающий на 8-10% защитный эффект используемого дорогостоящего импортного ингибитора NALKO, проявляют ингибиторы на основе унифлока.