Для чего нужны ингибиторы коррозии в нефтедобыче?

Исполнительный директор  Российского союза химиков Игорь Кукушкин в своем докладе сообщил, что в отечественной промышленности, связанной с добычей и переработкой нефтяного сырья, коррозионный износ вдвое больше, чем в западных странах.

Добыча и транспортировка нефти, используемой в нефтепереработке, в которой присутствуют  примеси воды, сернистых соединений и углекислого газа, приводит к  возникновению коррозии труб и применяемого оборудования. Для защиты от такого вредного воздействия применяют разного рода защитные покрытия (металлические и неметаллические), средства электрохимической защиты, а также ингибиторы коррозии.

Как вы думаете, что будет с нефтью в 2022 году?

• Подорожает
• Подешевеет

Просмотреть результаты

 Загрузка ...

Общие понятия

Способность металлических изделий к сопротивлению воздействия агрессивных сред – это  коррозионная стойкость металла или его  химическое сопротивление.

Подвергающийся такому воздействию металл называется корродирующим, в вызывающая эти воздействия среда называется коррозионной.

Такое воздействие  изменяет свойства металла, что, как правило, приводит к ухудшению его качественных и рабочих характеристик. Химические соединения, которые образуются как результат таких реакций, называются продукты коррозии.

Они могут проявляться на поверхностях  в виде ржавчины, окалины или оксидной пленки. Вид разрушения зависит от уровня  адгезии таких продуктов с поверхностью. К примеру, ржавчина на железных сплавах приводит к образованию рыхлого слоя, а разрушение проникает вглубь металла, вызывая образование сквозных свищей. При окислении алюминиевых сплавов, наоборот,   на их поверхности образуется сплошная плотная оксидная пленка, предохраняющая  от дальнейшего разрушения.

Коррозия – это физико-химический процесс, и его закономерности согласуются с общими термодинамическими законами и законами кинетики гетерогенных систем. Факторы таких реакций бывают внешними и внутренними.

Внутренние факторы определяют  вид и скорость коррозионных процессов в зависимости от природы самого разрушаемого сплава (его структуры, состава и так далее).

Внешние характеризуют влияние состава агрессивной среды и условий, в которых эти процессы протекают (давление, температура и так далее).

Такие разрушительные реакции классифицируются  следующим критериям:

• механизм взаимодействия внешней среды и разрушаемой поверхности;
• вид агрессивной среды;
• условия протекания;
• характер вызываемых разрушений;
• виды дополнительных внешних воздействий,  которые влияют на  металл помимо самой агрессивной среды.

Читать также: Как определить качество нефти?

Виды коррозии

Различают химический и электрохимический вид коррозии.

Химическая коррозия представляет собой взаимодействие агрессивной среды и  поверхности, в течение  которого окисление и восстановление окислительного продукта среды проходят одновременно (в одном акте реакции). Пространственно продукты такого взаимодействия – не разделены.

Электрохимическая \является  взаимодействием агрессивной  среды (электролитного раствора) и металлической поверхности, в ходе которого ионизация атомов этой поверхности и  восстановление окислительной части агрессивной среды происходят не в одном акте, а скорости этих процессов находятся в зависимости  от  потенциала электродов.

По такому критерию, как вид агрессивной  среды, а также  условия, при которых  протекает разрушение, коррозию разделяют на:

• газовую – это химический тип разрушения, происходящей в  газовой среде с минимальным содержанием влаги (не больше 0,1 процента) или при больших значениях температуры;
• атмосферную – происходит в воздушной атмосфере или в условиях любых влажных газов;
• подземную – разрушение в  грунтах и почвах;
• биологическую – протекает под воздействием живых микроорганизмов;
• контактную – вызывается контактом металлов, которые имеют разные потенциалы в условиях данного электролита;
• радиационную – вызывается  радиоактивным  излученияем;
• коррозию внешнего и блуждающего токов : первая возникает вследствие воздействия тока, полученного металлом от  внешнего источника; вторая – вызывается блуждающим током;
• коррозию, возникающую  под напряжением – для этого вида  характерно одновременное воздействие на металл агрессивной среды и механического напряжения.
• кавитацию –  разрушение происходит я вследствие одновременного коррозионного и ударного воздействия со стороны внешней среды;
• фреттинговую – возникает при одновременном воздействии агрессивной среды и вибрации.

Сплошная коррозия охватывает всю металлическую поверхность. Она бывает равномерной и неравномерной. В первом случае скорость процесса для всей поверхности одинакова, во втором – нет.

Избирательная  разрушает либо один компонент металлического сплава, либо одну составляющую его структуры (например, графитизация чугуна или обесцинкование латуни).

Локальная или местная, как видно из названия, поражает отдельные участки поверхности.  Проявляется либо как отдельные пятна, либо как разрушения в виде раковины, либо как точки (по-другому – питтинги). Первое проявление локального разрушения в поверхность углублено не сильно, второе и третье – достаточно глубоко.

Читать также: Что такое квенч в нефтепереработке?

Двойное действие ингибитора коррозии

Типы ингибиторов коррозии

Ингибиторы коррозии в нефтедобыче являются самым технологичным и эффективным способом борьбы с этим негативным воздействием на трубопроводы и оборудование.

Ингибитор коррозии (сокращенно – ИК) – это химическое соединение, которое добавляется в коррозионную систему и уменьшает скорость разрушающего процесса, вне зависимости от концентрации агрессивного  реагента. Кроме того, в качестве ИК могут выступать сочетания химических соединений. Главное требование к эффективным ИК – их небольшое содержание в агрессивной среде.

ИК классифицируют по следующим критериям:

1. катодные ИК;
2. анодные;
3. смешанные.

• химическая природа:

1. органические;
2. неорганические;
3. летучие.

• сфера  влияния:

1. кислая среда;
2. щелочная среда;
3. нейтральная среда.

ИК обеспечивают защиту  от коррозии либо вследствие изменения состояния металлической поверхности в результате адсорбции ингибитора, либо  в результате  образования труднорастворимых соединений с катионами защищаемого сплава. Основное преимущество ингибиторных пленок – гораздо меньшая их толщина по сравнению с искусственно наносимыми защитными покрытиями.

Влияние добавления ингибитора коррозии на внутреннюю поверхность труб

Ингибиторы катодного и анодного типа вызывают замедление либо тех, либо других электродных реакций,  а смешанные – замедляют скорость и катодных, и анодных процессов. Адсорбция таких ИК или формирование  защитных пленок происходит вследствие  заряженности частиц ингибитора, а также его способности вступать с поверхностью в химическую связь.

Катодные ИК замедляют активное разрушение  металла. Против локальной коррозии лучше продходят анионные ингибиторы. Нередко для обеспечения максимальной защиты применяются сочетания ИК с разными добавками.

Неорганические ИК  действуют вследствие  присутствия в их составе катионов (например, Са²+, Ni²+ и так далее)  или анионов (к примеру, CrO₂^-4,  NO^-2,  PO₃^-4 и других).

Читать также: Как ликвидировать разлив нефтепродуктов и устранить загрязнения?

Анодные ИК неорганического типа  образуют на поверхностях очень тонкие (около 0,01 микрометра) защитные пленки, тормозящие растворение сплава. Анодные замедлители разрушения часто называют пассиваторами или пленкообразователями.

Органические ИК являются ингибиторами смешанного действия, поскольку изменяют скорость и катодных, и анодных реакций.  Такие ИК адсорбируются лишь на поверхности самого сплава, поскольку продукты коррозии их адсорбировать не способны. Из-за этого органические  ингибиторы часто используют при  травлении поверхностей с целью их очистки от накипи, окалины и ржавчины. В качестве таких  ИК, как правило, используются ароматические и алифатические химические соединения, в состав которых входят азот, кислород и сера.

Ингибиторы коррозии

ИК для коррозионной защиты нефтепроводов и добывающего оборудования применяются с 40-х годов прошлого века. Их единица измерения, как правило – часть на миллион (или от 15-ти до 50-ти грамм на тонну обрабатываемого сырья). Поскольку любая трубопроводная система начинается в одной точке, а затем расходится по разным направлениям, добавление ингибитора в начале нефтепровода защищает трубы по всей его длине.