RU2085617C1

RU2085617C1 - Inhibitor of corrosion-mechanical destruction of low- alloyed steels

Info

Publication number: RU2085617C1
Application number: RU93048227A
Authority: RU
Inventors: Д.Е. Бугай; А.Б. Лаптев; И.В. Молявко; Н.А. Романов; Д.Л. Рахманкулов
Original assignee: Государственный инженерный центр "Реактив"
Priority date: 1993-10-15
Filing date: 1993-10-15
Publication date: 1997-07-27

Abstract

FIELD: protection of metals form corrosion with inhibitors in hydrogen sulfide containing mineralized media, more particularly protection of steel equipment from corrosion mechanical destruction. SUBSTANCE: 2,4,8,10-tetraoxaspiro-5,5-undecane is used as inhibitor of corrosion-mechanical destruction of low- alloyed steels. Degree of protection of 2,4,8,10- tetraoxaspiro-5,5-undecane is 99%. EFFECT: improved properties of the inhibitor. 3 tbl

Description

Изобретение относится к защите металлов от коррозионно-механического разрушения (КМР) в сероводородсодержащих минерализованных средах. The invention relates to the protection of metals from corrosion-mechanical destruction (CMR) in hydrogen sulfide-containing mineralized environments.

Среди наиболее близких по назначению ингибиторов (аналог), защищенных в последнее время патентами РФ, известно, например, применение триалкилбензилметиламмония хлористого или фтористого, или йодистого, дополнительно содержащего октидециламин, хинолин или его производные в качестве ингибитора сероводородной коррозии и наводороживания стали [1]
К заявляемому ингибитору близок по составу (прототип) ингибитор коррозии железа, стали, сплавов железа и никеля в растворах HCl, который состоит из 1-этинилциклогексанол+диоксан. Соотношение компонентов 1:1 [2]
Недостатком прототипа является:
Невозможность его применения в условиях сероводородной коррозии и коррозионно-механического разрушения сталей.Among the closest to the intended purpose inhibitors (analogue), recently protected by RF patents, it is known, for example, the use of trialkylbenzylmethylammonium chloride or fluoride, or iodide, additionally containing octidecylamine, quinoline or its derivatives as an inhibitor of hydrogen sulfide corrosion and hydrogenation of steel [1]
The claimed inhibitor is similar in composition (prototype) to a corrosion inhibitor of iron, steel, iron and nickel alloys in HCl solutions, which consists of 1-ethynylcyclohexanol + dioxane. The ratio of the components 1: 1 [2]
The disadvantage of the prototype is:
The impossibility of its use in conditions of hydrogen sulfide corrosion and corrosion-mechanical destruction of steels.

Целью данного изобретения является:
1) Разработка высокоэффективного ингибитора КМР низколегированных сталей при транспортировании сероводородсодержащего попутного газа и нефтяного конденсата.The aim of this invention is:
1) Development of a high-performance inhibitor of KMP of low alloy steels during transportation of hydrogen sulfide-containing associated gas and oil condensate.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве ингибитора КМР низколегированных сталей применяют 2, 4, 8, 10-тетраоксаспиро-5,5-ундекан [3] Это соединение ранее применялось в качестве присадок к моторным маслам. This goal is achieved in that 2, 4, 8, 10-tetraoxaspiro-5,5-undecane are used as an inhibitor of KMP of low alloy steels [3] This compound was previously used as additives to motor oils.

Данных об использовании 2, 4, 8, 10-тетраоксаспиро-5,5-ундекана в качестве ингибитора КМР низколегированных сталей в известных науке и технике решениях нет. There are no data on the use of 2, 4, 8, 10-tetraoxaspiro-5,5-undecane as an inhibitor of KMP of low alloy steels in solutions known to science and technology.

Исследования по определению ингибирующей эффективности соединения проводили на образцах из стали 17Г1С, широко используемой в настоящее время при строительстве газонефтепроводов. Studies to determine the inhibitory efficacy of the compound were carried out on samples of steel 17G1S, which is currently widely used in the construction of gas and oil pipelines.

В качестве модельной коррозионной среды (КС) применяли среду NACE, имитирующую по своему составу (5% NaCl + 0,5% CH₃ COOH + 3,4 г/л H₂S) увлажненный сероводородсодержащий природный и попутный нефтяной газы.As a model corrosive medium (CS), NACE medium was used, simulating in its composition (5% NaCl + 0.5% CH ₃ COOH + 3.4 g / l H ₂ S) moistened hydrogen sulfide-containing natural and associated petroleum gases.

Защитный эффект против КМР низколегированных сталей определяли в соответствии с РД 39-0147103-324-88 "Методика определения степени защиты сталей ингибиторами против коррозионно-механического разрушения в сероводородсодержащих минерализованных средах". The protective effect against CMR of low alloy steels was determined in accordance with RD 39-0147103-324-88 "Methodology for determining the degree of protection of steel by inhibitors against corrosion-mechanical damage in hydrogen sulfide-containing mineralized media."

Эффективность защиты от общей коррозии (ОК) оценивали по поляризационным кривым следующим образом:
Экстраполяцией тафелевых участков анодной и катодной поляризационных кривых до значения потенциала коррозии получали величину тока коррозии в сероводородной среде(КС). Сравнивая ход поляризационных кривых в ингибированной и неингибированной КС, получаем значения токов коррозии в ингибированной (i) и неингибированной (io) КС.The effectiveness of protection against general corrosion (OK) was evaluated by polarization curves as follows:
By extrapolating the tafel sections of the anodic and cathodic polarization curves to the value of the corrosion potential, we obtained the value of the corrosion current in a hydrogen sulfide medium (CS). Comparing the course of the polarization curves in the inhibited and non-inhibited CS, we obtain the values of the corrosion currents in the inhibited (i) and non-inhibited (io) CS.

Степень защиты от ОК определяется по формуле:
Z (io-i)/io•100%
Данные измерений приведены в табл. 1, причем, каждое значение получено как среднее арифметическое из пяти опытов.The degree of protection against OK is determined by the formula:
Z (io-i) / io • 100%
The measurement data are given in table. 1, and each value is obtained as the arithmetic mean of five experiments.

Далее, согласно ГОСТ 1493-83 (тип образца N 4, размер 7) производят испытания образцов из стали 17Г1С на разрывной машине МР-8В на воздухе, в модельной среде NACE и в модельной среде с добавлением ингибитора. Для испытания образцов и в КС применена специальная коррозионная герметичная ячейка. Скорость деформирования образцов составляет 7,2•10^-8 м/с, такая скорость выбрана с целью увеличения контакта стали с КС. Затем определяют коэффициент влияния среды K_c на относительное сужение образцов при разрыве ψ. Параметр j наиболее полно отражает запас пластичности стали, который резко уменьшается при ее коррозии в сероводородсодержащих средах, то есть является показателем СР основной причины КМР.Further, according to GOST 1493-83 (sample type N 4, size 7), samples of steel 17G1S are tested on an MP-8V tensile testing machine in air, in a NACE model medium and in a model medium with the addition of an inhibitor. To test the samples and in the COP, a special corrosion-proof sealed cell was used. The deformation rate of the samples is 7.2 • 10 ^-8 m / s, this speed is chosen in order to increase the contact of steel with the COP. Then determine the coefficient of influence of the medium K _c on the relative narrowing of the samples at rupture ψ. The parameter j most fully reflects the margin of ductility of steel, which sharply decreases during its corrosion in hydrogen sulfide-containing media, that is, it is an indicator of CP of the main cause of CMR.

В табл. 2 приведены результаты испытаний по определению и K_c, причем каждое значение получено как среднее арифметическое из пяти параллельных опытов.In the table. 2 shows the test results by definition and K _c , and each value is obtained as the arithmetic average of five parallel experiments.

Коэффициент влияния K_c на j:

где ψ_в относительное сужение образцов на воздухе,
ψ_N относительное сужение образцов в КС.The coefficient of influence K _c on j:

where ψ _{is the} relative narrowing of the samples in air,
ψ _{N is the} relative narrowing of the samples in the CS.

Аналогично вычисляют коэффициент влияния КС при добавлении ингибитора:

,
где ψ_N+и относительное сужение образцов в КС при добавлении ингибитора. Степень защиты от СР определяют по формуле:

При степени защиты от СР более 90% переходят к следующему этапу - испытаниям на коррозионную усталость.Similarly, the coefficient of influence of CS when adding an inhibitor is calculated:

,
where ψ _{N + and the} relative narrowing of the samples in the CS with the addition of an inhibitor. The degree of protection against CP is determined by the formula:

With a degree of protection against SR more than 90%, they proceed to the next stage - corrosion fatigue tests.

Защитный эффект против коррозионной усталости (КУ), то есть разрушения происходящего при действии на низколегированную сталь суммарного циклического знакопеременного напряжения, которому подвержены газонефтепроводы вследствие влияния эксплуатационных факторов, определяют следующим образом: на специальной усталостной машине плоские образцы из стали 17Г1С подвергают консольному изгибу с размахом упругопластической деформации 2ε 0,74% при частоте нагружения 0,6 Гц, что соответствует реальным условиям эксплуатации. The protective effect against corrosion fatigue (KU), i.e., the destruction of the total cyclic alternating stress that occurs when low-alloy steel is exposed to gas and oil pipelines due to the influence of operational factors, is determined as follows: on a special fatigue machine, flat specimens of 17G1S steel are subjected to cantilever bending with an elastic-plastic span strain 2ε 0.74% at a loading frequency of 0.6 Hz, which corresponds to the actual operating conditions.

Нагружение проводят на воздухе, а также в специальной герметичной накладной ячейке в КС и в КС с добавлением ингибитора. При этом определяется число циклов до полного разрушения. Loading is carried out in air, as well as in a special sealed overhead cell in the COP and in the COP with the addition of an inhibitor. In this case, the number of cycles to complete destruction is determined.

В табл. 3 приведены результаты этих измерений, причем каждое измерение получено как среднее арифметическое из пяти параллельных опытов. In the table. Figure 3 shows the results of these measurements, with each measurement obtained as the arithmetic mean of five parallel experiments.

Коэффициент влияния КС на усталостную долговечность низколегированной стали в КС без ингибитора и в его присутствии определяют по формулам:

где N_b число циклов до разрушения на воздухе,
N_N число циклов до разрушения в КС,
N_N+4 число циклов в ингибированной КС.The coefficient of influence of KS on the fatigue life of low alloy steel in KS without an inhibitor and in its presence is determined by the formulas:

where N _{b the} number of cycles to failure in air,
N _{N the} number of cycles to failure in the COP,
N _{N + 4} number of cycles in inhibited CS.

N_N+4 число циклов до разрушения в КС при добавлении ингибитора.N _{N + 4 the} number of cycles to failure in the COP with the addition of an inhibitor.

Степень защиты от КУ вычисляют по формуле:

Из таблиц видно, что предлагаемый ингибитор 5-метил-5-ацетил-1,3-диоксан обладает высокой степенью защиты как от общей коррозии, так и от сероводородного растрескивания и коррозионной усталости стали в примененной коррозионной среде. Использование предлагаемого ингибитора позволит защищать оборудование не только от общей коррозии, но и от коррозионно-механического разрушения.The degree of protection against KU is calculated by the formula:

The tables show that the proposed inhibitor 5-methyl-5-acetyl-1,3-dioxane has a high degree of protection against general corrosion, and from hydrogen sulfide cracking and corrosion fatigue of steel in the applied corrosive environment. The use of the proposed inhibitor will protect the equipment not only from general corrosion, but also from mechanical corrosion.

Claims

The use of 2,4,8,10-tetraoxapiro-5,5-undecane as an inhibitor of the corrosion-mechanical failure of low alloy steels.