RU2776116C1

RU2776116C1 - Inhibitor of hydrochloric acid corrosion of steel

Info

Publication number: RU2776116C1
Application number: RU2021120566A
Authority: RU
Inventors: Мария Дмитриевна Плотникова; Артур Наилевич Бакиев; Александр Евгеньевич Рубцов; Александр Дмитриевич Соловьев
Filing date: 2021-07-12
Publication date: 2022-07-13

Abstract

FIELD: corrosion protection.

SUBSTANCE: invention relates to the field of protection of metals from corrosion and can be used to protect gas and oilfield equipment. The use of 4,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole-3-thiol of the general formula

as an inhibitor of acid corrosion of steel St3 in the concentration range of 50-200 mg/l in 1 M, 2.5 M, 5 M solutions HCl is proposed.

EFFECT: a heterocyclic compound has been found that increases the resistance of steel to corrosion during acid treatment of wells.

1 cl, 2 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к применению 4,5-дифенил-4Н-1,2,4-триазол-3-тиолов, общей формулыThe invention relates to the use of 4,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole-3-thiols, the general formula

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.as an acid corrosion inhibitor for carbon steel and can be used to protect gas and oilfield equipment. The composition of the inhibitor includes elements such as N and S, which promote adsorption on the surface of metals or alloys with the formation of a film that protects the surface from corrosion. At the same time, the presence of substituents containing unsaturated carbon atoms in the structure of 4,5-diphenyl-4H-1,2,4-trialo-3-thiol contributes to an increase in anticorrosion activity.

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).The effectiveness of a corrosion inhibitor today is inextricably linked with its environmental friendliness. Corrosion inhibitors based on heterocyclic compounds are currently among the most environmentally friendly (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.The aim of the invention is to search for new heterocyclic compounds that increase the resistance of steel to corrosion during acid treatment of wells.

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.The goal is achieved by the fact that 4,5-diphenyl-4H-1,2,4-trialo-3-thiol and its derivatives exhibit a protective effect on steel St3 (GOST 380-2005) in the concentration range of 50-200 mg/l in solutions 1 M, 2.5 M, 5 M HCl.

Пример 1. 4,5-дифенил-4Н-1,2,4-триазол-3-тиолExample 1 4,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole-3-thiol

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, 117.7.2.71 g of 1-benzoyl-4-phenylthiosemicarbazide was added to 100 ml of 10% NaOH solution and boiled for 3 hours. The reaction mixture was cooled and acidified to pH 5-6 with concentrated HCl. The precipitate was filtered off, washed with water, and recrystallized from ethanol. White crystals, 80% yield. ¹ H NMR spectrum (400 MHz, DMSO d ₆ ) δ 13.27 (s NH), 7.51-7.58 (m, 4H, Ph), 7.37-7.42 (dd, J=7.9 Hz, 4H, Ph), 7.20-7.24 ( t, J=7.8 Hz, 1H, Ph), 6.89-6.92 (t, J=13 Hz, 1H, Ph). ¹³ C NMR (400 MHz, DMSO d ₆ ) 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.Example 2. Corrosion tests are carried out under laboratory conditions by the gravimetric method (GOST 9.506-87) in 1 M, 2.5 M, 5 M solutions of hydrochloric acid in water.

Скорость коррозии (К), степень торможения (γ) и ингибирующий эффект (Z_гp) расчитывали по формулам:The corrosion rate (K), the degree of inhibition (γ) and the inhibitory effect (Z _gp ) were calculated using the formulas:

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.where m ₀ is the mass of the original sample, g; m is the mass of the sample after corrosion testing and removal of corrosion products, g; S is the surface area of the sample, m ² ; τ - test time, h; where K ₀ and K - corrosion rates of steel, respectively, in a pure solution and with the addition of an inhibitor, g/m ² ⋅h.

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.Example 3. Determination of the protective characteristics of 4,5-diphenyl-4H-1,2,4-trialo-3-thiol was carried out by the electrochemical method Polarization measurements were carried out in the temperature range from 20 to 80°C using the Solatron 1280C electrochemical complex. To maintain the required temperature, the cell was connected to a LOIP LT 100 thermostat with external circulation.

Защитный эффект (Z_эл/х) рассчитывали по электрохимическим данным:The protective effect (Z _{el / x} ) was calculated from electrochemical data:

где

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

and i _cor - corrosion current density of steel, respectively, in a pure solution and with the addition of an inhibitor, A/m ² .

В высококонцентрированных кислотах, не могут сохранять свою структурную целостность в течение длительного времени, тем самым ограничивая практическую применимость подхода.In highly concentrated acids, they cannot maintain their structural integrity for a long time, thereby limiting the practical applicability of the approach.

Claims

Application of 4,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole-3-thiol of the general formula

as an inhibitor of acid corrosion of steel St3 in the concentration range of 50-200 mg/l in solutions of 1 M, 2.5 M, 5 M HCl.