УГЛЕКИСЛОТНАЯ КОРРОЗИЯ ТРУБОПРОВОДОВ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ

CARBON DIOXIDE CORROSION OF PIPELINES IN OIL AND GAS INDUSTRY AND PROTECTION METHODS

Konstantin Anfilov

Head of the Department of IU7-KF, Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor, FSBEI HE “Moscow State Technical University named after N.E. Bauman”(Kaluga branch),

Russia, Kaluga

Elizaveta Fedorenko

master of the Department of IU7-KF, FSBEI HE “Moscow State Technical University named after N.E. Bauman”(Kaluga branch),

Russia, Kaluga

АННОТАЦИЯ

В статье приводятся основные методы защиты трубопроводов от коррозии, в частотности ингибиторная защита. Рассмотрены возможные нетоксичные вещества, которые можно использовать в качестве ингибиторов.

ABSTRACT

The article describes the main methods of protecting pipelines against corrosion, in frequency inhibitor protection. Possible non-toxic substances that can be used as inhibitors are considered.

Ключевые слова: трубопровод, нефть, природный газ, низкоуглеродистая сталь, углекислотная коррозия, ингибиторы коррозии.

Keywords: pipeline, oil, natural gas, low carbon steel, carbon dioxide corrosion, corrosion inhibitors.

Ежегодно на нефтегазопроводах происходит около 50-70 тыс. аварий. 90% аварий являются следствием коррозионных повреждений [1]. В случае аварии на нефтепроводе, химическое загрязнение почвы негативно влияет на ее физические, химические, ионообменные свойства и биологическую активность.

Для защиты трубопровода в отечественной нефтегазовой промышленности от коррозии существуют следующие способы защиты [2]:

• пассивный (использование особых методов укладки магистрали, нанесение защитных покрытий);
• активный (электрохимическая защита трубопроводов от коррозии);
• уменьшение агрессивности среды.

На сегодняшний момент наиболее эффективным способом борьбы с коррозией изнутри является применение ингибиторов.

Возможность практического применения ингибиторов коррозии в значительной степени зависит от того, удовлетворяют ли они современным высоким требованиям по токсичности. Важно также, чтобы присутствие ингибиторов в промышленных сбросах не загрязняло окружающую среду. В связи с этим в настоящее время наблюдается тенденция к замене некоторых широко распространенных ингибиторов. Причем при рассмотрении возможности использования главное значение придается их токсичности и ущербу, наносимому окружающей среде [3].

Широкое распространение получили ингибиторы на основе азотсодержащих соединений. Известно, что амины, соли аминов, четвертичные аммониевые соединения (ЧАС) широко используются как ингибиторы коррозии нефтепромыслового оборудования в нефтяной промышленности [4].

В связи с тем, что защита технологического оборудования нефтегазовой отрасли от углекислотной коррозии выделилась в самостоятельную проблему сравнительно недавно, ассортимент ингибиторов, предназначенных для предотвращения углекислотной коррозии, относительно невелик.

Отдельные виды ингибиторов не эффективны при повышенных температурах, и их часто необходимо сочетать с соответствующими растворителями, поверхностно-активными веществами и усилителями для эффективной защиты магистралей. Кроме того, очень важно, чтобы ингибиторы коррозии были нетоксичными и экологически безопасными. Поэтому исследования в этом направлении могут иметь большое практическое значение.

Видится интересным использование в качестве ингибиторов уже известных веществ, активно использующихся в различных сферах деятельности. Так показана ингибиторная активность лекарственных средств [5].

Нами исследована ингибиторная защитная способность пищевых красителей (Е122 «Кармазин», Е124 «Понсо», Е133 «Синий блестящий») в модельных растворах. Первый модельный раствор был приготовлен в лабораторных условиях и представлял собой 0,1Н раствор серной кислоты. Второй модельный раствор состоял из гидрокарбонатной воды, насыщенной углекислым газом.

Рисунок 1. Диаграмма скорости коррозии в первом модельном растворе

Показано, что пищевой краситель Е122 «Кармазин» увеличивал скорость коррозии в первом модельном растворе, так как на этих образцах скорость коррозии выше (V_Е122=0,036134 г/(мм²*ч)), чем на контрольном (V_к=0,030809 г/(мм²*ч)). При воздействии красителей Е124 «Понсо» и Е133 «Синий блестящий» в растворе серной кислоты скорость коррозии составила V_Е124=0,025932 г/(мм²*ч) и V_Е133=0,02825 г/(мм²*ч) соответственно.

Рисунок 2. Диаграмма скорости коррозии во втором модельном растворе

Во втором модельном растворе пищевой краситель Е133 «Синий блестящий» увеличивал скорость коррозии во втором модельном растворе, так как на этих образцах скорость коррозии выше (V_Е133=3,86483*10^-7 г/(мм²*ч)), чем на контрольном (V_к=3,50022*10^-7 г/(мм²*ч)). При воздействии красителей Е124 «Понсо» и Е122 «Синий блестящий» в растворе серной кислоты скорость коррозии составила V_Е124=1,92512*10^-7 г/(мм²*ч) и V_Е122=3,47106*10^-7 г/(мм²*ч) соответственно.

Исходя из полученных данных можно сделать вывод, что пищевой краситель Е124 «Понсо» обладает ингибирующими свойствами в обоих модельных растворах.

Заключение

В ходе работы проведено практическое исследование ингибирующих свойств пищевых красителей в лабораторных условиях.

В настоящее время многие исследовательские институты проводят работу над изучением ингибирующих свойств веществ растительного происхождения (конский каштан, натуральные продукты, растения) и медицинских препаратов.

Проведенный эксперимент в лабораторных условиях показал, что пищевой краситель Е124 Понсо уменьшает скорость коррозии в кислой среде, в то время как другие исследуемые пищевые красители (Е122 и Е133) ведут себя по-разному в сернокислотном и углекислотном растворах, т.е. не проявляют абсолютных ингибиторных свойств в кислой среде.

Использование пищевых красителей в качестве ингибиторов может позволить снизить экологическую нагрузку на окружающую среду. К тому же пищевые красители могут стать экономически выгодным решением для предприятий, где оборудование подвержено коррозии.

Список литературы:

1. Подавалов, Ю.А. Экология нефтегазового производства [Текст] / Ю.А. Подавалов. – М.: Инфра-Инженерия, 2010. – Т.1. – 415 с.
2. Способы защиты трубопроводов от коррозии [Электронный ресурс] // Веб-узел Нефтегаз. – 2016. - Режим доступа: https://www.neftegaz-expo.ru/ru/articles/2016/sposoby-zashchitytrubopr ovodov-ot-korrozii/.
3. Улиг, Г.Г. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику [Текст] / Г.Г. Улиг, Р.У. Реви. – Л.: Химия, 1989. – 456 с.
4. Борисов, Д.Н. Четвертичные аммониевые соединения на основе нефтехимического сырья: α-олефинов и оксиэтилированных нонилфенолов [Текст]: дис. канд. хим. наук: 02.00.13 / Борисов Дмитрий Николоевич. – Казань, 2008. – 195 с.
5. Анфилов, К.Л. Применение медицинских препаратов трифенилметилового ряда в качестве ингибиторов кислотной коррозии стали / К.Л. Анфилов, Я.Г. Авдеев, Е.Н. Юрасова // Наукоемкие технологии в приборо- и машиностроении и развитие инновационной деятельности в вузе: материалы Всероссийской научно-технической конференции, 14 – 16 ноября 2017 г. Т. 3. – Калуга: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2018. – С.247-252.