Cтраница 2
На скорость коррозии железа в растворах кислот большое влияние оказывают многие органические вещества. Действие органических ингибиторов связано с их адсорбцией. Наиболее эффективными ингибиторами коррозии железа в растворах кислот являются органические соединения, содержащие серу, азот, фосфор, кислород, а также соединения с ненасыщенными связями. В настоящее время в промышленности находят широкое применение такие ингибиторы, как ПБ-5, ПК. [16]
В одной из обзорных статей9 утверждается, что ингибиторы адсорбируются на поверхности металла за счет ненасыщенных побочных валентностей, образуя сплошной защитный слой. Терано и Такасаки11, наблюдавшие действие серосодержащих органических ингибиторов, также присоединились к мнению о защите металла сплошной адсорбционной пленкой. [17]
Механизм защитного действия глюкозатов хрома еще недостаточно ясен. Можно предполагать, что он представляет собой как бы комбинацию из механизма защиты хроматами и органическими соединениями и связан с наличием защитной органической пленки, действующей совместно с окислами железа. Механизм действия органических ингибиторов более подробно рассмотрен в одной из последующих глав. [18]
Для предотвращения или уменьшения коррозии иногда применяют ингибитор-ы. Ингибитор дозируется в межтрубное пространство, стекает вниз и на забое смешивается с продукцией скважины. Механизм действия органических ингибиторов коррозии состоит в том, что их ге-терополярные молекулы, прилипая одним концом к поверхности металла, образуют непроницаемую пленку, которая предохраняет сталь от прямого контакта с коррозионной средой. Ингибиторы неорганического происхождения нейтрализует коррозионное вещество, вступая в химическую реакцию с ним. В связи с тем, что ингибиторы применяют продолжительное время, вплоть до конца разработки месторождения, это является их недостатком. Преимущество их заключается в том, что они защищают от коррозии не только колонну штанг, но и все коммуникации, где только пластовая жидкость находится в контакте с поверхностью металла. [19]
Все ингибиторы, применяемые для борьбы с коррозией металлов в кислотах, объединены под общим названием ингибиторы кислотной коррозии. Ингибиторы кислотной коррозии были предметом многочисленных исследований, но, тем не менее, как будет ниже показано, механизм их действия остается до конца не выясненным. Используемые для объяснения действия этих ингибиторов две теории - адсорбционная, с помощью которой пытаются действие органических ингибиторов связать с экранирующим эффектом адсорбционных органических пленок, и энергетическая, с помощью которой стремятся действие ингибиторов свести к влиянию, которое адсорбированные слои оказывают на кинетику электрохимических реакций, - не в состоянии объяснить совокупность накопившегося экспериментального материала. [20]
При обсуждении причин защитного действия прежде всего необходимо четко разграничить, какие ингибиторы рассматриваются-ингибиторы типа А, действие которых происходит на поверхности металла, или ингибиторы типа Б, изменяющие среду, в которой идет процесс коррозии ( стр. Наиболее изучены ингибиторы типа А. Среди исследований, посвященных обсуждению механизма действия ингибиторов этого типа, имеется несколько обзорных работ1 4, в которых рассматривается механизм действия органических ингибиторов. [21]
Обрыв цепи происходит обычно в результате рекомбинации или диспропорционирования радикалов, однако практически такой процесс, как показано ниже, осложняется реакцией взаимодействия радикала с растворителем или образующимися продуктами. Процессы аутоокисления могут быть предотвращены добавкой веществ ( антиоксидантов или ингибиторов), способных действовать как эффективные ловушки радикалов. Эта особенность реакций аутоокисления используется и на практике: Например, во избежание полимеризации мономеров к ним добавляют фенолы или амины; для предотвращения же прогор-кания непредельных жиров природного происхождения применяют в качестве антиоксидантов токоферолы. Действие органических ингибиторов не является каталитическим. Течение реакции аутоокисления становится нормальным по мере полного израсходования ингибирующего вещества. [22]
Существуют также ингибиторы проникновения водорода в металл. Так, дибензилсульфоксид при сильно отрицательных потенциалах катода восстанавливается в дибензилсульфид и прочно адсорбируется на поверхности металла. Механизм действия органических ингибиторов проникновения водорода состоит в том, что при электролизе ионы водорода разряжаются на внешней поверхности адсорбированного слоя органических молекул, в результате нарушается непосредственный контакт ионов водорода с поверхностью. [23]
Действие органических высокомолекулярных ингибиторов основывается на эффекте образования з-ащитных пленок. Между полярной группой органического ингибитора и металлической поверхностью возникает химическая связь. Другая часть каждой молекулы ингибитора лежит на металлической поверхности, что приводит к созданию защитной пленки. В системах, содержащих углеводороды, поверх такой пленки располагается слой нефти, которая присоединяется к олефильным концам органических молекул. Таким образом, проникновение агрессивных компонентов водной среды к металлической поверхности предотвращается двумя слоями. Объясняя механизм действия органических ингибиторов на примере распространенного в США ингибитора октадецеламина Дж. Брегман [14] отмечает, что адсорбционная пленка на металлической поверхности является практически мономолекулярной и не утолщается с увеличением продолжительности отработки. [24]
Труднее представить себе обратную ориентировку молекул, так как маловероятно, чтобы полярная группа, имеющая большее сродство к воде, стремилась бы к адсорбции на поверхности металла, а гидрофобная часть молекулы, которую, наоборот, раствор стремится вытолкнуть на границу раздела, была бы направлена в сторону раствора. В пользу предположения об указанном характере ориентировки молекул говорит также известный факт отсутствия ингиби-рующего действия у низших представителей ряда первичных, ароматических и гетероциклических аминов; очевидно, это указывает на незначительное сродство аминных полярных групп к металлу. Если даже допустить, что ингибитор при адсорбции повернут к поверхности металла аминной группой, то с увеличением длины алифатической цепи молекулы ингибитора нужно было бы ожидать меньшего, а не большего эффекта, потому что вода стремилась бы вытолкнуть гидрофобную часть молекулы к границе раздела фаз. В этом случае из-за возникновения изгибающего момента связи аминной группы с металлом должны были бы ослабевать, а ингибирующий эффект - уменьшаться. Изложенные представления об ориентировке молекул на границе раздела металл - раствор кислоты позволяют более полно описать механизм действия органических ингибиторов коррозии. [25]