bằng axít acrylic
3.2.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất ức chế lên hiệu quả ức chế ăn mòn của ĐH7
Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất ức chế lên hiệu quả ức chế ăn mòn, hệ ức chế được pha vào nước biển theo tỷ lệ 20, đến 40, 60, 80, 100, 120 phần triệu, tính theo lượng chất ức chế có trong hệ. Ngâm điện cực làm việc vào nước biển đã có ức chế ít nhất 1 giờ trước mỗi phép đo, mục đích là để bảo đảm cho chất ức chế đã hấp phụ lên bề mặt kim loại. Trong quá trình khảo sát này các thông số khác phải được giữ cố định.
Kết quả đo đường cong phân cực và tính hiệu quả bảo vệ của hệ ức chế ĐH7 ở hình 3.27 sau.
Hình 3.27.Đường cong phân cực của thép N80 tại các nồng độ khác nhau của hệức chếĐH7
1)0 ppm chất ức chế; 2)10 ppm; 3) 20ppm; 4) 40ppm; 5) 60 ppm; 6)120ppm
Đường cong phân cực của thép N80 khi sử dụng hệ ức chế ăn mòn ĐH7 ở các nồng độ khác nhau cho thấy chất ức chế có tác dụng kìm hãm phản ứng điện hóa ăn mòn ở anốt nhiều hơn kìm hãm quá trình catốt. Thế ăn mòn của hệ khi tăng nồng độ chất ức chế chuyển dịch từ - 590mV đến – 850 mV, hiệu quả bảo vệ chống ăn mòn kim loại của hệ ức chế ăn mòn ĐH 7 cũng thay đổi tỉ lệ thuận với nồng độ chất ức chế có trong môi trường ăn mòn. Kết quả dòng ăn mòn, hiệu quả bảo vệ… thể hiện trong bảng 3.24.
Hiệu quả bảo vệ thép N80 của hệ ức chế ĐH 7 đạt cao nhất là 99,5% tại nồng độ 120 ppm, hiệu quả bảo vệ theo yêu cầu của Vietsovpetro > 90% đạt được ở nồng độ 40 ppm. i, m A /c m 2 E, V (SCE)
Bảng 3.24. Kết quả đo các thông số điện hóa và hiệu quả bảo vệ của hệ ĐH7 TT Nồng độ chất ức chế, ppm RP(Ω) -Ecorr (V) icorr mA/cm2 HHTL mg/cm2.s L mm/năm HQBV (%) 1 0 241,86 0,590 3,61.10-2 1,05.10-5 3,71.10-1 - 2 10 465,41 0,692 6,85.10-3 1,98.10-6 7,04.10-2 81 3 20 674,65 0,732 4,33.10-3 1,25.10-6 5,45.10-2 88 4 40 801,34 0,781 1,26.10-3 3,66.10-7 1,29.10-2 96,5 5 80 889,31 0,831 6,85.10-4 2,09.10-7 7,05.10-3 98,1 6 120 997,52 0,850 1,80.10-4 5,23.10-8 1,85.10-3 99,5
3.2.3.2. Ảnh hưởng của thời gian ngâm mẫu lên hiệu quả ức chế ăn mòn của hệĐH7
Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ngâm mẫu đến hiệu quả ức chế ăn mòn thép N80.
Bảng 3.25. Ảnh hưởng của thời gian ngâm mẫu đến hiệu quả ức chế của ĐH7 Thời gian ngâm
mẫu (giờ) -Ecorr(V) icorr mA/cm
2 Vcorr mm/năm HQBV (%) 0,5 0,610 4,33.10-3 5,45.10-2 88,0 1 0,692 6,85.10-4 7,05.10-3 98,1 4 0,731 1,80.10-4 1,85.10-3 99,5 8 0,745 1,72.10-4 1,11.10-3 99,7
Ngâm các mẫu trong nước biển có ức chế trong những khoảng thời gian nhất định là 0,5 giờ, 1 giờ, 4 giờ, 8 giờ trước mỗi thử nghiệm. Cụ thể với ĐH7 thử nghiệm ở nồng độ 100 ppm. Kết quả được tổng hợp trong bảng 3.25 và hình 3.28.
Kết quả đo về dòng ăn mòn, tốc độ ăn mòn và hiệu quả bảo vệ thể hiện ở bảng 3.27 cho thấy chất ức chế ăn mòn ĐH7, có hiệu quả bảo vệ cao ngay tại thời gian ngâm mẫu 0,5 giờ đạt 88%. Sau 1 giờ ngâm mẫu hiệu quả bảo vệ đạt 98,1 %.
Hình 3.28. Các đường cong phân cực của thép N80 tại các thời gian ngâm mẫu khác nhau, tại nồng độ 100 ppm ĐH 7
1) t= 0; nồng độĐH7=0; 2)Ngâm mẫu 0,5 giờ; 3)Ngâm mẫu 1 giờ, 4)Ngâm mẫu 4giờ, 5)Ngâm mẫu 8 giờ
Chất ức chế ĐH 7 khảo sát trong điều kiện chưa loại ôxi khỏi môi trường NBNT đã đạt các yêu cầu kỹ thuật của ngành dầu khí
3.2.3.3. So sánh hiệu quả bảo vệ của ĐH7 và mẫu chất ức chế thương phẩm
Có rất nhiều chất ức chế thương phẩm sử dụng cho việc chống ăn mòn bề mặt bên trong đường ống bơm ép nước. Chúng có thành phần khác nhau, có thể là các amin, rượu phân tử lượng lớn, các amit, các dẫn xuất imidazolin. Trong số các chất trên, Corrtreat 5704 có thành phần cơ bản là các amit-imidazolin, với các tính chất: pH: 7-8,5; nhiệt độ bắt cháy cốc kín > 61oC, mầu vàng, độ nhớt : 3cSt,… có hiệu quả ức chế ăn mòn cao. Nồng độ tối ưu với Corrtreat 5704 là 15 ppm, sau hơn 8 giờ ngâm mẫu trong môi trường nước biển nhân tạo đã loại ôxi. Vì vậy chọn Corrtreat 5704 là chất so sánh cho hệ ĐH7, cả hai chất đều được khảo sát ở nồng độ 100 ppm trong môi trường nước biển nhân tạo chưa loại ôxi.
i, m A /c m 2 E, V (SCE)
Hình 3.29. Các đường cong phân cực của thép N80 tại nồng độ 100 ppm của hệĐH7 và Corrtreat 5704
1)0 ppm; 2) C 5704, 3)ĐH7
Đường cong phân cực và hiệu quả bảo vệ của 02 chất ức chế được thể hiện trong hình 3.29 và bảng 3.26. Bảng 3.26. Kết quả so sánh ĐH7 và Corrtreat 5704 Hệ ức chế -Ecorr(V) icorr mA/cm2 Vcorr mm/năm HQBV (%) 0 0,590 3,61.10-3 3,71.10-1 - ĐH7 0,742 1,72.10-4 1,11.10-3 99,7 Corrtreat 5704 0,783 3,98.10-4 3.91.10-3 98,9
Kết quả cho thấy hiệu quả bảo vệ của 02 hệ ức chế là tương đương nhau. Chất ức chế ăn mòn hệ imidazolin đạt các yêu cầu kỹ thuật của chất ức chế dùng trong công nghiệp khai thác dầu mỏ
i, m A /c m 2 E, V (SCE)
3.2.3.4. Đánh giá bằng phương pháp giảm trọng lượng trong môi trường nước biển chưa loại ôxi
Trong bảng 3.27 là tốc độ ăn mòn khảo sát theo thời gian ngâm mẫu của thép N80 bằng phương pháp giảm trọng lượng, tại các nồng độ khác nhau của ĐH7 trong môi trường nước biển nhân tạo.
Kết quả trong bảng 3.27 cho thấy hiệu quả bảo vệ thép N80 của hệ ức chế tăng theo thời gian ngâm mẫu tại cùng nồng độ khảo sát. Khi tăng nồng độ chất ức chế, trong cùng một thời gian khảo sát thì hiệu quả bảo vệ tăng tỉ lệ thuận với nồng độ. Tại thời gian ngâm mẫu 0,5 giờ, hiệu quả bảo vệ thép đạt yêu cầu kỹ thuật của ngành dầu khí tại nồng độ 100 ppm.
Bảng 3.27. Tốc độ ăn mòn thép N80 và HQBV, (Z), trong dung dịch NBNT có chất ức chế ĐH7 theo thời gian.
0,5 giờ 1 giờ 4 giờ 8 giờ Nồng độ ĐH7 (ppm) Vcorr mm/năm Z (%) Vcorr mm/năm Z (%) Vcorr mm/năm Z (%) Vcorr mm/năm Z (%) 0 0,279 - 0,193 - 0,161 - 0,127 - 10 0,215 23 0,146 25 0,109 32 0,085 33,1 20 0,121 56 0,064 66 0,053 67 0,041 67,7 40 0,047 83, 3 0,024 87,3 0,019 87,8 0,016 87,8 80 0,036 87 0,015 92,2 0,011 93 0,009 92,5 100 0,021 92 0,005 97,4 0,004 97,5 0,003 97,6 150 0,020 93 0,005 97,7 0,003 98,1 0,002 98,4
Tại các điểm thời gian khảo sát 1, 4, 8 giờ hiệu quả bảo vệ đạt yêu cầu kỹ thuật đạt tại các nồng độ 80 ppm. Kết quả này cho thấy chất ức chế có hiệu quả ngay tại thời gian ngâm mẫu 1 giờ, khi tăng thời gian ngâm mẫu tại cùng một nồng độ chất ức chế thì hiệu quả bảo vệ không tăng nữa hoặc tăng không đáng kể, vì ngay tại thời gian 1 giờ thì màng bảo vệ của chất ức chế trên bề mặt thép đã hình thành, do vậy quá trình ăn mòn thép đã được hạn chế tối đa. So sánh kết quả này với các nghiên cứu trong 3.2 cho thấy, sự xuất hiện của nhóm chức amit
của acrylic tại nhóm amin còn lại của imidazolin đã tăng khả năng bảo vệ cũng như giảm thời gian bắt đầu có tác dụng của hệ ức chế ăn mòn trên cơ sở imidazolin.
Khảo sát tốc độ ăn mòn theo phương pháp tổn hao trọng lượng tương đương với quá trình ăn mòn diễn ra trong điều kiện tĩnh của đường ống, khi hệ thống ngừng sản xuất. Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng hệ ức chế ăn mòn có bảo vệ thép khỏi ăn mòn tại thời gian 1 giờ và nồng độ chất ức chế là 80 ppm.
3.2.3.5. Khảo sát trong môi trường NBNT loại ôxi
Ôxi hòa tan trong nước biển ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ ăn mòn, nếu được loại bỏ sẽ làm giảm tốc độ ăn mòn thép, cũng như giảm nồng độ chất ức chế sử dụng. Trong thực tế, nồng độ ôxi trong nước bơm ép phải < 15 ppb, khi đó sẽ hạn chế được sự ảnh hưởng của ôxi tới quá trình ăn mòn.
3.2.3.5.1. Ảnh hưởng phương pháp đuổi ôxi đến hiệu quả bảo vệ của hệ ĐH7 trong môi trường nước biển nhân tạo
Hình 3..30 là kết quả của đo đường Tafel của thép N80 khi không có và có chất ức chế ĐH7 ở nồng độ 5ppm, thời gian ngâm mẫu 1h. Ôxi được loại bằng phương pháp trong phòng thí nghiệm là bơm nitơ vào bình phản ứng và đuổi ôxi theo phương pháp đang được áp dụng trong công nghiệp là sử dụng 5 ppm NaHSO3 trong môi trường NBNT.
So sánh kết quả đo trong bảng 3.28 cho thấy sau khi khử ôxi về nồng độ yêu cầu thì hiệu quả bảo vệ thép N80 của phương pháp đuổi ôxi bằng nitơ đã đạt 88%, còn phương pháp đuổi bằng NaHSO3 đã đạt 93%.
Hình 3.30. Đường Tafel của thép N80 tại nồng độ 5 ppm ĐH7 1)Mẫu trắng; 2)Đuổi ôxi bằng Nitơ; 3) Đuổi ôxi bằng NaHSO3,
4) 5ppm ĐH7, đuổi ô xi bằng NaHSO3; 5) 5ppm ĐH7, đuổi ô xi bằng hai cách
Bảng 3.28. Các thông số điện hóa và hiệu quả bảo vệ thép N80, khi khử ôxi bằng phương pháp đường cong phân cực
TT -Ecorr(V) icorr A/cm2 Vcorr mm/năm HQBV (%) Mẫu trắng 0,671 5,04.10-5 5,19.10-1 -
Nền đuổi ôxi bằng Nitơ 0,651 5,74.10-6 5,91.10-2 88,6 Nền đuổi ôxi bằng NaHSO3 0,650 3,53.10-6 3,64.10-2 93,0 5ppm ĐH7, đuổi bằng NaHSO3 0,661 2,03.10-6 2,09.10-2 95,9 5ppm ĐH7, đuổi ô xi kết hợp hai cách 0,686 1,27.10-6 1,31.10-2 97,4 Khi kết hợp sử dụng thêm chất ức chế ăn mòn ở nồng độ 5 ppm, thì hiệu quả bảo vệ tăng lên 95,9%. Để chống ôxi thâm nhập vào bình đo ăn mòn, đã liên tục bơm nitơ vào bình, kết quả là hiệu quả bảo vệ của hệ ức chế đạt tới 97,4% sau một giờ ngâm mẫu. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy sự ảnh hưởng chủ yếu của ôxi tới quá trình ăn mòn thép N80.
Phương pháp phổ tổng trở
Hình 3.31 là kết quả của đo đường tổng trở của thép N80 và các mẫu có chất ức chế ĐH7 ở nồng độ 5ppm, thời gian ngâm mẫu 1h, đuổi ôxi theo hai phương pháp đã nêu trên.
Hình 3.31. Phổ tổng trở của thép N80 trong dung dịch 5ppm ĐH 7
1) Nước biển không đuổi ôxi, 2) Nền đuổi ôxi bằng NaHSO3, 3) 5ppm ĐH7, đuổi ôxi bằng NaHSO3, 4) 5ppm ĐH7, đuổi ôxi bằng hai cách
Bảng 3.29. Kết quả xác định hiệu quả bảo vệ thép N80 khi khử ôxi, bằng phương pháp tổng trở
TT Rs ,Ωcm2 Rp, Ωcm2 HQBV (%)
Mẫu trắng 5,97 402,1 -
Nền đuổi ôxi bằng Nitơ 61,5 2123 81
Nền đuổi ôxi bằng NaHSO3 75,6 3172 87,3 5ppm ĐH7, đuổi ôxi bằng NaHSO3 58,7 5141 92 5ppm ĐH7, đuổi ôxi bằng hai cách 74,3 10254 96
-Z
”
3.2.3.5.2. Ảnh hưởng thời gian ngâm mẫu đến hiệu quả bảo vệ thép N80 của hệ ĐH7 trong môi trường nước biển loại ôxi
Phương pháp đo đường Tafel
Trên đồ thị 3.32 là kết quả đo ăn mòn đường tafel của hệ ức chế ĐH7. Khảo sát trong điều kiện: môi trường nước biển nhân tạo đã loại ôxi, nồng độ 5ppm, theo thời gian ngâm mẫu khác nhau. Kết quả tính toán hiệu quả bảo vệ trong bảng 3.28 cho thấy, ngay tại thời gian ngâm mẫu 0,5 giờ, khi loại ôxi chất ức chế ĐH7 cho hiệu quả bảo vệ đạt 97,4%, tại 1 giờ là 98,4%.
Bảng 3.30. Hiệu quả bảo vệ thép N80 của hệ ĐH7 theo tời gian ngâm mẫu
TT - Ecorr(V) icorr A/cm2 Vcorr
mm/năm HQBV, %
Mẫu trắng 0,670 5,04.10-5 5,19.10-1 -
Ngâm mẫu 0,5 giờ 0,698 1,27.10-6 1,31.10-2 97,4 Ngâm mẫu 1 giờ 0,764 1,24.10-6 1,27.10-2 97,5 Ngâm mẫu 4 giờ 0,702 7,94.10-6 8,17.10-3 98,4 Ngâm mẫu 8 giờ 0,739 2,98.10-6 8,07.10-3 98,5
Phương pháp đo đường tổng trở
Đồ thị 3.33 là kết quả đo đường cong Nyquit tổng trở của các mẫu nền và các mẫu có chất ức chế ĐH7 ở nồng độ 5ppm, thời gian ngâm mẫu 0,5 giờ, 1 giờ, 4 giờ, 8 giờ, nước biển nhân tạo đã được loại ôxi.
Từ hình 3.32 cho thấy hiệu quả bảo vệ bắt đầu có tác dụng tốt ngay sau khi ngâm 1 giờ (giá trị tổng trở đạt ≈ 7.000 Ω) so với mẫu trắng chỉ đạt khoảng 400 Ω. Thời gian ngâm mẫu càng lâu, hiệu quả bảo vệ thép càng cao, tuy nhiên trên thực tế chỉ cần thời gian có tác dụng đối với hệ là 1 giờ.
3.2.3.6 Thử nghiệm hiệu quả bảo vệ kim loại bằng thiết bịđo Corrater
Hệ ức chế ĐH7 được thử nghiệm tại phòng thí nghiệm ăn mòn XNLD dầu khí VIETSOVPETRO.
Điều kiện thử nghiệm:
Các thông số thử nghiệm theo phương pháp I-AM- 02 (Iso 9001:2000 NIPI) thử nghiệm chất ức chế ăn mòn như sau: Môi trường thử nghiệm: Nước vỉa; Điện cực: Điện cực thép N80 hình trụ; Hàm lượng chất ức chế: 5 - 10ppm; Điều kiện thử nghiệm: nhiệt độ 60oC, áp suất 1at, khuấy từ 600 vòng/phút. Khử ôxi môi trường: Khí ôxi hòa tan trong nước biển 0,00 - 0,01 mg/l bằng chất khử
ôxi gốc (NH4)2SO3, thời gian thử nghiệm: 8 giờ; Hiệu quả bảo vệ: Giới thiệu thử nghiệm công nghiệp khi Z > 90%.
Kết quả thử nghiệm:
+ Nồng độ 5 ppm hiệu quả bảo vệ kim loại là 87% + Nồng độ 10 ppm hiệu quả bảo vệ kim loại là 90,2%.