Drag reduction by corrosion inhibitors – A neglected option for mitigation of flow induced localized corrosion

Abstract

Drag reduction, i.e. the influence of additives in the ppm-range on the reduction of skin friction caused by turbulent flowing liquids, results from interaction of macromolecules and higher molecular micellar aggregates of amphipathic molecules with near-wall turbulence elements. Drag reducing properties exhibited by corrosion inhibitors above critical concentrations decide on the level of critical wall shear stresses for initiation of flow induced localized corrosion (FILC). The relevance of drag reduction on FILC inhibition is explained with the newly developed probabilistic model of FILC initiation. The impinging jet method is recommended to quantify the effect of inhibitors on critical wall shear stresses by corrosion experiments and on drag reduction by electrochemically controlled mass transport measurements. Experimental evidence is given for FILC inhibition in CO2 and H2S corrosion systems. Drag reduction by corrosion inhibitors includes the interaction of shear-induced molecular aggregate structures in near-wall turbulences with adsorbates on the solid surface. Wandreibungsverminderung durch Korrosionsinhibitoren – Eine vernachlässigte Option zur Bekämpfung von strömungsinduzierter Lokalkorrosion Wandreibungsverminderung, d.h. der Einfluss von Additiven im ppm-Bereich auf die Verminderung der Wandschubspannung durch turbulent strömende Flüssigkeiten, resultiert aus der Wechselwirkung von Makromolekülen bzw. höhermolekularen mizellaren Aggregaten amphipathischer Moleküle mit wandnahen Turbulenzelementen. Die wandschubspannungsvermindernden Eigenschaften, welche Korrosionsinhibitoren oberhalb kritischer Konzentrationen besitzen, entscheiden über das Niveau kritischer Wandschubspannungen für die Initiierung strömungsinduzierter Lokalkorrosion (SILK). Die Relevanz der Wandreibungsverminderung für die SILK-Inhibition wird durch ein neues, probabilistisches Modell der SILK -Initiierung erklärt. Es wird empfohlen, den Einfluss von Inhibitoren auf kritische Wandschubspannungen durch Korrosionsexperimente unter den Bedingungen der getauchten Düsenströmung und auf die Wandreibungsverminderung durch elektrochemische Messungen unter Massentransportkontrolle zu quantifizieren. Experimentelle Beispiele werden für den Fall der SILK-Inhibierung in CO2 und H2S-Korrosionssystemen gegeben. Die Wandreibungsverminderung von Korrosionsinhibitoren schließt eine Wechselwirkung scherinduzierter molekularer Aggregate-Strukturen in wandnahen Turbulenzen mit Adsorbaten auf der Feststoffoberfläche ein.