酸化緩蝕劑的評價(jià)與篩選

梁 超，汪本高，安蓮英

（成都理工大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院，四川成都610039）

酸化緩蝕劑的評價(jià)與篩選

梁 超，汪本高，安蓮英

（成都理工大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院，四川成都610039）

在前人研究緩蝕劑的基礎(chǔ)上，選取了曼尼希堿、咪唑啉、Lan-826、若丁四種常用的具有代表性的緩蝕劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5405-1996對緩蝕劑進(jìn)行評價(jià),篩選出一種緩蝕效果較好的緩蝕劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:Lan-826緩蝕效果較好，隨著體積濃度的增大，其緩蝕率先增大后變小，在體積濃度為0.8%時(shí)，緩蝕效果最好，能達(dá)到96.82%。隨著溫度的升高，其緩蝕率逐漸減小，屬于一級低溫型緩蝕劑。

腐蝕；評價(jià)；緩蝕率

0 前言

緩蝕劑，又名腐蝕抑制劑，主要作用為防止和減緩金屬的腐蝕。它是一類化學(xué)或者復(fù)合物質(zhì)，劑量小，作用明顯，以適宜濃度與形式在抑制各類腐蝕方面發(fā)揮作用。抑制腐蝕的效果愈好，則其使用效率愈大[1-2]。緩蝕劑廣泛應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)生活中，比如在油田管道酸洗過程中，本文選擇了市場四種常見的酸洗緩蝕劑曼尼希堿、咪唑啉、Lan-826、若丁進(jìn)行評價(jià)篩選。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 主要儀器和試劑

AUTOLAB302N型電化學(xué)工作站（瑞士萬通上海有限公司）；XJP-6A型金相顯微鏡（金華市萬和精密工具有限公司）；HH-2型恒溫水浴槽（北京科偉永興儀器有限公司）；鹽酸、無水乙醇與丙酮均為分析純；尺寸為50×10×3 mm的N80鋼片。

1.2 靜態(tài)掛片實(shí)驗(yàn)的評價(jià)方法

選取尺寸相同的N80鋼片進(jìn)行預(yù)處理，逐步使用400#、1000#、1200#的砂紙進(jìn)行打磨。打磨后用丙酮浸泡，并用脫脂棉擦拭，以此方法去除油類。然后用無水乙醇脫水，去除無機(jī)鹽，冷風(fēng)吹干[3-4]。置于干燥器中，干燥20 h以上，稱重，記為m1。然后進(jìn)行靜態(tài)掛片實(shí)驗(yàn)，48 h后取出，清除腐蝕產(chǎn)物，稱量，記為m2。

根據(jù)公式（1）、（2）和（3）計(jì)算試樣的腐蝕速率υ失、腐蝕深度υ深和緩蝕劑的緩蝕效率η。

其中：m1為N80鋼片腐蝕前的質(zhì)量、m2為N80鋼片腐蝕后清除腐蝕產(chǎn)物的質(zhì)量；s為鋼片的表面積；t為鋼片浸泡時(shí)間；υ0、υ失分別為未添加和添加緩蝕劑N80鋼片在腐蝕介質(zhì)中的腐蝕速率。

1.3 電極化曲線法

采用瑞士萬通Autolab電化學(xué)工作站，采用三電極體系（輔助電極為Pt電極，參比電極為飽和甘汞電極，工作電極為N80鋼電極）。其中N80鋼工作電極面積為1 cm2，其他地方用環(huán)氧樹脂粘貼[5-7]。掃描范圍相對開路電位為-0.75～-0.25 V,掃描速率0.5 mV/s進(jìn)行線性掃描，在一定溫度下，測量體系的極化曲線，按公式（3）計(jì)算其緩蝕率。

η=（I-Icorr）/I×100%（3）

其中：η為緩蝕率；I為空白液中電極表面的腐蝕電流；Icorr為添加緩蝕劑的溶液中電極表面的腐蝕電流。

2 結(jié)果與討論

2.1 相同溫度下四種不同緩蝕劑的緩蝕效率

在常溫（25℃）下，將鋼片放入含有不同類型緩蝕劑的10%的鹽酸溶液中。采用靜態(tài)掛片法與極化曲線進(jìn)行測量，結(jié)果見表1。

表1 常溫條件下不同緩蝕劑的緩蝕效果

測其極化曲線25℃條件下，在10%HCl中分別加入相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.8%的不同種類的試劑，通過測試，得到極化電流密度I和極化電位E。以log I對極化電位E作圖，見圖1。

圖1 不同類型緩蝕劑的極化曲線

從表1可以看到，在25℃下添加有Lan-826緩蝕劑的腐蝕速率最低，緩蝕效率最高，能達(dá)到98.20%。而從圖1可看出在含四種緩蝕劑的鹽酸中，N80鋼的陰極強(qiáng)極化區(qū)的Tafel直線段較好，塔菲爾常數(shù)bc和腐蝕速率Icorr的獲得可通過外推法[8]。可以明顯看到緩蝕劑Lan-826的腐蝕電流小于其他三種緩蝕劑，且其電位平階階段時(shí)的電位較其他三種緩蝕劑較小。由此可知，緩蝕劑Lan-826的緩蝕效果較好。電化學(xué)方法與靜態(tài)掛片的結(jié)果相一致，Lan-826的效果最好。

2.2 不同濃度Lan-826的緩蝕效率

由表1可知，加入不同類別的緩蝕劑在鹽酸溶液中，對鋼片均有一定的保護(hù)作用，這種保護(hù)作用就是緩蝕作用。不同類型緩蝕劑的緩蝕效果不一樣，其中Lan-826具有較好的緩蝕作用。在溫度為40℃下，采用靜態(tài)掛片失重法測定不同濃度的Lan-826對N80鋼片的腐蝕情況，見圖2。

圖2 40℃下不同濃度的Lan-826對緩蝕效果的影響

由圖2可知，隨著Lan-826濃度的增大，鹽酸對N80鋼的腐蝕速率明顯降低，緩蝕率不斷升高。當(dāng)Lan-826濃度為0.8%時(shí)，緩蝕率達(dá)到最大值94.66%。Lan-826濃度高于0.8%時(shí)，腐蝕速率稍有升高，緩蝕率降低。故Lan-826體積濃度為0.8%時(shí)，其緩蝕效果較理想，為其最佳使用濃度。

2.3 不同溫度下Lan-826對緩蝕效果的影響

在不同溫度下，采用靜態(tài)掛片的方法，測定Lan-826體積濃度為0.8%的緩蝕效率與腐蝕速度。

由表2可知，隨著溫度的升高，鹽酸對N80鋼的腐蝕速率不斷升高，而Lan-826的緩蝕效率卻隨著溫度的升高而降低，溫度越低效果越好，可見該緩蝕劑屬于低溫型緩蝕劑。

圖3 不同溫度下Lan-826影響圖

2.4 緩蝕劑評價(jià)指標(biāo)

表2 不同類型緩蝕劑的極化

按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5405-1996中緩蝕劑評價(jià)指標(biāo)對Lan-826進(jìn)行評價(jià)。發(fā)現(xiàn)在鹽酸濃度15%、20%，加入體積濃度為0.8%Lan-826腐蝕速率分別為1.76 g/m2·h、2.85 g/m2·h，都在一級范圍之內(nèi)，即Lan-826達(dá)到一級緩蝕劑要求[9-10]。

3 結(jié)論

采用靜態(tài)掛片失重法與極化曲線法對四種不同類型緩蝕劑進(jìn)行了篩選，其中有機(jī)含氮化合物型Lan-826具有較好的緩蝕效果，并對其進(jìn)行評價(jià)，緩蝕劑Lan-826為一級。通過對Lan-826濃度和溫度的考察，得出該緩蝕劑在常溫（25℃），濃度0.8%緩蝕效果較佳，能達(dá)到98.20%。

[1]段曉云,李朋江.一種Mannich堿類緩蝕劑合成的研究[J].化工技術(shù)與開發(fā),2008,37(9):11-12.

[2]高文宇,陳新萍,鞠劍.咪唑啉類緩蝕劑的研究現(xiàn)狀及展望[J].江蘇化工,2006,34(8):12-15.

[3]李海洪.酸性介質(zhì)中緩蝕劑吸附行為與電化學(xué)測試方法研究[D].武漢：華中科技大學(xué),2006.

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[8]陳遠(yuǎn)清.油井結(jié)垢機(jī)理研究與防治[J].內(nèi)蒙古石油化工, 2009,(12):18-21.

[9]Nishida I.Precipitation of calcium carbonate by ultrasonic irradiation[J].Ultrasonics Sonochemistry,2004,11(6):423-428.

[10]中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5273-1996.油田采出水用緩蝕劑性能評價(jià)方法[S].1996.

Evaluation and Selection of Acidification Corrosion Inhibitor

LIANG Chao,WANG Ben-gao,SONG Lian-ying
（College of Materials and Chemistry&Chemical Engineering，Chengdu University of Technology，Chengdu，Sichuan 610039，China）

On the basis of previous studies on corrosion inhibitors,selected mannich,imidazoline,Lan-826 and rodineding four corrosion inhibitors which are commonly used.According to the industry standard SY/T5405-1996，screened out the best on.The study indecated that the Lan-826 is the best one.With the increasing of volume concentration,the inhibition rate increased first and then decreased,at the concentration of 0.8%,the inhibition effectcan reach 96.82%.With the increase of temperature,the corrosion ratedecreases gradually,which belongs to the low temperature type corrosion inhibitor,and belongs to the first grade corrosion inhibitor.

corrosion；evaluation；inhibition rate

1006-4184（2015）8-0034-03

2015-03-04

梁超（1989-），男，湖北人,在讀研究生。E-mail:chaoliangvip@163.com。