009 酸化缓蚀剂对N80钢在盐酸溶液中的缓蚀性能_石油化工高等学校学报_CNKI彩色
第22卷 第2期 石油化工高等学校学报 Vol.22 No.2 2009年6月 J OU RNAL OF PETROCH EMICAL UN IV ERSITIES J un.2009
文章编号:1006-396X(2009)02-0026-04
酸化缓蚀剂对N80钢在盐酸溶液中的缓蚀性能
杨永飞, 姚 军, 赵修太, 赵晓珂
(中国石油大学(华东)石油工程学院,山东东营257061)
摘 要: 以喹啉和氯化苄为原料合成了一种母体缓蚀剂,与增效剂炔醇和分散剂复配,制得了一种有机含氮季铵盐型酸化缓蚀剂。采用静态挂片失重法和电化学方法考察了该缓蚀剂的缓蚀性能。结果表明,该缓蚀剂在质量分数为15%的盐酸溶液中,在温度为135℃时,对N80钢片具有良好的缓蚀性能。该缓蚀剂是一种以抑制阴极过程为主的混合型缓蚀剂,在铁表面的吸附符合Bockris-Swinkels吸附等温式。采用扫描电子显微镜分析了腐蚀前、后及加入缓蚀剂后N80钢的表面形态,探讨了缓蚀剂的缓蚀机理。结果证明,缓蚀剂有效地抑制了盐酸对N80钢的腐蚀。
关键词: 酸化缓蚀剂; 季铵盐; 缓蚀机理; 电化学测试; 扫描电镜
中图分类号: T G174.42 文献标识码:A
Inhibition Properties of Acidizing Corro sion Inhibitor
for N80Steel in Hydrochloric Acid
YAN G Y ong-fei,YAO J un,ZHAO Xiu-tai,ZHAO Xiao-ke
(College of Pet roleum Engineering,China Universit y of Pet roleum(East China),
Dongy ing S handong257061,P.R.China)
Received5M ay2008;revised14N ovember2008;accepted19M arch2009
Abstract: Parent corrosion inhibitor was synthesized with quinoline and benzyl chloride,and then mixed with synergist and dispersant to prepare organic nitrogen quaternary ammonium corrosion inhibitor.Corrosion control ability of the prepared inhibitor was evaluated using static weight-loss method and electrochemical polarization curve.The results show that the prepared corrosion inhibitor can efficiently protect N80steel at135℃in mass f racion of15%HCl;It is a type of mixed mode corrosion inhibitor mainly repressing negative pole process,and the adsorption of inhibitor molecules fits Bockris-Swinkels adsorption isotherm on the steel surface.Scanning electron microscope was applied to investigate surface morphology of N80 steel in HCl before and after corroded.The inhibition mechanism of corrosion inhibitor was analyzed.The results indicate that the corrosion inhibitor can successf ully restrain acidic component erode N80steel.
K ey w ords: Acidizing corrosion inhibitor;Quaternary ammonium salt;Anticorrosion mechanism;Electrochemical test; Scanning electron microscope
Corresponding author.Te1.:+86-546-7878515;fax:+86-546-8392270;e-mail:feiyongyang@https://www.wendangku.net/doc/227630817.html,
酸化是油气井增产、注水井增注的有效技术措施,酸化缓蚀剂是油气田酸化施工中必须要添加的化学药剂之一[1-3]。随着钻井工艺的发展和采油技术的进步,大量深井和超深井投入开发,对酸化用缓蚀剂的性能提出了更高的要求[4]。研制耐高温、配伍性好和性能稳定的酸化缓蚀剂是目前亟待解决的问题之一[5-7]。目前缓蚀效果好、油田上最常用的
收稿日期:2008-05-05
作者简介:杨永飞(1982-),男,山东东营市,博士研究生。基金项目:中国石油大学研究生创新基金项目(S2005-56)。两类酸化缓蚀剂是曼尼希碱型酸化缓蚀剂和季铵盐型酸化缓蚀剂[8]。王蓉沙[9]、黄道战[10]和霍卫青[11]各自研制出了一种季铵盐型酸化缓蚀剂,分别命名为J H-9303、DZ-1和HQ-01,他们仅对合成出的缓蚀剂进行了腐蚀速率评价,没有进一步探讨缓蚀剂的吸附行为和缓蚀机理。针对目前油田高温酸化的急需,本文研制出了一种新型的有机含氮季铵盐复合型酸化缓蚀剂,该缓蚀剂可以应用于135℃的酸化施工。
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
主要试剂:喹啉(AR ,国药集团化学试剂有限公司);氯化苄(A R ,国药集团化学试剂有限公司);甲醇(AR ,国药集团化学试剂有限公司);聚氧乙烯烷基酚醚(O P10,AR ,天津化学试剂有限公司);炔醇(市售工业品)。
主要仪器:Vector -33红外光谱仪(德国布鲁克公司);PAR2273电化学工作站(美国AM ETE K -AM T );J SM -5410L N 扫描电子显微镜(日本电子);SL -B 型高温高压动态腐蚀测试仪(海安县石油科研仪器厂);干燥烘箱(101A -1E 型,上海市实验仪器总厂)。1.2 母体缓蚀剂的合成
在配有回流冷凝器、温度计、电热套和搅拌装置的三口烧瓶中加入一定量的氯化苄和喹啉,在某一
温度下剧烈搅拌反应5～6h ,然后降温至50℃左右时加入甲醇,继续降至室温即可得季铵盐母体缓蚀剂。
母体缓蚀剂的反应方程式如
(1)式所示[9,12]。
生产出的季铵盐母体缓蚀剂为棕红色液体,有刺激性气味;微溶于水,极易溶于甲醇、乙醇、氯仿等多数有机溶剂;相对密度为1.097。1.3 合成产物的结构表征
使用德国布鲁克公司生产的Vector -33红外光谱仪对合成产物进行结构表征。1.4 缓蚀性能评价
采用静态挂片失重法和电化学方法评价缓蚀剂的缓蚀性能。
挂片失重法评价静态腐蚀速率参照文献[13]中推荐的方法进行。对于温度高于90℃时的评价,采用SL -B 型高温高压动态腐蚀测试仪进行测试。
电化学评价方法采用PAR2273电化学测量系统。工作电极为待测钢片,参比电极为[Ag ,AgCl/KCl (Sat ’d )],辅助电极为铂电极,同时使用第二参比电极。实验测试温度为室温20℃。极化曲线测量电位扫描由阳极向阴极进行,扫描范围相对开路电位为-250～250mV ,扫描速率为0.166mV/s 。缓蚀率计算公式:
η=I -I ′I
×100%
(2)
其中:η—缓蚀率,%;
I —空白溶液中电极表面的腐蚀电流密度,
mA/cm 2;
I ′—添加缓蚀剂的溶液中电极表面的腐蚀电
流密度,mA/cm 2。
1.5 表面状态分析 使用日本电子公司生产的J SM -5410LN 扫描电子显微镜进行钢片表面形态研究。首先,从无水乙醇中取出未受腐蚀或已经受到酸液腐蚀的N80待测钢片,用滤纸擦干并在室温下自然干燥;然后,选择有代表性的钢片表面作为分析面;最后,选择扫描电子显微镜加速电压为30kV ,根据钢片的形态特征,选择放大倍数为50～3500倍进行扫描。
2 结果与讨论
2.1 中间体的表征
图1为合成母体缓蚀剂的红外谱图。由图1可知,在700～830cm -1左右出现了苯环上的氢的特征峰,在1500cm -1出现了C C 双键的伸缩振动特征峰,在3000cm -1左右出现了C —H 键的伸缩振动特征峰,以上3处特征峰说明分子中存在喹啉环结构。在1120cm -1左右,出现了苯-氯键的强特征峰,表明分子中存在苯-氯键;在1250cm -1左右,出现了C —N 键的特征峰
,表明分子中存在C —N 键。以上分析表明,合成产物即为目标产物。
Fig.1 IR spectrum of synthesized parent corrosion inhibitor
图1 合成母体缓蚀剂的红外谱图
2.2 缓蚀剂配方研制
选择炔醇作为增效剂,通过正交实验,最终确定
母体缓蚀剂与炔醇的质量比等于5∶1。 由于母体缓蚀剂在酸中溶解性较差,故加入适量的分散剂(即表面活性剂OP -10),最终确定季铵盐型高温酸化缓蚀剂的配方为:m (母体缓蚀剂)/m (炔醇)/m (O P -10)=8∶1.6∶1。2.3 复配缓蚀剂的缓蚀性能 使用经典失重法(挂片实验)和电化学方法对室内制得的季铵盐型高温酸化缓蚀剂进行了评价。2.3.1 经典失重法 腐蚀速率随季铵盐型高温酸化缓蚀剂质量分数的变化曲线见图2。随着缓蚀剂
7
2 第2期 杨永飞等.酸化缓蚀剂对N80钢在盐酸溶液中的缓蚀性能
质量分数的增加,腐蚀速率逐渐变小。当缓蚀剂质量分数为1%时,腐蚀速率为1.5982g/(m2?h),可以达到国家标准要求。使用SL-B型高温高压动态腐蚀测试仪进行高温腐蚀评价,按照标准S Y/ T5405-1996进行测试后,可知室内制得的季铵盐
型高温酸化缓蚀剂可以用于135℃下的酸化施工
。
Fig.2 Corrosion rate of qu aternary ammonium salt
corrosion inhibitors for high temperature acidif ication 图2 季铵盐型高温酸化缓蚀剂的腐蚀速率
2.3.2 电化学评价 采用PA R2273电化学测量系统,测定室温下不同质量分数的缓蚀剂的极化曲线。
(1)不同质量分数缓蚀剂的极化曲线
在质量分数为15%的HCl中分别加入质量分数0.125%,0.250%,0.500%,1.000%和2.000%的季铵盐型缓蚀剂,测其极化曲线,以极化电位E 对极化电流密度的对数lg I作图,如图3所示
。
Fig.3 Polarization curves at different corrosion
inhibitor concentrations
图3 不同质量分数缓蚀剂的极化曲线
在图3中,从极化曲线上呈直线关系的塔费尔区往外推,两条外推直线的交点对应的纵坐标为腐蚀电位E corr,对应的横坐标就是腐蚀电流密度对数lg|I corr|。按法拉第定律,腐蚀电流密度与腐蚀速度成正比,腐蚀电流密度越小,金属的腐蚀速度就越慢[14-16]。将测得的极化曲线上强极化区的各点进行线性回归,得到塔菲尔(Tafel)直线关系式,对得到的腐蚀电位E corr和腐蚀电流密度I corr按照公式(2),计算不同缓蚀剂质量分数下的缓蚀率,具体数据见表1。
由图3可看出,加入季铵盐型酸化缓蚀剂后,铁的阴、阳极极化曲线明显向低电流方向移动,腐蚀电流不断减小,表明缓蚀剂对盐酸溶液中铁电极起到了保护作用,这也验证了经典失重法的测试结果。
表1 电化学参数及缓蚀率
T able1 E lectrochemistry parameters and inhibitive eff iciency
w(缓蚀剂),%E(I=0)/mV I corr b a/mV b c/mVη,% 0-341.676944.60076.846108.8040
0.125-330.41428.180132.223708.27297.017
0.250-358.54520.570117.976190.57097.822
0.500-356.29617.050125.524205.20898.195
1.000-414.34813.940105.46118
2.08998.524
2.000-377.75711.07087.029280.67898.828 注:b a,b c分别指阳极区和阴极区塔菲尔(Tafel)直线段的斜率。
由图3和表1可知,随季铵盐型酸化缓蚀剂质量分数的增加,阴极和阳极Tafel斜率均略有增大,腐蚀电流密度I corr大大减小,腐蚀电位E corr总体向负方向移动,但腐蚀电位的变化并没有明显一致的趋势,缓蚀剂对阳极过程和阴极过程均有抑制作用,但对阴极的抑制作用强于对阳极的抑制作用,所以缓蚀剂是以抑制阴极过程为主的混合型缓蚀剂。
(2)吸附等温式
对于季铵盐型酸化缓蚀剂,把实验测得的缓蚀率η与溶液中缓蚀剂的质量分数进行拟合,缓蚀剂在钢片表面的吸附符合Bockris-Swinkels吸附等温式,且一个缓蚀剂粒子吸附时需要排挤掉吸附在金属表面上的3个H2O分子。
Bockris-Swinkels吸附等温式为[17-19]:
θ
(1-θ)n
×[
θ+n(1-θ)]n-1
n n
=Kw(3)式中,K为吸附平衡常数;n是每一个缓蚀性吸附粒
82石油化工高等学校学报 第22卷
子吸附时需要排挤掉的吸附在金属表面上的H 2O 分子的个数;w 为缓蚀剂的质量分数;θ为缓蚀剂在金属表面上的吸附覆盖率,其值等于在几何覆盖效应情况下的缓蚀率η。 对于B ock ris -S w i nkels 吸附等温式,取n =3,拟合后的曲线见图4
。
Fig.4 B ockris -Swinkels adsorption isotherm
图4 Bockris -Swinkels 吸附等温式
2.4 N80钢的表面状态
使用扫描电镜,在常压下研究了腐蚀前后金属
表面的形貌,结果见图5。原始试片(图5(a ))表面光滑均匀,由于受抛光等加工工艺的影响,表面出现少量规则的划痕[20]。图5(b )和(c )为N80钢片在90℃下质量分数为15%的HCl 中腐蚀1h 后的表面形态,钢片表面总体上呈现蜂窝状,且有大量的腐蚀坑,存在严重的局部腐蚀。图5(d )为N80钢片在90℃下,在加有季铵盐型酸化缓蚀剂,质量分数为15%的HCl 中腐蚀4h 后的形态,由扫描照片可以
看出,钢片表面略有轻微腐蚀小坑,整体上得到了有效保护。2.5 缓蚀机理 季铵盐系列酸化缓蚀剂分子中含有季铵阳离子,在溶液中可以完全解离成季铵阳离子和卤素阴离子。季铵阳离子可以和酸性溶液中带负电荷的金属表面产生静电吸附,其疏水的非极性基远离金属表面作定向排列,不仅可以有效阻滞H +在碳钢表
面的阴极放电过程,同时在金属表面构成致密的保护膜,有效阻碍金属离子向腐蚀介质中的扩散和侵蚀性离子向金属表面的迁移,表现出优异的缓蚀效果[21-23]
。
Fig.5 Scanning electron microscope pictures
图5 扫描电镜照片
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(下转第33页)
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2 第2期 杨永飞等.酸化缓蚀剂对N80钢在盐酸溶液中的缓蚀性能
Fig.4 E ffect of catalyst dosage to the yield of TBC
图4 催化剂质量分数对TBC
收率的影响
Fig.5 E ffect of the repeatedly used times to
the yield of TBC
图5 催化剂使用次数对TBC 收率的影响
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3 第2期 朱大禹等.酸性分子筛合成对叔丁基邻苯二酚
化学清洗用缓蚀剂、活性剂和还原剂
化学清洗用缓蚀剂、活性剂和还原剂 化学清洗过程中，为了保护设备不被腐蚀或减少腐蚀，必须加入适当的缓蚀剂；另外，为了保护清洗表面被很好的湿润，提高清洗效率，通常在清洗液中要加入表面活性剂，如OP类非离子型表面活化剂等；清洗完毕后，为了防止余液对设备的进一步腐蚀，还应作为适当的后处理，即碱中和、水洗和钝化处理。 化学清洗缓蚀剂 设备清洗过程中，缓蚀剂、活化剂和钝化剂是不容忽视的。特别是缓蚀剂的选择，直接影响着清洗剂对设备的腐蚀。 1、若定 若定是由二邻苯酸脲、淀粉、食盐、平平加等组成的。其配比（质量百分比）如下： 二邻苯酸脲26% 食盐52% 淀粉17% 平平加(烷基聚氧乙烯醚) 5% 若丁缓蚀剂适用于黑色金属及铜在硫酸、盐酸、磷酸、氢氟酸、柠檬酸中的清洗。加入量0.8%，对碳钢、铜的缓蚀率大于95%。 2、1901缓蚀剂 1901缓蚀剂是制药厂的副产品，即四甲基吡啶釜残液；为黄绿色液体，有吡啶臭味，相对密度0.96，沸点60~80°C。其主要成分为二甲基吡啶及甲基吡啶。适用于碳钢材质，如用7%HCL+6%HF清洗，1901缓蚀剂加入量0.5%~0.8%,缓蚀率可达90%~95%。 3、乌洛托品 适用于黑色金属在盐酸、磷酸中的清洗，加入量为0.5%，缓蚀率大于95%。
4、SH-415缓蚀剂 SH-415缓蚀剂由制药厂的下脚料制成，适用于蒸汽机锅炉水垢的清洗。在7%~9%盐酸和1%氢氟酸组成的清洗液中，加入量为0.5%。 5、SH-406缓蚀剂 SH-406缓蚀剂由制药厂的下脚料、溶剂和助剂等组成，适用于低压锅炉盐酸除垢剂20#碳钢盐酸酸洗，加入量为0.5%。 6、SH-416缓蚀剂 SH-416缓蚀剂由制药厂的下脚料制成，适用于大型直流锅炉及大中小汽包炉的酸洗。加入量为0.3%。 7、IS-缓蚀剂 IS-缓蚀剂由咪唑季铵盐、烷基醇聚氧乙烯醚等组成，适用于高中低压锅炉水垢的酸洗，加入量为0.3%。 8、Lan—826缓蚀剂 Lan—826缓蚀剂是多用型酸洗缓蚀剂，外观为黄色液体，相对密度1.06，微碱性，不燃烧。为多用型酸洗缓蚀剂，既适用于氧化性酸，又适用于非氧化性酸；既适用于多种无机酸，又适用于多种有机酸。 Lan—826缓蚀剂具有优良的缓蚀效果，在一般酸洗条件下，腐蚀速率不大于1mm/a。Lan-826能够有效抑制钢在酸洗时对氢的吸收和Fe3+对金属的腐蚀，使金属酸洗时不产生孔蚀。 Lan—826缓蚀剂用量小，费用低，操作简便，性能稳定，无臭无味，使用安全，特别是能避免无用缓蚀造成的危险。 Lan—826缓蚀剂适用于碳钢、低合金钢、不锈钢、铝等金属材料的清洗，可清除碳酸钙、氧化铁、硫酸钙、混合垢、硅质垢等垢型的污垢。 9、J852缓蚀剂 J852缓蚀剂适用于盐酸加氢氟酸清洗液，清洗碳钢、低合金钢、铜和铜合金等设备中的碳酸盐水垢、
金属缓蚀剂及其研究进展
金属缓蚀剂及其研究进展 课程：腐蚀与材料保护 主讲老师: 陈存华 院系：化学学院 专业：应用化学 学号： 2010214131 姓名：张伟 华中师范大学化学学院 2012年12月
金属缓蚀剂及其研究进展 摘要：金属的缓蚀一直是人们极为关注的重要课题，本文综合近十年来文献简述了缓蚀剂的机理，常见的分类，重点叙述了金属缓蚀剂的前沿发展和技术缓蚀剂的应用，总结了缓蚀剂的研究意义，并对未来缓蚀剂的发展方向做展望。 关键词：金属缓蚀剂分类前沿应用意义 一、前言： 金属腐蚀，就是指金属在外界环境的作用下引起的破坏或变质。它不仅影响了原有金属的光泽，而且带来了很大的经济损失。据报道2000年美国由于金属腐蚀造成的直接经济损失约为1300 多亿美元，在2005年我国由于腐蚀所造成的直接经济损失约占国民经济总产值的2%-4%，而间接损失几乎无法估量。金属腐蚀不但限制了科学技术的发展，破坏了工艺过程和生产节奏，而且污染环境，影响人类的身体健康。所以，怎样防止金属腐蚀已成为世界性的问题。 缓蚀剂（Corrosion Inhibitor）是一种无机物或有机物，加到腐蚀介质中，借助于这种物质在金属和腐蚀介质的界面上的物理和化学作用，可以防止或降低金属的腐蚀速度，减少金属在所在介质中的腐蚀。缓蚀剂在金属防护中的应用，是腐蚀科学与表面工程学科发展的一项重要成就。百余年来，缓蚀剂的开发、应用在化工、石油、电力、机械、金属加工、交通运输、核能及航天等领域中，起着极其重要的作用。近半个世纪以来，缓蚀剂的品种、质量得到了进一步扩大和提高。30年代以前，缓蚀剂的品种只有百余种。到80年代中期，仅酸性介质缓蚀剂的品种就已超过5000 余种。这种发展速度是其他化学助剂、添加剂类无以伦比的。当前，世界各国相关的科技界、企业界对它的开发和应用前景极为关注。 二、缓蚀剂的机理研究简述 金属的缓蚀有多种机理，其中主要的作用有：（1) 屏蔽效应。这主要是由于缓蚀剂的存在阻碍了金属颜料与腐蚀介质的接触，降低了腐蚀速度，同时也可能因为缓蚀剂分子上的基团与腐蚀介质的分子基团形成了螯合作用，减低了腐蚀介质对金属颜料的侵害。（2) 电化学防护：当缓蚀剂、金属颜料与腐蚀介质之间由于电化学反应形成了一层保护膜，这层膜的形成减少了介质对颜料的腐蚀，从而保护了金属颜料。大多数的有效保护作用都是这些效应相互结合得到的。 三、金属缓蚀剂的分类 1.按化学组成分类 （1）无机缓蚀剂—无机化合物。多用于氧作为腐蚀物质的中性水介质体系中，也叫中性缓蚀剂。如铬酸盐，磷酸盐，硝酸盐，硅酸盐等。无机缓蚀剂的特征是能是金属表面氧化，并是金属的腐蚀电位向高电位方向移动，即具有是金属钝化的作用。 （2）有机缓蚀剂—有机化合物。多用于酸性腐蚀介质中，化合物种类很多。有机缓蚀剂对腐蚀电位几乎无影响，主要是以分子状态在金属表面进行吸附，从
酸化用高浓度盐酸缓蚀剂CT1
酸化用高浓度盐酸缓蚀剂CT1-3 1 主题内容与适用范围 本标准规定了酸化用高浓度盐酸缓蚀剂（代号为CT1-3）的技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输和贮存。 本标准适用于油气井酸化处理缓蚀剂CT1-3。 2 引用标准 GB 261 石油产品闪点测定法（闭口杯法） GB 265 石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法 GB 510 石油产品凝点测定法 GB 1884 石油和液体石油产品密度测定法密度计法 GB 6678 化工产品采样总则 GB 6680 液体化工产品采样通则 SY 5405 盐酸酸化缓蚀剂性能的试验方法及评价指标 3 技术要求 产品主要技术指标应符合下表规定。 4 试验方法 4.1 外观
以目力测定试样的外观。 4.2 密度的测定 按GB 1884规定进行。 4.3 运动粘度的测定 按GB 265规定进行。
4.4 凝点的测定 按GB 510规定进行。 4.5 闪点的测定 按GB 261规定进行。 4.6 溶解分散性试验 按SY 5405中第5章的规定进行。 4.7 腐蚀速率的沁定 试验条件：120℃，15MPa,HCl浓度28%（m/m），CT1-3浓度1.5%（m/m）。 按SY 5405中2.1.4.2，2.1.4.3及2.1.6条的规定进行。 5 检验规则 5.1 CT1-3由质量检验部门进行检验，生产厂应保证出厂的产品均符合本标准的规定，并附有合格证。 5.2 取样方法：按GB 6678中 6.6条和GB 6680中2.1.3条进行。将所取的样品分装入两个清洁、干燥的磨口玻璃瓶中。瓶上粘贴标签，注明生产厂、产品名称、批号和取样日期、取样人。一瓶由检验部门进行检验．另一瓶保留三个月备查。 5.3 检验结果中，若有一项指标不符合本标准规定时，应重新在两倍量的包装中取样进行复验。复验结果仍不符合本标准规定时，则为不合格产品。 5.4 供需双方对产品质量发生异议时，由双方协商解决，仲裁时应按本标准规定进行检定。 6 标志、包装、运输和贮存 6.1 CT1-3用清洁铁桶包装，每桶净重100, 200kg。 6.2 包装桶上应有明显而牢固的标志，其内容为：生产厂名、产品名称及代号、生产日期、商标、本标准编号和二级易燃品标志。 6.4 运输时应轻装轻卸，产品贮存应远离火源，存放于阴凉通风处。 6.4 本产品有效期为一年。
缓蚀剂研究进展
缓蚀剂的研究、开发与应用经历了不同阶段。最初, 由于冶金工业的发展, 为钢铁材料酸洗除锈和设备的除垢, 研制了酸洗缓蚀剂。随后, 因石油工业油井酸化技术的需要, 研究开发了油井酸化缓蚀剂和油气田缓蚀剂。此后, 随着石油化工、电力、交通运输工业的发展, 海水、工业用水等冷却系统用的中性介质无机缓蚀剂迅速发展。二次世界大战期间和战后, 由于武器军械的防锈, 促进了气相和油溶性缓蚀剂的迅猛发展。19 43 年美国S hel lDev el o pmen t C o . 研制生产了亚硝酸二环己胺, 次年又推出亚硝酸二异丙胺产品, 用于军事工业, 取得很好的防锈效果。5 0 年代初, 苯三唑( BT A ) 对铜及其合金的优异防锈性能, 引起科技界和企业人员广泛重视, 缓蚀剂研究引起人们极大兴趣和关心。随着工业技术和高新技术的迅猛发展, 缓蚀剂得到较快发展。 6 0 年代是腐蚀科学技术发展最活跃的时期, 重要的腐蚀与防护方面的国际学术会议( 世界金属腐蚀会议、欧洲缓蚀剂会议等) 均在6 0 年代初举行首届会议; 一批腐蚀专业刊物( M at er i alPer f or man ce ( 美) , C or r os i o n S ci en ce ( 英) , Br i t i s h C o rr os i o nJ ou rn al ( 英) , !? # ?? % %& ?( 俄) , 材料保护( 中) , C o rr os i o nA bs t r act s ( 美) , ! ?# ?% & ?() ! % ?+ . ! ?# . 66 . ! ?# ! ? # ??# % % # & !! ( 俄) ) 亦均于60 年代创刊发行。这些学术活动及专业刊物的出版发行, 对促进缓蚀剂学科的学术交流和发展起着重要的作用。 Hacker man . N 在第一届欧洲缓蚀剂会议( 1 96 1) 上宣读了关于“软硬酸碱( HS A B ) 原则”的论文, 对缓蚀剂分子设计、筛选和应用有重要意义, 引起参会各国代表的重视和兴趣。日本荒牧国次等人对软硬酸碱理论在缓蚀剂研究中的应用做了系统的工作, 取得了卓有成效的成绩, 推动了缓蚀剂理论发展。 Br oo k M于19 62 年, 收集整理了3 0 ～5 0 年代期间, 海外期刊、专利上发表的约15 0 种缓蚀剂的名称、组成及应用范围( 金属及腐蚀介质) 等资料, 其中大部分为单一组分。 同年, M err i ck . R . D 等人在美国国家腐蚀工程师协会( N A C E ) 主办的学术年会上, 详尽地介绍了美国投放市场的一批商品缓蚀剂( 如: Ro di n e- 93 、Ro di n e- 1 15、Ro di ne- 21 3、Ar mo hi t -25 、Ar moh i b - 28 、DoW el l - A 1 2、DoW el l - A 73 、……) 的牌号、组成、物化性质及在几种酸溶液( H2S O 4、HC l 、HN O 3、H3PO 4、……) 中的缓蚀剂效果。 吉野努于1 96 3 年采用有机化合物与无机化合物复配, 有效地解决了盐酸、硫酸、氨基磺酸等对低碳钢的腐蚀问题。这种复合型缓蚀剂由硫脲- 乌洛托品- C u2+三组分组成。 加藤正义于196 4 年研究了阿拉伯胶、可溶性淀粉、琼脂等高分子多糖类化合物作为碱液中铝用缓蚀剂的问题, 试验结果表明, 大多数试样的缓蚀效率在80 % 以上。但多糖类一旦水解为单糖类时, 则会促进铝的腐蚀。 60 ～70 年代, 印度的Des ai . M . N 教授等先后在A nt i c o r ro si on 及其他专业刊物上, 连续发表数十篇论文, 阐述有关铜、铝及其合金在工业冷却水、盐酸、硫酸、硝酸、碱液及盐类溶液中, 各种有机缓蚀剂的缓蚀性能的研究结果。缓蚀剂的品种涉及广泛, 有硫脲、苯胺、苯甲酸、苯酚、醛类及其各种衍生物。此外,还有天然高分子化合物等。 Wal k er . R指出苯三唑( BT A ) 在一定条件下, 可以作为铜在盐酸、硝酸、硫酸、磷酸及盐类溶液中的缓蚀剂。J . V os t a对氢氟酸用缓蚀剂进行了试验研究, 提出苄基亚砜、二苯基硫脲、二苯胍等 1 0 余种有机化合物可以作为氢氟酸用缓蚀剂的有效成分。中国科学院长春应用化学研究所为引进的大型电厂锅炉氢氟酸酸洗缓蚀剂提
高温酸化缓蚀剂主要成分,配方工艺及应用
高温酸化缓蚀剂主要成分，配方工艺及应用 导读：本文详细介绍了高温酸化缓蚀剂的研究背景，理论基础，参考配方等，本文中的配方数据经过修改，如需更详细资料，可咨询我们的技术工程师。 酸化是油气井增产和水井增注的重要措施，在石油工业中得到了广泛的应用。禾川化学引进尖端配方破译技术，专业从事高温酸化缓蚀剂成分分析、配方还原、研发外包服务，为石油化工相关企业提供一整套配方技术解决方案。 1.背景 酸化是油气井增产和水井增注的重要措施，在石油工业中得到了广泛的应用。但酸化过程中所使用的酸液会对管线和设备都产生严重的腐蚀，还会对地层造成潜在的危害。为减轻酸液腐蚀，保证酸化施工的成功开展，最经济有效的方法是向酸化液中添加高效酸化缓蚀剂。 目前，我国使用的酸化缓蚀剂主要有季铵盐、曼尼希碱和咪唑啉等几大类。咪唑啉类缓蚀剂对盐酸中碳钢等有优良的缓蚀性能，曼尼希碱缓蚀剂由于缓蚀性能良好，作为高温条件下适用于浓盐酸介质的缓蚀剂倍受重视，是当前缓蚀剂的研究热点;曼尼希碱是一类性能优良的缓蚀剂,在酸化作业中作为高温浓盐酸的缓蚀剂大量应用。 随着对酸用缓蚀剂的要求越来越高,常见的酸化缓蚀剂在高温下存在易结焦、分层、溶解分散性不够稳定的缺点,可能会对地层造成进一步的伤害；单一的曼尼希碱型缓蚀剂由于本身的分子结构等问题,单独使用时缓蚀很难达到理想的效果;目前酸化缓蚀剂的研究发展方向是研制新型、环境友好、抗高温耐浓酸的长效缓蚀剂复配体系；国内相关专家开发的高温酸化缓蚀剂主要是多组分缓蚀剂配
以增效剂复配而成,尤其是胺类、季铵类及炔醇类复配缓蚀剂应用较多,以期达到高性能和多功能的目的。 禾川化学技术团队具有丰富的分析研发经验，经过多年的技术积累，可以运用尖端的科学仪器、完善的标准图谱库、强大原材料库，彻底解决众多化工企业生产研发过程中遇到的难题，利用其八大服务优势，最终实现企业产品性能改进及新产品研发。 样品分析检测流程：样品确认—物理表征前处理—大型仪器分析—工程师解谱—分析结果验证—后续技术服务。有任何配方技术难题，可即刻联系禾川化学技术团队，我们将为企业提供一站式配方技术解决方案！ 2.高温酸化缓蚀剂 2.1酸化缓蚀剂概述 缓蚀剂分低温(<104℃)和高温(<178℃或更高)两类.低温缓蚀剂通常为有机物,包括含:氮化合物（伯胺、仲胺、叔胺、季胺、炔氧甲基胺和杂环芳香含氮化合物（如嘧啶、喹啉、异喹啉及其衍生物）等，其中以季铵、曼尼希碱和杂环芳香含氮化合物应用多且效果好；、氯化合物、含硫化合物、炔醇化合物（丙炔醇、丁炔醇、己炔醇、和辛炔醇）、醛类（甲醛和肉桂醛）、酮类（α-链烯基苯酮）、醇类等亲油化合物和表面活性剂等；高温缓蚀剂在成分上类似低温缓蚀剂,只是加入了增强剂,增强剂有甲酸及其衍生物、酸溶性碘盐及酸溶性铜盐、锑盐、铋盐和汞盐； 酸化缓蚀剂在石油开采中具有举足轻重的作用,它的研究开发是酸化增产技术能否成功进行的关键因素之一；酸化缓蚀剂大多在盐酸和土酸溶液中应用,在乳化液、泡沫酸、稠化(胶凝)酸、超(微)乳化酸、固体酸和有机酸方面应用的品
高温缓蚀剂综述1
高温缓蚀剂综述 一．研究背景 近年来，随着油田不断加大开采深度及大量高酸原油的进口，我国原油日益重质化、劣质化，其酸值不断提高，对原油加工设备的腐蚀越来越严重，腐蚀问题已成为影响国民经济和社会可持续发展的重要因素。 自20世纪70年代以来，世界上的一些发达国家相继对腐蚀损失做过相对系统的调查。各国的调查显示：腐蚀损失占到了各国国民经济总量的1%~5%，其中腐蚀损失的1/4是可以通过采取普遍使用耐蚀材料及采用适宜的防蚀的方法来加以避免。采用防腐蚀措施后，各国腐蚀损失从1979年占当年GNP的4.9%，降低到1999年的4.2%。早在20世纪20年代，在石油炼制过程中人们就已经对环烷酸造成的腐蚀有所认识，此后人们一直在努力去克服石油炼制过程中环烷酸的腐蚀问题。对于我国来说，胜利原油，辽河原油等都是高酸值的原油，在炼厂炼制原油过程中不可避免的会碰到环烷酸的腐蚀问题。特别是近几年，随着全球原油价格持续攀高，原油品质差价逐渐增大，由环烷酸腐蚀引起的炼厂设备腐蚀问题日趋严重。2004年8月5日中国石油锦州石化公司蒸馏车间二套减压蒸馏装置减压炉炉管四路炉出口管泄漏三路，均发生在每路炉出口的炉管弯头附近和直管段的任何部位，炉管弯头附近和直管段减薄穿孔，被迫临时停工抢修。2006年10月16日中国石油化工股份有限公司武汉分公司1号常减压蒸馏装置扩能改造后减压塔及内构件在高温环烷酸环境下减二、三、四线填料腐蚀严重，集油箱腐蚀减薄、油气管线切向进料口环形分布器入口处箱板冲蚀破损三处约2m2，造成了巨大的经济损失。某企业3号常减压装置，2003年11月发现有一重油高温管线压力表接管焊缝泄漏，进一步扩大检查时发现大部分常压重油高温管线减薄非常严重。该管线从开工到出现泄漏仅运行18个月，年平均减薄3~5mm，常压炉辐射出口管线最薄处只有3mm。扬子石化公司加工酸值较高的鲁宁管输油，导致Cr5Mo炉管在环烷酸腐蚀下局部穿孔泄露而造成停车，给正常生产、安全生产带来非常大的损失。在石油炼制过程中，环烷酸腐蚀是普遍存在的技术难题，要真正的克服该技术难题必须通过研究环烷酸腐蚀的特征、机理、成膜特点、以及从理论上来解释环烷酸腐蚀的特征。通过不断的研究工作来认识环烷酸腐蚀的
绿色缓蚀剂的研究现状及举例
绿色缓蚀剂的研究现状及举例 总结国内外缓蚀剂的发展不难发现，虽然各种介质中缓蚀剂的研究成果层出不穷，但其在实际运用中却不够完善和成熟。尤其是绿色环保型缓蚀剂研究仍处于实验探索阶段，在该领域仍需要在提高缓蚀作用效果、机理研究和低成本低污染等方面做得更深入的研究。 我国近10年对各类缓蚀剂的研究和应用发展很快，部分产品性能达到国际领先水平， 但总体水平与国外还有很大差距。研究人员认为今后应着重从以下几个方面探索绿色缓蚀剂的发展： 1从天然植物、海产植物中，提取、分离、加工新型绿色缓蚀剂有效成分的方法。 2利用医药、食品、工农业副产品提取有效缓蚀剂组成，并进行复配或改性处理，开发新型绿色缓蚀剂。 3运用量子化学理论、灰色关联分析、人工神经网络方法等科学技术合成高效低毒多功能新工艺型绿色缓蚀剂和低聚体新型绿色缓蚀剂。 4对钼酸盐、钨酸盐、稀土元素金属等无机缓蚀剂深入进行研究，研制出新型高效绿色缓蚀剂。 5利用先进的分析测试仪器和新的研究方法，研究缓蚀剂的作用机理及协同作用机理，指导新型绿色缓蚀剂的开发。 以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓材料的化学物质或复合物. （1）根据产品化学成分，可分为无机缓蚀剂、有机缓蚀剂、聚合物类缓蚀剂。 ①无机缓蚀剂无机缓蚀剂主要包括铬酸盐、亚硝酸盐、硅酸盐、钼酸盐、钨酸盐、聚磷酸盐、锌盐等。 ②有机缓蚀剂有机缓蚀剂主要包括膦酸（盐）、膦羧酸、琉基苯并噻唑、苯并三唑、磺化木质素等一些含氮氧化合物的杂环化合物。 ③聚合物类缓蚀剂聚合物类缓蚀剂只要包括聚乙烯类，POCA，聚天冬氨酸等一些低聚物的高分子化学物。 （2）根据缓蚀剂对电化学腐蚀的控制部位分类，分为阳极型缓蚀剂，阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂。 ①阳极型缓蚀剂阳极型缓蚀剂多为无机强氧化剂，如铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、亚硝酸盐、硼酸盐等。它们的作用是在金属表面阳极区与金属离子作用，生成氧化物或氢氧化物氧化膜覆盖在阳极上形成保护膜。这样就抑制了金属向水中溶解。阳极反应被控制，阳极被钝化。硅酸盐也可归到此类，它也是通过抑制腐蚀反应的阳极过程来达到缓蚀目的的。阳极型缓蚀剂要求有较高的浓度，以使全部阳极都被钝化，一旦剂量不足，将在未被钝化的
缓蚀剂的缓蚀效率及其评价方法(最新版)
( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 缓蚀剂的缓蚀效率及其评价方 法(最新版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process
缓蚀剂的缓蚀效率及其评价方法(最新版) 缓蚀剂的评价采用的是金属腐蚀速率的测试方法，即测定金属在添加一定缓蚀剂的腐蚀介质中的腐蚀速率，并与此金属在不加缓蚀剂的腐蚀介质中的腐蚀速率进行对比，从而确定缓蚀效率和最佳使用条件。 (1)缓蚀剂的缓蚀效率 缓蚀效率是表征缓蚀剂性能的重要参数，定义为： 式中v0 ——未加缓蚀剂时金属的腐蚀速率，单位为g/(m2 ·h)或mm/a等； v——加缓蚀剂后金属的腐蚀速率，单位为g/(m2 ·h)或mm/a等； η——缓蚀剂的缓蚀效率。 (2)缓蚀剂缓蚀效果的评价方法
①实验室测试方法： a.失重法失重法是最常见的、最简单的测定缓蚀剂缓蚀效果的方法。它通过实验室模拟腐蚀介质环境和现场试验来进行。分别测取金属在未加缓蚀剂和加入缓蚀剂后的腐蚀介质中的腐蚀失重，从而确定其腐蚀速率，再比较缓蚀剂的缓蚀效果。缓蚀剂配方的筛选、浓度、用量的选用、失效期的测定及复配物的选择也可采用失重法。 b.电化学法电化学方法采用电化学极化手段，利用电化学动力学理论和测试手段，通过对缓蚀剂加入前后在腐蚀介质中金属表面的极化特征的研究，以及利用T如l曲线外推法和极化电阻法对金属腐蚀速率的测定，来评价金属在缓蚀剂中缓蚀性能的优劣。 c.光谱法和表面谱法近年来，采用光谱法和表面谱法对添加缓蚀剂后金属表面膜结构的作用的研究，也已成为评价缓蚀剂的手段和技术。例如利用吸收光谱、拉曼散射光膜、X线光电子能谱和俄歇电子能谱等技术。 ②现场评价方法在现场腐蚀敏感部位进行“挂片”试验检测，定期取出样片检测其失重和局部腐蚀情况；定期分析腐蚀介质中的
缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向
缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向 1 缓蚀剂概述 在美国材料与实验协会《关于腐蚀和腐蚀试验术语的标准定义》中，缓蚀剂是“一种以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物”。 缓浊剂是具有抑制金属锈蚀性质的一类无机物质和有机物质的总称。某些有机物质，被有效地吸附在金属的表面上，从而明显地影响表面的电化学行为。其作用机理有抑制表面的阳极反应和抑制阴极反应两种，结果都是使腐蚀电流降低。 缓蚀剂的作用不仅如此，它作为金属的溶解抑制剂还有许多实用价值。如用在化学研磨、电解研磨、电镀和电解冶炼中的阳极解、刻蚀等。总之，在同时发生金属溶解的工业方面，或县为了抑制过度溶解或是为了防止局部浸蚀使之均匀溶解。缓蚀剂都起着重要的作用。另外，电镀中的整平剂，从其本来的定义备不属于缓蚀剂的畴；但是，其作用机理(吸附)和缓蚀剂的机理类似。具有整平作用的物质，同时有效地作为该金属的缓蚀剂的情况也是常的。下图给出了有无缓蚀剂的不同效果：
图1 缓蚀剂的效果 2 不同类型的缓蚀剂及其作用原理 2.1 阳极型缓蚀剂及其作用原理 阳极型缓蚀剂也称阳极抑制型缓蚀剂，主要是抑制阳极过程而使腐蚀速度减缓。如中性介质中的亚硝酸盐、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸钠等，它们能增加阳极极化，从而使腐蚀电位正移。通常是缓蚀剂的阴离子移向金属阳极使金属钝化。该类缓蚀剂属于“危险型”缓蚀剂，用量不足会加快腐蚀。 作用过程：（a）具有强氧化作用的缓蚀剂，使金属钝化（亚硝酸钠，高铬酸等）；（b）具有阴极去极化性的钝化剂，在阴极被还原，加大阴极电流，使体系的氧化还原电位向正方移动，超过钝化电位，而使腐蚀电流达到很低的值。（亚硝酸盐、硝酸盐与高价金属盐属于此类；铬酸盐、磷酸盐、钼酸盐、钨酸盐等在酸性溶液中也属于此类。） 图2 阳极型缓蚀剂作用原理 2.2 阴极型缓蚀剂及其作用原理 阴极型缓蚀剂也称阴极型抑制，其主要包括：酸式碳酸钙、聚磷酸盐、硫酸
缓蚀剂及其发展现状
缓蚀剂及其发展现状 在很久以前，人们就发现往腐蚀介质中添加少到不至于改变介质性质的某化学物质能够明显抑制腐蚀的发生。这就是缓蚀剂(英文：Corrosioninhibitor)。按照其应用的环境，缓蚀剂可分为酸性介质缓蚀剂、中性介质缓蚀剂。本论文主要研究中性盐水介质中的缓蚀剂，故仅对中性介质用缓蚀剂的发展作以回顾和展望。中性介质中使用的缓蚀剂又分为无机缓蚀剂、有机缓蚀剂、聚合物缓蚀剂等。 1．3．1无机缓蚀剂 较早应用的无机缓蚀剂有铬酸盐、重铬酸盐、硅酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐、锌盐、磷酸盐。这些无机缓蚀剂在应用中被证明是有效的，而今有的仍被广泛的应用，后来又发展应用了聚磷酸盐。但是，无机缓蚀剂的应用有很多缺点。例如，无机缓蚀剂的用量一般较大，这就增加了应用的成本。并且，多数无机缓蚀剂对环境是不友好的，其应用从而受到制约。目前，无机缓蚀剂的使用多数是与有机缓蚀剂复配。这样，不但大大减少了其用量，而且由于两者之间的协同效应也提高了其缓蚀效果。 1．3．2有机缓蚀剂 有机缓蚀剂是含N 、P 、S 等杂原子的有机化合物。根据所含杂原子的不同有机缓蚀剂又可分为以下几类。 (1)含氮类有机缓蚀剂 这类缓蚀剂应用最早，最广。盐水体系中常用的是有机胺类吸附型缓蚀剂，该类缓蚀剂是通过氮原子吸附到钢铁表面而疏水基团伸展于水相形成一种致密的物理膜，阻挡介质与钢铁表面的接触，从而降低腐蚀速度。正是由于起作用的是物理膜，其应用有很大的局限性。如高温会发生物理膜脱附而失去缓蚀效果，它也阻挡不了氯离子的穿透。这类缓蚀剂的代表是季 铵盐、胺类、酰胺类。包括直链及环状化合物。 (2)含硫类缓蚀剂 作为盐水体系用的含硫类缓蚀剂的发展是近十几年的事情。这类缓蚀剂的代表是硫氰酸盐及硫脲类化合物。据资料介绍，该类缓蚀剂主要应用在高温环境中，而在低温(低于120"C)盐水中，其缓蚀效果不超过50％。该类缓蚀剂的作用机理尚不清楚。一般认为，硫原子在一定的温度下与金属发生化学反应(是腐蚀过程)。形成一层致密的保护膜。这层保护膜较致密，在高温条件下稳定性很好，所以，在高温下才能显示其优良的缓蚀效果。但是，硫的化合物对环境的影响也是不用忽视的问题。例如，含硫的化合物排放到土壤中，能使土壤酸化结块影响植物的生长。
环境友好型缓蚀剂的研究现状及展望
环境友好型缓蚀剂的研究现状及展望 摘要:综述了国内外高效环境友好型缓蚀剂的研究进展, 展望了新型高效环境友好型缓蚀剂的发展趋势。从对环境友好型缓性剂制备方法的改进和开发该类缓蚀, 存在的问题等方面进行综合评价, 指出运用绿色化学的思想研究和制备环况友好型缓饮是未来缓性剂的发展方向。 关键词:腐蚀环境友好缓蚀剂 Environmental Friendly Corrosion Inhibitors Research Present Situation And Prospect Abstract :At Home And Abroad Were Summarized Efficient Environment Friendly Corrosion Inhibitors Research Progress,The Prospect Of New And High Efficient Environmental Friendly Corrosion Inhibitors Trend Of Development.Corrosion Inhibition From The Improvement And Development Of Environment-Friendly Sexual Relief Agent Preparation Method Such, The Existing Problems Of The Comprehensive Evaluation, Pointed Out That The Idea Of Using Green Chemical Research And Preparation Ring In Friendly Slow Drink Is The Future Of Slow The Development Direction Of The Agent. Key Words: Corrsosion Environment Friendly Corrosion Inhibitors
酸化腐蚀;缓蚀剂能力;缓蚀率
酸化腐蚀；缓蚀剂能力；缓蚀率
第1章概述 1.1酸化过程中缓蚀剂的作用 油气井开采过程中，常常需要通过酸化提高采收率。在压裂酸化中，盐酸或氢氟酸酸液不仅对地层有很强的溶蚀作用，而且对金属也都有很强的腐蚀作用。酸处理时，由于酸直接与储罐、压裂设备、井下油管、套管接触，特别是在深井井底温度很高，所用的酸又比较浓时，这些金属设备往往会遭到严重的腐蚀。如果不加有效的缓蚀剂，不但会使设备损坏，缩短使用寿命，甚至造成事故，而且因酸和钢铁的反应产物被挤入储层，会造成储层堵塞而降低酸处理效果[1]。在酸化施工过程中，为防止酸液对油管和套管造成腐蚀，必须向酸液中加入缓蚀剂。 腐蚀是指金属材料或制件在周围环境介质作用下，逐渐产生的损坏或变质现象通常认为：金属在环境中，由于它们之间所产生的化学，电化学反应及物理溶解作用而引起损坏或变质。或者说，金属腐蚀是金属在环境中，在金属表面或界面上进行的化学或电化学多相反应，结果使金属转入了氧化（离子）状态。热力学研究揭示出绝大多数金属都具有与周围环境发生作用而转入氧化离子状态的倾向，即金属腐蚀是一种自发的趋势，不可避免[2]。由于金属腐蚀给国民经济的发展带来的经济损失约占当年国民经济总值的1.5%~4.2%左右[3]，金属腐蚀问题遍及国民经济的各个领域，从日常生活到工农业生产，从尖端科学技术到国防工业的发展，凡是使用金属材料的地方，都不同程度地存在地存在着腐蚀问题。它给人们带来了巨大的经济损失，造成了灾难性的事故，耗竭了宝贵的能源与资源。为将腐蚀造成的损失减低到最低限度，腐蚀研究者创造和发展了很多防腐蚀措施，而缓蚀剂应用则是其中应用较广，效果比较显著的手段之一。目前在国内外油气田所使用的缓蚀剂主要是丙炔醇类、有机胺类、咪唑啉类、季铵盐等有机化合物[4，5]，其中丙炔醇类和芳香胺类毒性较大，现场较多使用的油气田缓蚀剂主要是低毒、环保型的咪唑啉类缓蚀剂。 美国试验与材料协会（ASTM）将缓蚀剂定义为“以适当的浓度和形式存在于介质中时，可以防止或减缓材料腐蚀的化学物质或复合物”。这一定义具有严格的科学性。1860年英国公布的酸洗铁板用缓蚀剂这一世界上第一个缓蚀剂专利，从此，宣告了人们研究、应用缓蚀剂时代的开始。此后的百多年间，缓蚀剂的研究一直相当活跃，成果卓著，每年都有大量的专利和产品问世，现在人们已从应用天然物质转向合成性能优越的化合物来适应不同层次、不同方面的需求，同时也将缓蚀剂从实际应用上升到理论研究高度，使缓蚀剂理论得到迅速发展和完善，
缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向_7942.docx
缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向 1缓蚀剂概述 在美国材料与实验协会《关于腐蚀和腐蚀试验术语的标准定义》中，缓蚀剂 是“一种以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓腐蚀的 化学物质或几种化学物质的混合物” 。 缓浊剂是具有抑制金属锈蚀性质的一类无机物质和有机物质的总称。某些有 机物质，被有效地吸附在金属的表面上，从而明显地影响表面的电化学行为。其作用机理有抑制表面的阳极反应和抑制阴极反应两种，结果都是使腐蚀电流降 低。 缓蚀剂的作用不仅如此，它作为金属的溶解抑制剂还有许多实用价值。如用 在化学研磨、电解研磨、电镀和电解冶炼中的阳极解、刻蚀等。总之，在同时发 生金属溶解的工业方面，或县为了抑制过度溶解或是为了防止局部浸蚀使之均匀 溶解。缓蚀剂都起着重要的作用。另外，电镀中的整平剂，从其本来的定义备不 属于缓蚀剂的畴；但是，其作用机理( 吸附 ) 和缓蚀剂的机理类似。具有整平作 用的物质，同时有效地作为该金属的缓蚀剂的情况也是常的。下图给出了有无缓 蚀剂的不同效果：
图 1 缓蚀剂的效果 2不同类型的缓蚀剂及其作用原理 2.1阳极型缓蚀剂及其作用原理 阳极型缓蚀剂也称阳极抑制型缓蚀剂，主要是抑制阳极过程而使腐蚀速度减缓。如中性介质中的亚硝酸盐、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸钠等，它们能 增加阳极极化，从而使腐蚀电位正移。通常是缓蚀剂的阴离子移向金属阳极使金属钝化。该类缓蚀剂属于“危险型”缓蚀剂，用量不足会加快腐蚀。 作用过程：（a）具有强氧化作用的缓蚀剂，使金属钝化（亚硝酸钠，高铬酸等）；（b）具有阴极去极化性的钝化剂，在阴极被还原，加大阴极电流，使体系的氧化还原电位向正方移动，超过钝化电位，而使腐蚀电流达到很低的值。（亚硝酸盐、硝酸盐与高价金属盐属于此类；铬酸盐、磷酸盐、钼酸盐、钨酸盐等在 酸性溶液中也属于此类。） 图 2 阳极型缓蚀剂作用原理 2.2阴极型缓蚀剂及其作用原理 阴极型缓蚀剂也称阴极型抑制，其主要包括：酸式碳酸钙、聚磷酸盐、硫酸
气相缓蚀剂的研究与发展(精)
气相缓蚀剂的研究与发展 肖怀斌 摘要:介绍了国内外的气相缓蚀剂技术发展概况,阐述了气相缓蚀剂技术的应用形式,展望了该技术领域内的研究方向。 关键词:气相缓蚀剂;防锈技术;展望 分类号:TG174.42+6文献标识码:A 文章编号:1001-1560(200001-0026-02 Research and Development of Vapor Phase Inhibitor XIAO Huai-bing Abstract:Comprehensive survey of vapor phase inhibitors both at home and abroad is given. The application of VPI and the research trend are discussed.▲气相缓蚀剂作为一种挥发性缓蚀剂,在常温下自动挥发出的气体能起到抑制 金属大气腐蚀的作用。因此,在使用气相缓蚀剂时,可在不必直接接触金属表面的情况下使金属制品的表面、内腔、管道、沟槽甚至缝隙部位都能得到保护。由于其防锈期长、操作简便、成本较低等特点,近年来气相缓蚀剂和气相缓蚀技术的研究和应用都有较快的发展。 1 多效能通用气相缓蚀剂 气相缓蚀剂在近20年时间中,几乎都是用于钢铁类金属材料和制品的保护。但对多种非铁金属则有不同程度的腐蚀或不相容,以至于对多种金属组合件机械制品中的铜、锌、镉等有色金属部件,往往需采取隔离保护措施或放弃使用气相缓蚀剂技术。对黑色金属和有色金属同时具有缓蚀作用的多效能气相缓蚀剂的研究和应用,一直是气相缓蚀剂的重点发展方向之一[1]。
60年代初,苯骈三氮唑对黄铜防变色作用得到证实,从而打开了气相缓蚀剂保护铜基材料的大门。各种实验结果表明,苯三唑除了对铜及铜合金具有优良的缓蚀性能外,对银、镀银层、锌、镀锌层、镀镉层等金属也有较好的缓蚀效果。此外,近年来国内外还对苯三唑的多种衍生物如甲基苯三唑、3氨基-1.2.4苯三唑、双苯三唑、四氮唑进行了研究。结果表明,以上缓蚀剂均对锌、镉、铅、镍、锡、铜有良好的保护作用,并对钢铁、镁、铝也有一定缓蚀效果[2]。湖南大学研制的1-羟基苯三唑(一种新型的水溶性高效气相缓蚀剂,在中性或碱性水溶液中不仅对黄铜、紫铜有良好的缓蚀性能,对钢、铸铁也有较好的缓蚀作用。该缓蚀剂毒性低、污染少,其水溶液浓度在0.05%以上即有很好的缓蚀和抑制细菌生长的效果,当其与磷酸盐等其他缓蚀剂配合使用时,防锈性能还可进一步提高。除了苯三唑及其衍生物以外,铬酸盐类化合物(如铬酸环已胺、铬酸二环已胺、铬酸叔丁酯、邻硝基化合物如邻硝基酚二环已胺、邻硝基酚三乙醇胺、邻硝基酚四乙烯五胺、邻硝基苯甲酸的有机胺盐、肉桂酸盐、硼酸盐、硫脲类、噻唑、味唑类化合物对多种有色金属和镀层均有一定的缓蚀作用[3]。 目前在美日等国报道的气相缓蚀剂材料中,约有1/3以上为通用型多效能的气相缓蚀剂材料。 2 高效低毒气相缓蚀剂 在气相缓蚀剂的研究和发展过程中,亚硝酸盐曾占据着主导的位置,以致于世界各国在介绍气相缓蚀剂的文献中,仍常常以亚硝酸二环已胺为代表。由于它对钢铁制品的有效长期防锈能力和优良的抗盐雾性,使之在军械器材和外贸出口机电产品的防锈包装材料中必不可少。1990年8月我国对1964年采用亚硝酸二环已胺封存的枪械产品进行了开箱检查,长达26年仍然光亮无锈,封存地点包括温度、湿度和盐雾气氛相对较高的四川地区。 但是,对亚硝酸盐的毒性问题,也越来越引起了重视。进入21世纪,在可持续发展战略的推动下,开发低公害,无污染的气相缓蚀剂将是当务之急。国际环境系列标准ISO 14000于1996年起陆续颁布实施,现在许多国家规定在采购气相缓蚀剂材料
缓蚀剂研究新进展
缓蚀剂研究新进展 摘要：近年来缓蚀剂的发展做了概况，并对缓蚀剂未来的发展方向做出了阐述，提出发展环境友好型缓蚀剂及完善缓蚀剂快速、准确、原位评价的方法和技术。 国际上缓蚀剂的研究主要集中在美国、中国、印度等国家。其中，中国是在国际学术期刊上发表缓蚀剂论文最多的国家，研究水平与世界基本保持同步。欧洲对缓蚀剂的研究也非常重视，但其重点在混凝土缓蚀剂和铝合金缓蚀剂的研究。目前，绿色天然缓蚀剂、多功能缓蚀剂以及基于分子设计的缓蚀剂开发是研究发展的趋势。 关键词：缓蚀剂硬和软酸和碱吸附型缓蚀剂抑制效率 正文： 最新进展 环境友好型缓蚀剃的开发 年来，国内外环境友好型缓蚀剂的开发主要通过合成有机化合物和从天然植物中提取两种方式。合成的有机化合物作为环境友好型缓蚀剂的种类包括：咪唑啉系列、氨基酸系列、曼尼烯碱和硫代磷酸酯类等。咪唑啉系列环境友好型缓蚀剂仍然是目前的开发热点之一。氨基酸系列环境友好型缓蚀剂的研究已开发出了全有机多元复合水处理缓蚀剂、高效的酸洗缓蚀剂。曼尼烯碱系列和硫代磷酸酯类缓蚀也剂逐步引起了国内外研究者的兴趣。 从植物中提取缓蚀剂是近年来缓蚀剂领域研究的热点之一。国内开展了对白酒糟、滇润楠叶、麻竹叶、木薯、云南甜龙竹叶等的提取物对金属的缓蚀行为研究。国外一些学者研究了特定树叶提取物在硫酸介质中对低碳钢的缓蚀行为。研究结果表明，这些植物提取物对低碳钢具有良好的缓蚀作用。另外，米糠、无花果树叶、酒耶树汁等提取物也对金属有较好的缓蚀效果。 钢筋混凝土缓蚀剂 引起混凝土内钢筋腐蚀的主要原因是碳化作用和氯离子渗透。钢筋缓蚀剂的主要功能是抑制、阻止、延缓钢筋腐蚀的电化学过程。缓蚀剂通常可作为外加剂掺加到混凝土中或涂敷在钢筋表面，优先参与并阻止腐蚀反应的阴阳极过程，从而有效地阻止钢筋的腐蚀。早期使用的钢筋混凝土缓蚀剂有亚硝酸盐、铬酸盐、苯甲酸盐等，但由于它们存在有毒或者对混凝土性能有负面影响等缺点，逐渐被淘汰。近年来新提出的迁移性缓蚀剂是含有各种胺和醇胺以及它们的盐与其它有机和无机物的复合型阻锈剂，能对钢筋表面的阴极和阳极同时产生保
缓蚀剂作用机理、研究现状及发展方向
缓蚀剂地作用机理、研究现状及发展方向 1缓蚀剂地作用机理 缓蚀剂地作用机理概括起来可以分为两种,即电化学机理和物理化学机理[1].电化学机理是以金属表面发生地电化学过程为基础,解释缓蚀剂地作用.而物理化学机理是以金属表面发生地物理化学变化为依据,说明缓蚀剂地作用.这两种机理处理问题地方式不同,但它们并不矛盾,而且还存在着某种因果关系. 1.1缓蚀剂地电化学机理 金属地腐蚀大多是金属表面发生原电池反应地结果,这也是造成浸蚀腐蚀最主要地因素,原电池反应包括阳极反应和阴极反应[1].如果缓蚀剂可以抑制阳极、阴极反应中地任何一个或两个,原电池反应将减缓,金属地腐蚀速度就会减慢.把能够抑制阳极反应地缓蚀剂称为阳极抑制型缓蚀剂；能够抑制阴极反应地缓蚀剂称为阴极抑制型缓蚀剂；而既能抑制阳极反应又能抑制阴极反应地缓蚀剂称为混合型缓蚀剂. 重铬酸钾、铬酸钾、亚硝酸钠、硝酸钠、高锰酸钾、磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐、碳酸盐、苯甲酸盐、肉桂酸盐等都属于阳极型缓蚀剂.阳极型缓蚀剂对阳极过程地影响是：（1）在金属表面生成薄地氧化膜,把金属和腐蚀介质隔离开来；(2)因特性吸附抑制金属离子化过程；(3)使金属电极电位达到钝化电位[2]. 阴极型缓蚀剂主要通过以下作用实现缓蚀：(1)提高阴极反应地过电位．有时阴离子缓蚀剂通过提高氢离子放电地过电位抑制氢离子放电反应,例如,Na2C03、三乙醇胺等碱性缓蚀剂都可以中和水中地酸性物质,降低氢离子浓度,提高析氢过电位,使氢离子在金属表面地还原受阻,减缓腐蚀；(2)在金属表面形成化合物膜,如有机缓蚀剂中地低分子有机胺及其衍生物,都可以在金属表面阴极区形成多分子层,使去极化剂难以达到金属表面而减缓腐蚀；(3)吸收水中地溶解氧,降低腐蚀反应中阴极反应物地浓度,从而减缓金属地腐蚀. 混合型缓蚀剂对腐蚀电化学过程地影响主要表现在：(1)与阳极反应产物反应生成不溶物,这些不溶物紧密地沉积在金属表面起到缓蚀地作用,磷酸盐如Na3P04、Na2HP04对铁、镁、铝等地缓蚀就属于这一类型；(2)形成胶体物质,能够形成复杂胶体体系地化合物可作为有效地缓蚀剂,例如Na2Si03等；(3)在金属表面吸附,形成吸附膜达到缓蚀地目地,明胶、阿拉伯树胶等可以在铝表面吸附,吡啶及有机胺类可以在镁及镁合金表面吸附,故都可以起到缓蚀地作用[2].
缓蚀剂的缓蚀效率及其评价方法
编号：SM-ZD-45940 缓蚀剂的缓蚀效率及其评 价方法 Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly. 编制：____________________ 审核：____________________ 批准：____________________ 本文档下载后可任意修改
缓蚀剂的缓蚀效率及其评价方法 简介：该规程资料适用于公司或组织通过合理化地制定计划，达成上下级或不同的人员之间形成统一的行动方针，明确执行目标，工作内容，执行方式，执行进度，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 缓蚀剂的评价采用的是金属腐蚀速率的测试方法，即测定金属在添加一定缓蚀剂的腐蚀介质中的腐蚀速率，并与此金属在不加缓蚀剂的腐蚀介质中的腐蚀速率进行对比，从而确定缓蚀效率和最佳使用条件。 (1) 缓蚀剂的缓蚀效率 缓蚀效率是表征缓蚀剂性能的重要参数，定义为： 式中v?——未加缓蚀剂时金属的腐蚀速率，单位为g/(m2·h)或mm/a等； v——加缓蚀剂后金属的腐蚀速率，单位为g/(m2·h)或mm/a等； η——缓蚀剂的缓蚀效率。 (2) 缓蚀剂缓蚀效果的评价方法 ①实验室测试方法：
a. 失重法失重法是最常见的、最简单的测定缓蚀剂缓蚀效果的方法。它通过实验室模拟腐蚀介质环境和现场试验来进行。分别测取金属在未加缓蚀剂和加入缓蚀剂后的腐蚀介质中的腐蚀失重，从而确定其腐蚀速率，再比较缓蚀剂的缓蚀效果。缓蚀剂配方的筛选、浓度、用量的选用、失效期的测定及复配物的选择也可采用失重法。 b. 电化学法电化学方法采用电化学极化手段，利用电化学动力学理论和测试手段，通过对缓蚀剂加入前后在腐蚀介质中金属表面的极化特征的研究，以及利用T如l曲线外推法和极化电阻法对金属腐蚀速率的测定，来评价金属在缓蚀剂中缓蚀性能的优劣。 c. 光谱法和表面谱法近年来，采用光谱法和表面谱法对添加缓蚀剂后金属表面膜结构的作用的研究，也已成为评价缓蚀剂的手段和技术。例如利用吸收光谱、拉曼散射光膜、X线光电子能谱和俄歇电子能谱等技术。 ②现场评价方法在现场腐蚀敏感部位进行“挂片”试验检测，定期取出样片检测其失重和局部腐蚀情况；定期分析腐蚀介质中的铁含量；或用腐蚀速率测试仪定期或连续地记