酸性氯化鈉溶液中硫脲基咪唑啉緩蝕劑對X70鋼孔蝕行為的影響.pdf

1、X70鋼在油氣田集輸系統(tǒng)中常處于酸性環(huán)境(pH3～6)，由于環(huán)境中含有CI-等侵蝕性離子，X70鋼表面容易產(chǎn)生孔蝕，從而造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。雖然相關(guān)學(xué)者針對該環(huán)境中使用的緩蝕劑進(jìn)行了部分研究，緩蝕劑的開發(fā)也比較成熟，但有機(jī)類緩蝕劑針對鋼材孔蝕的緩蝕機(jī)理仍不明確，需要進(jìn)一步的研究。為此，研究有機(jī)類緩蝕劑對酸性體系中X70鋼孔蝕的影響，可以進(jìn)一步揭示緩蝕機(jī)理，指導(dǎo)緩蝕劑的開發(fā)與實際應(yīng)用。
　　本文采用了慢速動電位掃描、電化學(xué)阻抗測試、

2、Mott-Schottky曲線、掃描電鏡和能譜分析(SEM-EDS)和X射線光電子能譜(XPS)等方法研究在含0.2 mol/L NaCl+0.05 mol/L NaNO2的體系(pH=5.5)中分別加入硫脲和硫脲基咪唑啉(TAI)后X70鋼的腐蝕行為，通過改變兩種緩蝕劑的濃度和浸泡時間等方法探討緩蝕劑對X70鋼小孔腐蝕的影響及緩蝕機(jī)理。通過對電化學(xué)參數(shù)（自腐蝕電流密度icorr、穩(wěn)定孔蝕電位Eb）分析，討論兩種緩蝕劑對X70鋼均勻腐蝕

3、和孔蝕的緩蝕影響;通過Mott-Schottky、電化學(xué)阻抗譜、XPS等測試手段，對X70鋼在不同濃度的兩種緩蝕劑中、不同浸泡時間后表面吸附膜的形貌、元素成分和含量進(jìn)行分析，探討表面吸附膜層結(jié)構(gòu)以及膜層完整性等狀態(tài)變化的，研究兩種緩蝕劑對X70鋼孔蝕的緩蝕機(jī)理，主要得出以下結(jié)論:
　　(1) X70鋼在0.2 mol/L NaCl+0.05 mol/L NaNO2的體系(pH=5.5)中添加適量(90～300 ppm)的硫脲作為緩

4、蝕劑，硫脲可以抑制X70鋼的均勻腐蝕，但促進(jìn)孔蝕。體系中硫脲對X70鋼的緩蝕率隨著硫脲的加入量增大呈先增加后減小的趨勢，當(dāng)加入量為90 ppm時緩蝕率最高。將X70鋼置于加入90 ppm硫脲緩蝕劑的體系中預(yù)鈍化24h，緩蝕率上升到98％。但硫脲在X70鋼表面形成的膜層結(jié)構(gòu)疏松，能夠促進(jìn)孔蝕的發(fā)生，在經(jīng)過浸泡和不浸泡兩種情況下硫脲緩蝕劑都會增大X70鋼的孑孔蝕敏感性，促進(jìn)孔蝕的發(fā)生。
　　(2) X70鋼在0.2 mol/L NaC

5、l+0.05 mol/L NaNO2的體系(pH=5.5)中，添加適量的硫脲基咪唑啉(TAI)緩蝕劑可以抑制均勻腐蝕，但促進(jìn)孔蝕的發(fā)生。當(dāng)TAI的添加濃度為40 ppm-110 ppm時，TAI能夠促進(jìn)X70鋼的均勻腐蝕;添加濃度達(dá)到160 ppm時可以有效抑制均勻腐蝕，緩蝕率達(dá)到99％，自腐蝕電流密度降低4個數(shù)量級，TAI可以促進(jìn)試樣表面膜層中的Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，可以有效抑制X70鋼均勻腐蝕;TAI濃度增大至240 ppm時，緩

6、蝕率開始下降，緩蝕效果減弱。孔蝕電位隨著咪唑啉用量的增加逐漸下降，是因為X70鋼表面吸附膜疏松導(dǎo)致Cl-等侵蝕性離子侵入。
　　(3) X70鋼在TAI中的浸泡時間對緩蝕效果有顯著影響，X70鋼在含Cl-酸性體系中加入160 ppm TAI，延長浸泡時間至24h，此時TAI針對X70鋼均勻腐蝕具有很好效果，同時也使X70鋼在體系中的孔蝕電位大幅上升，這是由于吸附膜可以有效阻隔Cl-的侵入，降低X70鋼的孔蝕敏感性耐孔蝕性，有效抑制

7、孔蝕萌生。
　　(4) X70鋼在TAI中浸泡24h后，膜層表面主要以咪唑啉分子為主;膜層中更深的位置硫脲分子含量增加，這是由于硫脲分子具有更小的相對分子質(zhì)量，優(yōu)先吸附在基體表面。硫脲分子為主的膜層結(jié)構(gòu)疏松，促進(jìn)孔蝕的發(fā)生;隨著浸泡時間的增加，咪唑啉分子包覆在硫脲分子之上，生成Fe-N配位鍵，形成致密的吸附膜，提高X70鋼在腐蝕介質(zhì)中的陽極活化能，降低陽極腐蝕速率;同時，吸附膜外層的咪唑啉分子形成的疏水膜，可以有效阻隔侵蝕性離子的