CO2体系中缓蚀剂对碳钢缓蚀机理和协同效应的研究
CO2腐蚀会对油气田运输管道和设备造成严重的破坏，油气田管道添加缓蚀剂一种经济高效、操作方便的防腐蚀措施。仅添加单一类别缓蚀剂通常无法满足设备的防腐要求，一个成熟的缓蚀剂配方往往是利用各类缓蚀剂之间的协同效应复配得来的，复配缓蚀剂较单一缓蚀剂缓蚀效果大大增强。本文研究了在饱和CO2腐蚀模拟溶液中，咪唑啉衍生物(IM)与十八烷基丙撑二胺(18N3N)缓蚀剂的缓蚀机理和二者之间的协同效应。主要的研究方法包括电化学测试、计算机分子动力学模拟、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、表面张力测试、丝束电极电流电位扫描技术，深入研究了IM与18N3N的缓蚀机理和缓蚀协同作用。主要研究的工作结果如下: 1、采用电化学方法、XPS和SEM研究了IM和18N3N在饱和CO2腐蚀模拟溶液中的缓蚀效果和协同作用。结果表明添加150mg·L-1IM和50mg·L-118N3N后对碳钢的缓蚀率高达95.3％。IM与18N3N共同吸附于碳钢表面，二者复配后可明显抑制腐蚀。 2、通过分子动力学模拟，构建了IM与18N3N复配缓蚀剂膜层模型，计算不同浓度比下模型的自由体积分数(FFV)值，发现中间浓度比存在FFV极值，复配缓蚀剂膜层最致密，电化学结果和接触角结果表明IM与18N3N在中间浓度比时具有最佳缓蚀效果，分子动力学模拟计算的FFV值，可以为缓蚀剂的协同效应研究提供一定理论支持。 3、利用丝束电极扫描技术、电化学测试和SEM测试，发现IM与18N3N复配使用后会造成电极表面的腐蚀不均匀程度增大，复配体系中加入表面活性剂（SAA）和硫脲(TU)后，电极表面腐蚀不均匀程度降低并且进一步提高了复配缓蚀剂的缓蚀效率。 4、研发出一种复配缓蚀剂IM-4并进行水溶性和乳化性测试，结果表明其水溶性良好，无乳化倾向。极化曲线和动态失重法的评价结果表明，IM-4的的添加浓度为150mg·L-1时，缓蚀率最高可达95.6％，满足D油气田缓蚀剂的使用要求。
缓蚀剂;咪唑啉衍生物;十八烷基丙撑二胺;缓蚀机理;协同效应;碳钢;二氧化碳腐蚀
北京化工大学
硕士
材料工程
赵景茂;陆原
2017
中文
TG174.42
96
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）