(机械制造行业)缓蚀剂防腐及其在石油机械中的应用.docx

缓蚀剂防腐及其在石油机械中的应用 概述 钢铁材料作为主要的工程材料宽泛应用于石油工业的各个领域，钢铁构造在使用过程中，不可防止地要同各样腐化性介质接触。腐化造成的经济损失十分巨大，如设施、管道由于腐化穿孔造成的泄露，不单构造本身被损坏，还浪费了能源，污染了环境。 将少量物质加入腐化环境中，借助该物质在金属表面上发生的物理、化学作用，降 低金属材料溶解速度的方法称为缓蚀剂防腐，所加物质即缓蚀剂。与其余防腐方法相比，采用缓蚀剂防腐，由于设施简单，使用方便，投资少，收效快，因而十分合用于石油、化工、机械等部门，是一项很有发展前途的防腐举措。 缓蚀剂防腐拥有以下特点： 缓蚀剂用量极少，浓度一般为几个ppm至2％，基本不改变介质体系，成本低； 缓蚀效率高，能够节俭大量钢材，提高设施的使用寿命，如酸洗时使用缓蚀剂能够使损耗减少90％以上； 使用缓蚀剂防腐，能够使一些先进的工艺流程得以实现； 缓蚀剂拥有高度的选择性，不同的腐化体系一般应采用不同的缓蚀剂配方，甚至同一体系，在温度、浓度、流速改变时，所用缓蚀剂也应有所不同，因此关于每一个具 体的腐化体系应经过实验来确定适宜的缓蚀剂种类及浓度，不可生搬硬套； 缓蚀剂可能随时间而消耗，随介质而流动，因此缓蚀剂的应用场所多限于循环和半循环体系。 缓蚀剂的作用机理 吸附理论 很多有机缓蚀剂属于表面活性物质，其分子由亲水疏油的极性基和亲油疏水的非极 性基组成。在介质中，极性基定向吸附排列在金属表面，从表面清除水分子和氢离子等致腐离子，使之难于靠近金属表面，进而起到缓蚀作用。 成膜理论 缓蚀剂能与金属或腐化介质的离子发生反响，在金属表面生成不溶或难溶的拥有保 护作用的各样膜层，阻止腐化过程，起到了缓蚀作用。 电极过程抑制理论 缓蚀剂的加入抑制了金属在腐化介质中的电化学过程，减缓了电化学腐化速度。缓 蚀剂的存在可能分别增大阴极极化或阳极极化，也可能同时增大阴极极化和阳极极化。 上述三种理论拥有内在联系，即缓蚀剂与金属相互作用使金属表面状态发生变化，阻止或减缓腐化过程。 缓蚀剂的共同效应 两种或两种以上缓蚀剂混淆使用（或许缓蚀剂与其余物质混淆使用）而使缓蚀效果加强的现象，称为缓蚀剂的共同效应。这种共同效应并不是简单的加合，而是相互促使的结果。 在酸性介质中，吸附膜型的缓蚀剂产生共同效应，是由于在金属表面吸附了某种电荷的离子后，再吸附此外一种离子致使表面覆盖度增大，因而加强了缓蚀效果。中性介质中的积淀膜型的缓蚀剂产生共同效应，是因为不同的缓蚀剂分子或离子，产生溶度积更小的新积淀物，致使阳极区和阴极区被更大面积覆盖，所以拥有更好的缓蚀效果。 为了发挥缓蚀剂的共同效应，一般都采用复合型缓蚀剂，采用的原则是阴极型缓蚀剂和阳极型缓蚀剂配合使用。比如作为阴极型缓蚀剂的锌离子，老是与作为阳极型缓蚀剂的某些含氧酸根离子配合使用。 缓蚀剂的评定筛选方法 重量法 采用缓蚀剂防腐，其保护效率用缓蚀效率Z表示 (1) 式中v0——未加缓蚀剂时金属的腐化速度，g/(cm2．h)；v——加缓蚀剂后金属的腐化速度，g/(cm2．h)。 能够采用测定金属腐化重量来评定缓蚀剂的缓蚀效果，即用重量法测定施加缓蚀剂 前后金属腐化速度，然后用上式计算Z值，评定各样不同缓蚀剂或缓蚀剂浓度改变时的Z值能够获得各样腐化体系的最正确缓蚀剂成分及用量。Z值越大，缓蚀效果越好，金属腐化速度减小越多。这种方法虽然原理简单、可靠，但需要耗资较长时间，尤其关于高效的 缓蚀剂，要测定较为正确的金属腐化损失量，往往需要很长时间，并且测重仪器必须拥有相当的精度，方能获得较为正确的Z值。 电化学法 根据法拉第定律，金属腐化电流密度与金属腐化速度之间有如下关系 (2) 2． 式中v′——金属腐化速度，g/(cmh) ic——金属的自腐化电流密度，A/cm2； n——化合价； F——法拉第常数(1F=96494C=26.8A．h)。 因此可用电化学方法经过测得ic进而计算得Z值，如极化曲线法、线性极化法等。前者只合用于活化控制的腐化体系，如析氢型的腐化；关于浓度极化较大的体系、电阻较大的溶液和在强烈极化时金属表面发生较大变化（如膜的生成和溶解）的情况就不合用。 线性极化技术是迅速测定金属腐化速度的一种电化学方法，特点是敏捷、快捷，合用于任何电解质溶液所组成的腐化体系。由于极化电流极小，所以不致于损坏试件的表面状态，用一个试件可作多次连续测定，并且能够采用同材料同构造的三电极体系。如果采用碳钢制作电极，电极成本低且拥有较强的代表性，并合用于现场监控。 线性极化技术是对工作电极外加电流进行极化，使工作电极的电位在自腐化电位邻近变化（约±10mV），此时ΔE与Δi为线性关系,即 (3) ．2 式中Rp——极化电阻，Ωcm； i——极化电流密度，A/cm2。 此外， (4) 式中ba