毕业设计-缓释剂浓度对缓蚀剂扩散规律的影响(编辑修改稿)

毕业设计-缓释剂浓度对缓蚀剂扩散规律的影响(编辑修改稿)内容摘要：

（ 5） HCO3－ ＋ H＋ e－ =H2＋ CO32－ （ 6） 然而， Ougndele 的机理只适用于在碱性条件之下，对于酸性则不合适。 但是对于 De Daard 和 Milliams 他俩的理论机理仅仅只是一种理论上的假设。 最近的 Crolet 等人 [7]提出了的反应可能是到目前为止最合适的机理。 根据文献 [7]，我们可以知道，铁在 CO2腐蚀环境中的阳极溶解趋势，在不同的酸碱值下，这个过程就会有不一致的 RDS。 我们很容易得出这样一个结论：溶液之中的 CO2的浓度以及已经溶解的 CO2扩散到钢铁表面的 第 2章 腐蚀、缓蚀剂的基本理论知识 5 速率对我们这个反应和腐蚀速率有着很大的影响，并且溶液中的每一种溶解物对阴极反应都有着很重大的影响 [8]。 CO2 腐蚀的影响因素 影响 CO2 腐蚀的因素有很多，但是在常规 CO2 分压且无大量 H2S 的条件下影响其腐蚀的因素有： （ 1）， 介质中 H2O 含量对 CO2腐蚀的影响 无论在气相还是在液相中 ,水对于试样表面的 侵湿作用一般都是导致最后 CO2 腐蚀发生的最主要的原因和因素。 一般我们会得出一个结论： CO2的腐蚀速度会随着试样表面的含水量的增加，而出现上升的趋势。 一般呢，也会出现一个最大的增幅峰值，那是在含水率达到 45%的时候， CO2的腐蚀性会增加到最大的幅值。 我们抽油泵抽出来的 油水混合介质，在注采井中会慢慢地形成乳化液，因此一些学者就会提出这样一个结论：形成一个判据，以 30%的含水量作为是否会发生 CO2腐蚀的一个理论上的行为判据。 当然，这个也是有一定的条件的，这与油的成分有关。 [9] （ 2）， CO2 分压及系统总 压对腐蚀的影响 当 CO2 分压低于 时 ,易发生CO2 的均匀性腐蚀；当 CO2 分压在 ～ 的时候，那么在这个时候就会发生腐蚀程度为中度腐蚀的小孔腐蚀现象；当 CO2 分压大于 时 ,这个时候就会发生非常严重的局部性腐蚀，这个是最强烈的。 （ 3）， 温度对 CO2 腐蚀的影响 一般在生活中，由于温度的不断变化，从而发生的反应也不相同，所以我们一般情况下都会将温度对铁的影响分为大概四个阶段： 当 T 40 ℃时，反应产物大多为 FeCO3,他的性能特点 是软而无附着力 ,表面光滑 ,主要发生均匀性腐蚀； 当温度在 60～ 110 ℃这个区间之内的时候 ,会生成腐蚀产物膜 ,它会有一定的保护性作用，可以防止腐蚀的进一步进行，这个温度区间局部腐蚀较严重； 当温度在 110 ℃附近的时候，均匀性腐蚀它的速度在这个温度区间是最高的 ,局部腐蚀也是相当的严重，会产生一系列的深坑组织，腐蚀产物一般为 FeCO3粗结晶，它的形态特征是厚而且松； 当温度在 150 ℃以上时 ,这个时候就会很快的生成组织细致、紧密、附着力很强很强的 Fe2CO3和 Fe3O4膜， 这个膜有很厉害的阻止进一步腐蚀的作用，从而就会导致在这 第 2章 腐蚀、缓蚀剂的基本理论知识 6 个温度之后，腐蚀的速率会大大的降低。 钢种的不同和环境介质参数的差异 ,对腐蚀温度规律也会产生非常之大的影响 ,所以我们需要以具体的问题来进行具体分析。 [10] （ 4） 溶液成分对 CO2 腐蚀的影响 油田水中成分复杂，含有多种离子（ Ca+，Mg+， HCO3， Cl等）和 O2， H2S， CO2 等气体，溶液成分和含量对 CO2 腐蚀有很大影响。 （ 5）流速对 CO2腐蚀的影响 在注采井作业过程中，流速对 CO2流 体流动状态有影响。 缓蚀剂概述 缓蚀剂的定义 缓蚀剂是 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 材料腐蚀 的化学物质或复合物，因此缓蚀剂也可以称为腐蚀抑制剂。 腐蚀介质中缓蚀剂的加入量很少，通常为 %1%。 由于它具有成本低、操作简单、见效快、能保护整体设备、适合长期保护的特点，因此添加缓蚀剂是一种效果显著的防腐措施，是油气田设备防护的最佳措施之一。 [11]缓蚀剂用 于中性介质（ 锅炉 用水、循环冷却水）、酸性介质（除锅垢的盐酸，电镀前镀件除锈用的酸浸 溶液 ）和气体介质（ 气相缓蚀剂 ）。 缓蚀剂的分类 目前国内常用的缓蚀剂可分为成膜型缓蚀剂和吸附型缓蚀剂等。 成膜型缓蚀剂主要是诸如铬酸盐，亚硝酸盐等无机物，应用于中型介质。 它的性能良好，至今没有可以替代它的更好的产品；但是，这些缓蚀剂往往用量大，可行性差，而且当缓蚀剂用量不足时反而会导致严重的局部腐蚀。 更为严重的是它具有毒性，对环境有污染作用；因此，在对环境问题越来越重视的今天，成膜型缓蚀剂的应用越来越受到局限，对它的研究也比较少。 而吸附型缓蚀剂在国内外应用较为普遍，如链状有机胺及其衍生物，咪唑啉及其盐或咪唑啉衍生物季铵盐类，松香胺衍生物；其他有机化合物（磺酸盐，亚胺乙酸衍生物 第 2章 腐蚀、缓蚀剂的基本理论知识 7 及炔醇类）。 并且有机胺、有机胺盐 、咪唑啉衍生物、季铵盐类被普遍认为缓蚀效果偏好。 [12] 目前国内的缓蚀剂品种众多，适用的环境也各不相同。 其中适用于油气井的 CO2 缓蚀剂有由中国石油西南油气田分公司天然气研究院研发的 CT21（油溶性，抑制油气井H2S、 CO Cl） , CT24（水溶性）， CT214（适用于产水量大的井）， CT215（油溶于水分散性）；陕西省石油化工研究设计院腐蚀与防护技术研究所研发的 AH304 油田酸化缓蚀剂， SD815 油田注水缓蚀剂；中国石油天然气集团公司石油管材研究所研制的TG100、 TG300 抗 CO2腐蚀 注水缓蚀剂等。 [12]某些缓蚀剂对金属表面的残余影响具有很大的实用性，在一些油水两相溶液中某些缓蚀剂能够很好的溶解于有机相中；而在水相中其对金属的保护作用降低。 这种情况应当在选择合适的缓蚀剂浓度时考虑到。 CO2缓蚀剂的作用机理 日常生活中，主要是在水溶液中进行缓释处理，而这种情况下，我们大多用的都是吸附性缓蚀剂，那么在此我们就主要分析一下吸附膜型缓蚀剂的作用机理。 它的作用机理主要是形成缓蚀剂膜，缓蚀剂分子，特可以分为极性基还有非极性基，当二者同时作用的时候就会形成一张缓蚀剂膜，从而延缓腐 蚀的进行，膜的形成可以用一下来形容：当缓蚀剂分子有极性基的那一头，慢慢地在金属表面附着在上面时，它的另外一个非极性基就会由于分子间作用力的作用慢慢地结合在一起，从而像织网一样，结成一张大的缓蚀剂膜，从而起到缓蚀的效果。 慢慢地提高腐蚀反应的活化能，可以在一定程度上减缓腐蚀速度；另一方面，非极性基的隔离作用将金属表面和腐蚀介质二者从根本上分离开来，也就是说这样一来将反应的电子转移从其根部直接打断，无法再让其继续下去，无法转移，反应就无法进行下去，腐蚀就不会发生，从而就会达到缓蚀的效果。 在这里，我们要提一下关于物 理吸附的概念，如果缓蚀剂分子在金属表面的附着吸附作用他的动力来自于缓蚀剂离子和金属表面的很多带电粒子二者之间的分子间作用力以及还有他们这两个带电荷的粒子之间的静电力的话，那么我们称这种吸附方式为物理吸附。 这种物理吸附有很多的特点：它的速度快，具有可逆性，吸附时需要的能量很小，受温度的影响也是非常的小，基本不会随温度变化而变化，最重要的一点，在金属与缓释剂二者之间没有特定的组合方式，即是可以随便组合。 例如，有机胺类化合物在酸性介质 中，氮原子接受一个质子而转化为烷基胺阳离子，该阳离子被金属表面带负电荷部分所吸 第 2章 腐蚀、缓蚀剂的基本理论知识 8 引，形成单分子的吸附层，就是典型的物理吸附 [12]。 CO2缓蚀剂缓释作用的影响因素 在生产中，对于缓蚀剂的作用有所影响的因素是有很多的，有内在的，还有外在的。 内在的有缓蚀剂的结构、分子大小、本身性质等等一些；而外在的就更加多了，后面我们即会提及。 很多缓蚀剂具有专一性，只对某些金属起作用。 此外，缓蚀剂浓度、温度、水流流速、材料表面状态、缓蚀剂之间的协同作用都会或多或少的影响到缓蚀剂缓蚀作用的效率。 在本课题中主要探讨 的是缓蚀剂浓度对缓蚀剂起作用的影响，所以我们在这里就只讨 论了这一个点。 下面我们可以大致的将其影响结果分为三个类别： （ 1）缓蚀剂的浓度相对而言越高，它起到的缓蚀效果就会越好，而这是成正比例关系的。 大量的有机或者无机缓蚀剂在低酸性的中性介质中，都属于这一类情况。 在这种情况下，我们就会考虑一个中庸的方法，缓蚀剂作用最好，并且消耗也最少的一种双赢的方式。 （ 2）在某一浓度下，缓蚀剂效率最高。 这时就应该按照这个制定浓度合理添加，否则反而会事倍功半，加的越多，效果反而越差。 例如 20mg/L 的硫化二乙二醇，这个缓 蚀剂，他就有一个特定的情况，仅仅是对在 150mg/L 盐酸中的钢的缓蚀效率，才能达到一个最大值。 （ 3）当缓蚀剂浓度不足时，会发生腐蚀增强和点腐蚀的现象。 这种情况下就要时刻保持缓蚀剂浓度，择量择时添加，以达到最优缓蚀效果。 温度对缓蚀剂效率的影响是一个综合性非常强的过程，是十分复杂的，不相同的温度，对于最后的缓蚀效果也是有很大差别。 有时候缓释效率会随着温度的升高而慢慢增加；相反，有时随着温度降低，缓蚀剂的缓蚀效率反而会更好；有时在一定温度范围内缓蚀效率不受影响，但一旦超过某一变化值，缓蚀效率会骤然降低。 流速对缓蚀效率的影响同样很大，一般有以下三种情况： （ 1）流速加快，缓蚀效率下降，甚至缓蚀剂反而变成腐蚀促进剂。 （ 2）流速加快，缓蚀效率上升，这个主要是因为流速可以帮助缓蚀剂的加速扩散，可以使他快速的到达金属的表面，可以使它起作用。 第 2章 腐蚀、缓蚀剂的基本理论知识 9 （ 3）不同浓度下，流速对缓蚀效率出现复杂变化。 这种情况就较为复杂了。 缓蚀剂靠吸附在材料表面起作用，所以材料表面状态对缓蚀效率有很大影响。 金属材料的纯度和表面状态都会。