酸化缓蚀剂的评价与筛选

梁 超，汪本高，安莲英

（成都理工大学材料与化学化工学院，四川成都610039）

酸化缓蚀剂的评价与筛选

梁 超，汪本高，安莲英

（成都理工大学材料与化学化工学院，四川成都610039）

在前人研究缓蚀剂的基础上，选取了曼尼希碱、咪唑啉、Lan-826、若丁四种常用的具有代表性的缓蚀剂进行实验，按照行业标准SY/T 5405-1996对缓蚀剂进行评价,筛选出一种缓蚀效果较好的缓蚀剂。实验结果表明:Lan-826缓蚀效果较好，随着体积浓度的增大，其缓蚀率先增大后变小，在体积浓度为0.8%时，缓蚀效果最好，能达到96.82%。随着温度的升高，其缓蚀率逐渐减小，属于一级低温型缓蚀剂。

腐蚀；评价；缓蚀率

0 前言

缓蚀剂，又名腐蚀抑制剂，主要作用为防止和减缓金属的腐蚀。它是一类化学或者复合物质，剂量小，作用明显，以适宜浓度与形式在抑制各类腐蚀方面发挥作用。抑制腐蚀的效果愈好，则其使用效率愈大[1-2]。缓蚀剂广泛应用于实际生产生活中，比如在油田管道酸洗过程中，本文选择了市场四种常见的酸洗缓蚀剂曼尼希碱、咪唑啉、Lan-826、若丁进行评价筛选。

1 实验方法

1.1 主要仪器和试剂

AUTOLAB302N型电化学工作站（瑞士万通上海有限公司）；XJP-6A型金相显微镜（金华市万和精密工具有限公司）；HH-2型恒温水浴槽（北京科伟永兴仪器有限公司）；盐酸、无水乙醇与丙酮均为分析纯；尺寸为50×10×3 mm的N80钢片。

1.2 静态挂片实验的评价方法

选取尺寸相同的N80钢片进行预处理，逐步使用400#、1000#、1200#的砂纸进行打磨。打磨后用丙酮浸泡，并用脱脂棉擦拭，以此方法去除油类。然后用无水乙醇脱水，去除无机盐，冷风吹干[3-4]。置于干燥器中，干燥20 h以上，称重，记为m1。然后进行静态挂片实验，48 h后取出，清除腐蚀产物，称量，记为m2。

根据公式（1）、（2）和（3）计算试样的腐蚀速率υ失、腐蚀深度υ深和缓蚀剂的缓蚀效率η。

其中：m1为N80钢片腐蚀前的质量、m2为N80钢片腐蚀后清除腐蚀产物的质量；s为钢片的表面积；t为钢片浸泡时间；υ0、υ失分别为未添加和添加缓蚀剂N80钢片在腐蚀介质中的腐蚀速率。

1.3 电极化曲线法

采用瑞士万通Autolab电化学工作站，采用三电极体系（辅助电极为Pt电极，参比电极为饱和甘汞电极，工作电极为N80钢电极）。其中N80钢工作电极面积为1 cm2，其他地方用环氧树脂粘贴[5-7]。扫描范围相对开路电位为-0.75～-0.25 V,扫描速率0.5 mV/s进行线性扫描，在一定温度下，测量体系的极化曲线，按公式（3）计算其缓蚀率。

η=（I-Icorr）/I×100%（3）

其中：η为缓蚀率；I为空白液中电极表面的腐蚀电流；Icorr为添加缓蚀剂的溶液中电极表面的腐蚀电流。

2 结果与讨论

2.1 相同温度下四种不同缓蚀剂的缓蚀效率

在常温（25℃）下，将钢片放入含有不同类型缓蚀剂的10%的盐酸溶液中。采用静态挂片法与极化曲线进行测量，结果见表1。

表1 常温条件下不同缓蚀剂的缓蚀效果

测其极化曲线25℃条件下，在10%HCl中分别加入相同质量分数0.8%的不同种类的试剂，通过测试，得到极化电流密度I和极化电位E。以log I对极化电位E作图，见图1。

图1 不同类型缓蚀剂的极化曲线

从表1可以看到，在25℃下添加有Lan-826缓蚀剂的腐蚀速率最低，缓蚀效率最高，能达到98.20%。而从图1可看出在含四种缓蚀剂的盐酸中，N80钢的阴极强极化区的Tafel直线段较好，塔菲尔常数bc和腐蚀速率Icorr的获得可通过外推法[8]。可以明显看到缓蚀剂Lan-826的腐蚀电流小于其他三种缓蚀剂，且其电位平阶阶段时的电位较其他三种缓蚀剂较小。由此可知，缓蚀剂Lan-826的缓蚀效果较好。电化学方法与静态挂片的结果相一致，Lan-826的效果最好。

2.2 不同浓度Lan-826的缓蚀效率

由表1可知，加入不同类别的缓蚀剂在盐酸溶液中，对钢片均有一定的保护作用，这种保护作用就是缓蚀作用。不同类型缓蚀剂的缓蚀效果不一样，其中Lan-826具有较好的缓蚀作用。在温度为40℃下，采用静态挂片失重法测定不同浓度的Lan-826对N80钢片的腐蚀情况，见图2。

图2 40℃下不同浓度的Lan-826对缓蚀效果的影响

由图2可知，随着Lan-826浓度的增大，盐酸对N80钢的腐蚀速率明显降低，缓蚀率不断升高。当Lan-826浓度为0.8%时，缓蚀率达到最大值94.66%。Lan-826浓度高于0.8%时，腐蚀速率稍有升高，缓蚀率降低。故Lan-826体积浓度为0.8%时，其缓蚀效果较理想，为其最佳使用浓度。

2.3 不同温度下Lan-826对缓蚀效果的影响

在不同温度下，采用静态挂片的方法，测定Lan-826体积浓度为0.8%的缓蚀效率与腐蚀速度。

由表2可知，随着温度的升高，盐酸对N80钢的腐蚀速率不断升高，而Lan-826的缓蚀效率却随着温度的升高而降低，温度越低效果越好，可见该缓蚀剂属于低温型缓蚀剂。

图3 不同温度下Lan-826影响图

2.4 缓蚀剂评价指标

表2 不同类型缓蚀剂的极化

按照行业标准SY/T5405-1996中缓蚀剂评价指标对Lan-826进行评价。发现在盐酸浓度15%、20%，加入体积浓度为0.8%Lan-826腐蚀速率分别为1.76 g/m2·h、2.85 g/m2·h，都在一级范围之内，即Lan-826达到一级缓蚀剂要求[9-10]。

3 结论

采用静态挂片失重法与极化曲线法对四种不同类型缓蚀剂进行了筛选，其中有机含氮化合物型Lan-826具有较好的缓蚀效果，并对其进行评价，缓蚀剂Lan-826为一级。通过对Lan-826浓度和温度的考察，得出该缓蚀剂在常温（25℃），浓度0.8%缓蚀效果较佳，能达到98.20%。

[1]段晓云,李朋江.一种Mannich碱类缓蚀剂合成的研究[J].化工技术与开发,2008,37(9):11-12.

[2]高文宇,陈新萍,鞠剑.咪唑啉类缓蚀剂的研究现状及展望[J].江苏化工,2006,34(8):12-15.

[3]李海洪.酸性介质中缓蚀剂吸附行为与电化学测试方法研究[D].武汉：华中科技大学,2006.

[4]Oguzie E E,Ogukwe C E,Ogbulie J N,et al.Broad spectrum corrosion inhibition:corrosion and microbial(SRB) growth inhibiting effects of piper guineense extract[J].Journal of Materials Science,2012,47(8):3592-3601.

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[6]张娟涛,李谦定,赵俊.油气井酸化缓蚀剂研究进展[J].腐蚀与防护,2014,35（6）：593-597.

[7]江依义.酸化缓蚀剂的合成及其缓蚀性能研究[D].杭州：浙江大学,2013.

[8]陈远清.油井结垢机理研究与防治[J].内蒙古石油化工, 2009,(12):18-21.

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[10]中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5273-1996.油田采出水用缓蚀剂性能评价方法[S].1996.

Evaluation and Selection of Acidification Corrosion Inhibitor

LIANG Chao,WANG Ben-gao,SONG Lian-ying
（College of Materials and Chemistry&Chemical Engineering，Chengdu University of Technology，Chengdu，Sichuan 610039，China）

On the basis of previous studies on corrosion inhibitors,selected mannich,imidazoline,Lan-826 and rodineding four corrosion inhibitors which are commonly used.According to the industry standard SY/T5405-1996，screened out the best on.The study indecated that the Lan-826 is the best one.With the increasing of volume concentration,the inhibition rate increased first and then decreased,at the concentration of 0.8%,the inhibition effectcan reach 96.82%.With the increase of temperature,the corrosion ratedecreases gradually,which belongs to the low temperature type corrosion inhibitor,and belongs to the first grade corrosion inhibitor.

corrosion；evaluation；inhibition rate

1006-4184（2015）8-0034-03

2015-03-04

梁超（1989-），男，湖北人,在读研究生。E-mail:chaoliangvip@163.com。