石工10-01+10021009+李庆超+9+金属的缓蚀

中国石油大学油田化学实验报告

实验日期： 2013.4.15 成绩：

班级： 石工10-1班 学号： 10021009 姓名： 李庆超 教师： 同组者： 张颃 陈哲

金属的缓蚀

一．实验目的

1. 掌握一种测定钢铁腐蚀速度的方法(静态挂片失重法)。

2. 了解缓蚀剂的缓蚀机理。

二．实验原理

钢铁在酸性介质中的腐蚀是电化学腐蚀。若在盐酸中，钢铁的腐蚀反应为：

阳极反应： Fe → Fe 2+ + 2e

阴极反应: 2HCl + 2e → H 2↑ + 2Cl - +)

电池反应：Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2↑

为了减小酸性介质对金属的腐蚀，常用的方法是在酸性介质中加入缓蚀剂。按作用机理，酸性介质缓蚀剂可分为吸附膜型(如甲醛)和“中间相”型(如丁炔醇)两类。

为了定量地表示缓蚀剂的缓蚀作用，可以测定钢铁在加与不加缓蚀剂的介质中的腐蚀速度。在测定腐蚀速度的方法中最常用的是挂片失重法。

当用挂片失重法测定钢铁腐蚀速度时，可将一已知质量并已知表面积的试片放在腐蚀介质(例如盐酸和加有缓蚀剂的盐酸)中，经过一定时间，再称它的质量，求得失量，即可按式８-1计算钢铁的腐蚀速度。

t

A m

⨯∆=

0υ （８-1）

式中： υ—腐蚀速度，g/(m 2·h)；

m ∆—试片的失量，g ；

0A —试片的表面积，m 2；

t —腐蚀时间，h 。

缓蚀剂的缓蚀率按式1-2计算。

缓蚀率=

%1000

1

0⨯-υυυ （1-2） 式中：10υυ、—分别为试片在不加与加缓蚀剂的介质中的腐蚀速度。

三．实验仪器、材料与药品

1. 仪器和材料

电子天平（感量0.000lg ）、游标卡尺、红外干燥箱、镊子、试片、50ml 具塞试管、5ml 量筒、试管架、砂纸、脱脂棉、滤纸。

2.药品

盐酸、甲醛、丁炔醇、丙酮、无水乙醇。

四．实验步骤

1. 将4片金属腐蚀试片分别依次用布砂纸、水砂纸和金相砂纸磨平、磨亮，用脱脂棉擦净铁屑，再用游标卡尺测量它的长、宽、厚和圆孔直径。

2. 将试片在1׃1的丙酮—乙醇溶液中洗去油污后，放在洁净的滤纸上，置于红外干燥箱中烘干，用电子天平按其编号准确称取质量。

3. 取4个50ml 具塞试管，各加入30ml 质量分数为0.1的盐酸，第一个试管中加入2ml 蒸馏水，第二个试管中加入2ml 质量分数为0.125的甲醛，第三个试管中加入2ml 质量分数为0.125的丁炔醇，最后一个试管中加入1ml 质量分数为0.125的甲醛和1ml 质量分数为0.125的丁炔醇，盖好瓶塞摇匀备用。

4. 将称好质量的试片用镊子小心放入上述试管中，准确记录加入的时间和室温。注意观察气泡从试片表面析出的速度。0.5h 后，用镊子将试片从酸液中取出，立即用自来水洗去残留在试片上的酸并用洁净滤纸蘸去部分自来水，然后放入1׃1的丙酮—乙醇溶液中洗涤，最后放在红外干燥箱中烘干，称其质量。

五、结果处理

原始记录数据如下：

表1 原始数据记录表

根据试片的长、宽、厚和圆孔的直径，计算试片的表面积得：

()6.20972414.3414.34

1

2221222.73122.7320=⨯⨯+⨯⨯⨯-⨯⨯+⨯+⨯=A mm 2

即0A =0.00209762m

2. 计算试片在加与不加缓蚀剂的质量分数为0.1盐酸中的腐蚀速度。 由t

A m

⨯∆=

0υ 得： 表2 缓蚀速度记录表

3. 计算三种缓蚀剂的缓蚀率。 由公式 缓蚀率=

%1000

1

0⨯-υυυ 得 不加缓蚀剂的腐蚀速度为：0υ =1.7162g/( h m ⋅2) 加甲醛的腐蚀速度为：()

h m g ⋅=21/3348.1υ 缓蚀率=

%22.22%1007162

.13348

.17162.1%100010=⨯-=⨯-υυυ 加丁炔醇的腐蚀速度为：()

h m g ⋅=22/2860.0υ 缓蚀率=%33.83%1000

2

0=⨯-υυυ

加甲醛和丁炔醇的腐蚀速度为：()

h m g ⋅=23/0953.0υ 缓蚀率=

%45.94%1000

3

0=⨯-υυυ

六、思考题

1. 解释丁炔醇的缓蚀机理，并说明低温缓蚀效果差的原因。

答：丁炔醇属于中间相型，形成的中间相是一个大分子，介于H +和金属表面之间，阻止H +接近金属的表面，从而起到屏蔽作用。

2. 说明试片的光洁度对腐蚀速度有何影响?

答：试片表面不光洁有污垢则阻碍与盐酸接触影响缓蚀率的测定。 3. 比较三种缓蚀剂的缓蚀效果并说明原因。

答：甲醛属于吸附膜型，含有N、S、O元素，最外层均有为成对的电子对，可以进入金属结构空轨道形成配位体，在金属表面产生缓蚀分子吸附层，控制金属的腐蚀。

七、实验总结

做完这个实验，我了解了一种简单的测定钢铁腐蚀速度的方法（静态挂片失重法）；也知道了缓蚀剂的缓蚀防腐机理。实验中，我们了解到有一些注意事项，例如钢片要多次打磨光亮，而不能急于做后面的步骤；腐蚀前后称重要尽量用同一个天平，以减小误差等。