缓蚀剂在油气田中的应用
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80年代-90年代又研制出了8601G(季胺盐)、8703A、CT1-3、AH-304、 IMC-80-5、XA-139等油井酸化缓蚀剂。7701复合缓蚀剂在井下温度超过 190℃的(井深7000m)压裂酸化中得到应用并获得成功,解决了我国油 井酸化缓蚀剂的技术难题。
另外中科院腐蚀与防护研究所陈家坚等研制的IMC-30-G,IMC-80等缓蚀 剂在采油和石油集输上得到应用。
H2O,电阻率,含盐量,pH值,孔隙度,杂散电流(电气化 铁路、输电配电系统等),微生物(硫酸盐还原菌、SRB)
溶解氧、CO2、H2S、细菌(SRB)、盐类(K+、Na+、Ca2+、 Mg2+、Cl–、SO42-、CO32–、HCO3–等)pH值、水温、流速
3、炼油过程的腐蚀
在石油炼制过程中导致设备腐蚀的原因有:原油中的杂质、加工 过程中的外添加物质、在加工过程中转化的部分物质。
2、电化学机理分类法 ① 阳极型缓蚀剂 ② 阴极型缓蚀 ③ 混合型缓蚀剂
3、物理化学机理分类法 ① 氧化膜型缓蚀剂 ② 沉淀膜型缓蚀 ③ 吸附膜型缓蚀剂
4、介质分类法(主要应用于钢铁)
介质
缓蚀剂
酸性介质 碱性介质
醛、炔醇、胺、季胺盐、硫脲及衍生物、杂环化合物(吡啶、喹啉)、 咪唑啉、松香胺、乌洛托品、酰胺、硫氰化合物
(二)缓蚀剂的特性
① 缓蚀剂的应用具有较高的选择性: ② 介质不同可选择不同的缓蚀剂;同一介质当操作条件有变化时(温度、浓度等), 所使用的缓蚀剂也会完全改变; ③ 因此,缓蚀剂使用前必须按实际使用条件进行评测试验。
(三)使用缓蚀剂有以下优点:
① 缓蚀剂的缓蚀效应不受设备形状的影响; ② 不改变腐蚀环境,可获得很好的效果; ③ 设备投资很少,可达到防腐蚀的目的; ④ 腐蚀环境变化(如介质HCL、HBF4、EDTA、柠檬酸)可以通过改变缓蚀剂的种类或 浓度来保持防腐蚀效果; ⑤ 缓蚀剂有时可同时防止多种金属在不同环境中的腐蚀(IS-129B,SD-815可用于酸 化,也可用于注水缓蚀)。
烷基胺、氯化酚盐、苄基季胺盐、2-硫醇苯并噻唑、异噻唑酮
防冻液
铬酸盐、硼酸盐、磷酸盐、硅酸盐
采、炼油及化工 厂
石油、天然气输 送管线及油船
烷基胺、二胺、脂肪酸盐、松香胺、季胺盐、酰胺、氨水、咪唑啉、磺 酸盐、酰胺的聚氧乙烯化合物、亚膦酸酯
烷基胺、二胺、酰胺、亚硝酸盐、铬酸盐、氨水、碱
5、金属使用分类法
1981年中国腐蚀与防护学会缓蚀剂专业委员会成立,迄今召 开了十二届全国缓蚀剂学术会议,共交流学术论文900篇,我国 涌现了像曹楚南、陈家坚、郑家燊、黄魁元等一批专家,对缓蚀 剂的研究起到了积极的推动作用。
(六)缓蚀剂的分类
1、化学组成分类法 ① 无机类缓蚀剂如:亚硝酸盐、钼酸盐、硅酸盐、硼酸盐等; ② 有机类缓蚀剂如:胺类、醛类、有机膦、杂环化合物等。
前苏联在处理高温石油天然气井时,在盐酸溶液中添加烷基二甲基苄基 氮化物,脂肪胺的盐酸盐,金属的腐蚀速度均降低17~22倍。在盐酸处理油井 工作温度超过180℃的情况下,应用БA-6缓蚀剂和己炔醇、KI的混合物可满 足要求。
罗马尼亚研制开发出ACOR类缓蚀抑制剂,应用于15~28%的盐酸中,使用 温度20~150℃,其中ACOR-42只用1%。他们还推荐酸油乳液(80%盐酸+20%石 油)并用1%有机胺作乳化剂进行油井处理,能耐150℃高温。
80年代前苏联在石油工业中使用了环戊基苯酚缩合物作为碳钢在浓HCL 中的腐蚀抑制剂。F.B.Growcock开发一种油井酸化高温腐蚀抑制剂“PPO” (3-苯基-2-丙炔醇)在3~28%HCL中,井下高温,缓蚀率可达99%以上。
2、国内缓蚀剂的概况: 我国酸洗缓蚀剂研究始于1953年,由天津市重工业局化工实验室研制成 功,主要组分为邻甲苯硫脲即“若丁”,并在天津钢厂硫酸酸洗应用中获 得了成功。1958年中科院长春应用化学研究所以苯胺和乌洛托品为原料缩 合制成了缓蚀剂。 我国从1977年起对缓蚀剂的研究非常活跃,涌现出大批研究单位,中国 科学院腐蚀与防护研究所,华中科技大学,陕西省石油化工研究设计院, 兰州化工机械研究院,北京化工大学,武汉材料保护所,四川天然气研究 所等三十多家,大庆、胜利、华北、四川、中原、长庆等油田的应用单位 也积极参加了此项工作。 80年代初陕西省石油化工研究设计院研制的IS-129 、IS-156盐酸酸洗 缓蚀剂,柠檬酸1#、2#清洗缓蚀剂完全满足了电厂化学清洗的要求。 其 中IS系列盐酸酸洗缓蚀剂的腐蚀速度仅有0.4g/m2·h。
① 铜及其合金缓蚀剂:
硫脲及其衍生物,巯基苯并噻唑,苯并三氮 唑,咪唑类等。
② 铝材缓蚀剂:
目酸钠、硅酸钠、四咪唑(除虫净)。
③ 锌材缓蚀剂:
薰衣草精油、吖啶、硫脲、吡唑衍生物、有 6~12.3 腐蚀速率低)。 ④ 钢材缓蚀剂
机膦化合物(pH:
6、按物理状态分类
① 油溶性缓蚀剂
② 气相缓蚀剂
③ 水溶性缓蚀剂
缓蚀剂在油气田中的应用
防腐中心
提纲
一、油气田工业中的腐蚀 二、缓蚀剂的基础知识 三、油气田中使用的缓蚀剂 四、油气田中使用缓蚀剂的投放、加注技术
石油天然气工业是由石油勘探、钻 井、开发、开采、油气集输、油气处理、 油气储存、运输、石油炼制等环节组成, 在生产的每个环节中都存在腐蚀问题。
1、钻井过程:
腐蚀分类 原油组分 温度
其它因素
影响因素
硫化物(S、H2S、R-SH等)、无机盐(Cacl2、Mgcl2受热 分解)、环烷酸及同系物
低温(〈120℃〉,H2S-H2O,HCL-H2S-H2O,CO2-H2S-H2O等 HCN- H2S-H2O, R-NH2-CO2- H2S-H2O 高温(240~500℃) S-H2S-RSH,S- H2S-RSH-RCOOH, H2+H2S 高温硫化气流组分:H2S,SO2,S(g),CS2,CO2,H2O等 冷却水,制氢、加氢引起氢脆
钻井过程中的腐蚀主要来自于大气、地层产出物和钻井液; 通常是几种因素同时存在;常见的腐蚀类型见下表。
腐蚀类型 应力腐蚀
特
征
由残余或外加应力导致应变和腐蚀联合作用产生材料破坏过程,如钻杆表面出现腐蚀裂缝甚至断裂
腐蚀疲劳
金属材料在交变应力与腐蚀联合作用下,使材料产生破坏,破坏沿管壁圆周方向发生且垂于钻杆轴线
在石油天然气工业中,引起腐蚀的因素是多种多 样的,效应非常复杂,工业生产中除设备选择性能 优良的材料外,主要采取防腐措施有:电化学保护 (阴极保护、牺牲阳极保护)、设备表面涂防腐层、 添加化学药剂(缓蚀剂、杀菌剂、阻垢剂等)。下 面我们主要介绍缓蚀剂。
提纲
一、油气田工业中的腐蚀 二、缓蚀剂的基础知识 三、油气田中使用的缓蚀剂 四、油气田中使用缓蚀剂的投放、加注技术
60年代前油井较浅,1000-2000m之间,井下温度不高,油井酸化缓蚀剂 主要是使用前苏联的产品。如甲醛、乌洛托品等的复配物。
60年代以来继大庆油田开发之后,相继又发现了四川、胜利、华北、辽 河、中原等油田,由于深油井(3000-5000m)投入使用,对酸化技术提出了 更高的要求,因此研制出了一批油井酸化缓蚀剂:7701、CT1-2、7801、 7812、IMC等。
美国曾于1885年提出油井酸化技术增产原油的设想,并于1895年在油井 中实施了盐酸酸化采油技术。由于盐酸对油井设备的严重腐蚀使得这项技术 被迫停止。(直到20世纪30年代油井酸化缓蚀剂的问世,酸化采油技术才得 以应用) 。
60~70年代腐蚀抑制剂作用机理研究较多。研究人员更注重腐蚀抑制剂的 应用。如在石油工业、和工业冷却水应用。有色金属腐蚀抑制剂的研究也非 常活跃(欧洲腐蚀抑制剂会议论文集)。
2、采油集输腐蚀环境
在采油之前有一个特殊的过程—酸化,它多用盐酸、土酸、氟硼酸 及混合酸。酸的腐蚀大家都很明白。 采油过程有三大腐蚀:大气腐蚀、土壤腐蚀、采出水腐蚀。
腐蚀类型 酸化腐蚀 大气腐蚀
土壤腐蚀
采出水腐蚀
影响因素
盐酸、土酸、氟硼酸、有机酸等。
H2O,酸性气体(CO2、SO2、H2S、氮氧化物)大气中的盐 分(海洋大气中Nacl),固体微粒
④ 按使用介质的pH分类
(七)缓蚀剂的缓蚀作用机理
1、无机缓蚀剂的缓蚀作用机理 ①阳极(抑制型钝化剂)型缓蚀剂 它能够抑制腐蚀电池的阳极化学反应,很容易引起金属表面氧化形成
一种致密的氧化膜(钝化膜)而阻滞金属溶解。在金属腐蚀介质中加入缓 蚀剂,使金属腐蚀电位正移,腐蚀电流密度减小,进入了钝化区。如重铬 酸钾、亚硝酸钠(SiO42-盐、BO32-盐、PO43-盐、与O2同时存在于介质中,它 们属于阳极型缓蚀剂)。
②阴极型缓蚀剂 缓蚀剂的作用主要是增大电化学腐蚀中的阴极极化,阻碍阴极过程的
进行,使腐蚀电位向负的方向移动,降低腐蚀速度。(如联胺、亚硫酸钠) ③混合型缓蚀剂 如硅酸钠
陕西省石油化工研究设计院研制IS系列产品在中原油田进行了实验。
水溶性、油溶性、气相缓蚀剂的研究和应用有长足的发展。 武汉材料保护研究所研究的NPBS(氮磷硼硫型)润滑防锈添加剂, 具有优良的润滑防锈、抗磨等多种功能,使用浓度4%-60%,广州 机床研究所WCI-1水溶性防锈剂应用于金属工序间防锈,陕西省 石油化工研究设计院研制的SD-1、SD-2系列钝化剂在上海宝山钢 铁公司得到应用,解决了冷轧钢板的防锈问题。
(五)缓蚀剂的发展
1、国外缓蚀剂的发展 1845年美国钢铁企业在铁板酸浸工艺中表述,向酸液中加入少量物质,
取得了满意的防腐蚀效果。世界上公认的第一个缓蚀剂的专利是1860年公布 的B.P-23207号英国专利中提到缓蚀剂的组分是糖浆和植物油的混合物。 1872年马兰可尼(Marangoni)和史蒂凡里(Stephonelli)在英国化学会志 (J.chem..Soc.25.116.1872)上发表了动胶、麸水的提取组分可以抑制铁 腐蚀问题。
(四)工业应用对缓蚀剂的要求
从理论上讲具有缓蚀作用的物质很多。工业用缓蚀剂要求其缓蚀效 率高,价格合理,原料易得,所以真正能用作缓蚀剂的物质是有限的。 如:二丁基硫脲,咪唑类,曼尼希碱类。
工业用缓蚀剂还应具有以下性能: ① 化学性能稳定,有较长的使用寿命; ② 缓蚀效率高;化学清洗中一般要求98%以上(条件实验),但自然 腐蚀:如:大气、土壤、天然水等一般较低; ③ 不影响材料的物理、机械性能; ④ 低毒或无毒。
(一)缓蚀剂的定义:
缓蚀剂(corrosion inhibitor),又称腐蚀抑制剂,它来自拉丁语 inhibere-(抑制)。 现在我国有共识的缓蚀剂的定义是:一种以适当的浓度和形式存在于 环境(介质)中时,可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质 的混合物。(美国材料与试验协会《关于腐蚀和腐蚀试验术语的标准 定义》) 缓蚀剂指在很低的浓度下,能够抑制环境对金属腐蚀的物质。 合理地选择、使用缓蚀剂,能够有效地防止金属及其合金在环境介质 中发生腐蚀。 由于使用缓蚀剂防腐效果好,经济效益高,因此它的应用很广泛。尤 其在石油天然气开采及其加工,化学清洗,大气腐蚀,工业用水,机 械等行业中不可缺少。
硅酸钠、8-羟基喹啉、间苯二酚、铬酸盐
中性水溶液 盐水溶液
聚磷酸盐、铬酸盐、硅酸盐、亚硝酸盐、苯并二氮唑、2-硫醇苯并噻唑、 亚硫酸钠、氨水、肼、环己胺、烷基胺、苯甲酸钠
磷酸盐+铬酸盐、聚磷酸盐、重铬酸盐、
气相腐蚀介质
亚硝酸二环己胺、碳酸环己胺、亚硝酸二异丙微生物环境
由于腐蚀产物或其他物质如钻井液的沉积,在其下面或周围发生腐蚀
由腐蚀或两接触面间滚动滑移而引起磨损的联合作用使材料破裂,通常发生在滚动构件的机械结合 处 液体高速流动及载有悬浮颗粒的冲刷和腐蚀联合作用使材料破坏
由于硫酸盐还原菌使无机硫酸盐还原成硫化氢,使钻杆、套管发生硫化物应力开裂。在氧充分的水 中,好氧细菌使水中硫氧化成硫酸,加速钢的腐蚀
硫化物应力开 裂
坑点腐蚀
金属在硫化物,特别是硫化氢环境中产生的应力腐蚀破裂,无明显腐蚀痕迹,断口平整破裂,,断裂 时间可能很短
产生点或坑状的腐蚀,且从金属表面向内扩展,一般开口处直径小于点穴深度,因此,也称孔蚀
缝隙腐蚀 沉积物腐蚀 摩滚腐蚀 冲蚀 微生物腐蚀
由于狭缝和间隙的存在,在狭缝内或近旁产生腐蚀
另外中科院腐蚀与防护研究所陈家坚等研制的IMC-30-G,IMC-80等缓蚀 剂在采油和石油集输上得到应用。
H2O,电阻率,含盐量,pH值,孔隙度,杂散电流(电气化 铁路、输电配电系统等),微生物(硫酸盐还原菌、SRB)
溶解氧、CO2、H2S、细菌(SRB)、盐类(K+、Na+、Ca2+、 Mg2+、Cl–、SO42-、CO32–、HCO3–等)pH值、水温、流速
3、炼油过程的腐蚀
在石油炼制过程中导致设备腐蚀的原因有:原油中的杂质、加工 过程中的外添加物质、在加工过程中转化的部分物质。
2、电化学机理分类法 ① 阳极型缓蚀剂 ② 阴极型缓蚀 ③ 混合型缓蚀剂
3、物理化学机理分类法 ① 氧化膜型缓蚀剂 ② 沉淀膜型缓蚀 ③ 吸附膜型缓蚀剂
4、介质分类法(主要应用于钢铁)
介质
缓蚀剂
酸性介质 碱性介质
醛、炔醇、胺、季胺盐、硫脲及衍生物、杂环化合物(吡啶、喹啉)、 咪唑啉、松香胺、乌洛托品、酰胺、硫氰化合物
(二)缓蚀剂的特性
① 缓蚀剂的应用具有较高的选择性: ② 介质不同可选择不同的缓蚀剂;同一介质当操作条件有变化时(温度、浓度等), 所使用的缓蚀剂也会完全改变; ③ 因此,缓蚀剂使用前必须按实际使用条件进行评测试验。
(三)使用缓蚀剂有以下优点:
① 缓蚀剂的缓蚀效应不受设备形状的影响; ② 不改变腐蚀环境,可获得很好的效果; ③ 设备投资很少,可达到防腐蚀的目的; ④ 腐蚀环境变化(如介质HCL、HBF4、EDTA、柠檬酸)可以通过改变缓蚀剂的种类或 浓度来保持防腐蚀效果; ⑤ 缓蚀剂有时可同时防止多种金属在不同环境中的腐蚀(IS-129B,SD-815可用于酸 化,也可用于注水缓蚀)。
烷基胺、氯化酚盐、苄基季胺盐、2-硫醇苯并噻唑、异噻唑酮
防冻液
铬酸盐、硼酸盐、磷酸盐、硅酸盐
采、炼油及化工 厂
石油、天然气输 送管线及油船
烷基胺、二胺、脂肪酸盐、松香胺、季胺盐、酰胺、氨水、咪唑啉、磺 酸盐、酰胺的聚氧乙烯化合物、亚膦酸酯
烷基胺、二胺、酰胺、亚硝酸盐、铬酸盐、氨水、碱
5、金属使用分类法
1981年中国腐蚀与防护学会缓蚀剂专业委员会成立,迄今召 开了十二届全国缓蚀剂学术会议,共交流学术论文900篇,我国 涌现了像曹楚南、陈家坚、郑家燊、黄魁元等一批专家,对缓蚀 剂的研究起到了积极的推动作用。
(六)缓蚀剂的分类
1、化学组成分类法 ① 无机类缓蚀剂如:亚硝酸盐、钼酸盐、硅酸盐、硼酸盐等; ② 有机类缓蚀剂如:胺类、醛类、有机膦、杂环化合物等。
前苏联在处理高温石油天然气井时,在盐酸溶液中添加烷基二甲基苄基 氮化物,脂肪胺的盐酸盐,金属的腐蚀速度均降低17~22倍。在盐酸处理油井 工作温度超过180℃的情况下,应用БA-6缓蚀剂和己炔醇、KI的混合物可满 足要求。
罗马尼亚研制开发出ACOR类缓蚀抑制剂,应用于15~28%的盐酸中,使用 温度20~150℃,其中ACOR-42只用1%。他们还推荐酸油乳液(80%盐酸+20%石 油)并用1%有机胺作乳化剂进行油井处理,能耐150℃高温。
80年代前苏联在石油工业中使用了环戊基苯酚缩合物作为碳钢在浓HCL 中的腐蚀抑制剂。F.B.Growcock开发一种油井酸化高温腐蚀抑制剂“PPO” (3-苯基-2-丙炔醇)在3~28%HCL中,井下高温,缓蚀率可达99%以上。
2、国内缓蚀剂的概况: 我国酸洗缓蚀剂研究始于1953年,由天津市重工业局化工实验室研制成 功,主要组分为邻甲苯硫脲即“若丁”,并在天津钢厂硫酸酸洗应用中获 得了成功。1958年中科院长春应用化学研究所以苯胺和乌洛托品为原料缩 合制成了缓蚀剂。 我国从1977年起对缓蚀剂的研究非常活跃,涌现出大批研究单位,中国 科学院腐蚀与防护研究所,华中科技大学,陕西省石油化工研究设计院, 兰州化工机械研究院,北京化工大学,武汉材料保护所,四川天然气研究 所等三十多家,大庆、胜利、华北、四川、中原、长庆等油田的应用单位 也积极参加了此项工作。 80年代初陕西省石油化工研究设计院研制的IS-129 、IS-156盐酸酸洗 缓蚀剂,柠檬酸1#、2#清洗缓蚀剂完全满足了电厂化学清洗的要求。 其 中IS系列盐酸酸洗缓蚀剂的腐蚀速度仅有0.4g/m2·h。
① 铜及其合金缓蚀剂:
硫脲及其衍生物,巯基苯并噻唑,苯并三氮 唑,咪唑类等。
② 铝材缓蚀剂:
目酸钠、硅酸钠、四咪唑(除虫净)。
③ 锌材缓蚀剂:
薰衣草精油、吖啶、硫脲、吡唑衍生物、有 6~12.3 腐蚀速率低)。 ④ 钢材缓蚀剂
机膦化合物(pH:
6、按物理状态分类
① 油溶性缓蚀剂
② 气相缓蚀剂
③ 水溶性缓蚀剂
缓蚀剂在油气田中的应用
防腐中心
提纲
一、油气田工业中的腐蚀 二、缓蚀剂的基础知识 三、油气田中使用的缓蚀剂 四、油气田中使用缓蚀剂的投放、加注技术
石油天然气工业是由石油勘探、钻 井、开发、开采、油气集输、油气处理、 油气储存、运输、石油炼制等环节组成, 在生产的每个环节中都存在腐蚀问题。
1、钻井过程:
腐蚀分类 原油组分 温度
其它因素
影响因素
硫化物(S、H2S、R-SH等)、无机盐(Cacl2、Mgcl2受热 分解)、环烷酸及同系物
低温(〈120℃〉,H2S-H2O,HCL-H2S-H2O,CO2-H2S-H2O等 HCN- H2S-H2O, R-NH2-CO2- H2S-H2O 高温(240~500℃) S-H2S-RSH,S- H2S-RSH-RCOOH, H2+H2S 高温硫化气流组分:H2S,SO2,S(g),CS2,CO2,H2O等 冷却水,制氢、加氢引起氢脆
钻井过程中的腐蚀主要来自于大气、地层产出物和钻井液; 通常是几种因素同时存在;常见的腐蚀类型见下表。
腐蚀类型 应力腐蚀
特
征
由残余或外加应力导致应变和腐蚀联合作用产生材料破坏过程,如钻杆表面出现腐蚀裂缝甚至断裂
腐蚀疲劳
金属材料在交变应力与腐蚀联合作用下,使材料产生破坏,破坏沿管壁圆周方向发生且垂于钻杆轴线
在石油天然气工业中,引起腐蚀的因素是多种多 样的,效应非常复杂,工业生产中除设备选择性能 优良的材料外,主要采取防腐措施有:电化学保护 (阴极保护、牺牲阳极保护)、设备表面涂防腐层、 添加化学药剂(缓蚀剂、杀菌剂、阻垢剂等)。下 面我们主要介绍缓蚀剂。
提纲
一、油气田工业中的腐蚀 二、缓蚀剂的基础知识 三、油气田中使用的缓蚀剂 四、油气田中使用缓蚀剂的投放、加注技术
60年代前油井较浅,1000-2000m之间,井下温度不高,油井酸化缓蚀剂 主要是使用前苏联的产品。如甲醛、乌洛托品等的复配物。
60年代以来继大庆油田开发之后,相继又发现了四川、胜利、华北、辽 河、中原等油田,由于深油井(3000-5000m)投入使用,对酸化技术提出了 更高的要求,因此研制出了一批油井酸化缓蚀剂:7701、CT1-2、7801、 7812、IMC等。
美国曾于1885年提出油井酸化技术增产原油的设想,并于1895年在油井 中实施了盐酸酸化采油技术。由于盐酸对油井设备的严重腐蚀使得这项技术 被迫停止。(直到20世纪30年代油井酸化缓蚀剂的问世,酸化采油技术才得 以应用) 。
60~70年代腐蚀抑制剂作用机理研究较多。研究人员更注重腐蚀抑制剂的 应用。如在石油工业、和工业冷却水应用。有色金属腐蚀抑制剂的研究也非 常活跃(欧洲腐蚀抑制剂会议论文集)。
2、采油集输腐蚀环境
在采油之前有一个特殊的过程—酸化,它多用盐酸、土酸、氟硼酸 及混合酸。酸的腐蚀大家都很明白。 采油过程有三大腐蚀:大气腐蚀、土壤腐蚀、采出水腐蚀。
腐蚀类型 酸化腐蚀 大气腐蚀
土壤腐蚀
采出水腐蚀
影响因素
盐酸、土酸、氟硼酸、有机酸等。
H2O,酸性气体(CO2、SO2、H2S、氮氧化物)大气中的盐 分(海洋大气中Nacl),固体微粒
④ 按使用介质的pH分类
(七)缓蚀剂的缓蚀作用机理
1、无机缓蚀剂的缓蚀作用机理 ①阳极(抑制型钝化剂)型缓蚀剂 它能够抑制腐蚀电池的阳极化学反应,很容易引起金属表面氧化形成
一种致密的氧化膜(钝化膜)而阻滞金属溶解。在金属腐蚀介质中加入缓 蚀剂,使金属腐蚀电位正移,腐蚀电流密度减小,进入了钝化区。如重铬 酸钾、亚硝酸钠(SiO42-盐、BO32-盐、PO43-盐、与O2同时存在于介质中,它 们属于阳极型缓蚀剂)。
②阴极型缓蚀剂 缓蚀剂的作用主要是增大电化学腐蚀中的阴极极化,阻碍阴极过程的
进行,使腐蚀电位向负的方向移动,降低腐蚀速度。(如联胺、亚硫酸钠) ③混合型缓蚀剂 如硅酸钠
陕西省石油化工研究设计院研制IS系列产品在中原油田进行了实验。
水溶性、油溶性、气相缓蚀剂的研究和应用有长足的发展。 武汉材料保护研究所研究的NPBS(氮磷硼硫型)润滑防锈添加剂, 具有优良的润滑防锈、抗磨等多种功能,使用浓度4%-60%,广州 机床研究所WCI-1水溶性防锈剂应用于金属工序间防锈,陕西省 石油化工研究设计院研制的SD-1、SD-2系列钝化剂在上海宝山钢 铁公司得到应用,解决了冷轧钢板的防锈问题。
(五)缓蚀剂的发展
1、国外缓蚀剂的发展 1845年美国钢铁企业在铁板酸浸工艺中表述,向酸液中加入少量物质,
取得了满意的防腐蚀效果。世界上公认的第一个缓蚀剂的专利是1860年公布 的B.P-23207号英国专利中提到缓蚀剂的组分是糖浆和植物油的混合物。 1872年马兰可尼(Marangoni)和史蒂凡里(Stephonelli)在英国化学会志 (J.chem..Soc.25.116.1872)上发表了动胶、麸水的提取组分可以抑制铁 腐蚀问题。
(四)工业应用对缓蚀剂的要求
从理论上讲具有缓蚀作用的物质很多。工业用缓蚀剂要求其缓蚀效 率高,价格合理,原料易得,所以真正能用作缓蚀剂的物质是有限的。 如:二丁基硫脲,咪唑类,曼尼希碱类。
工业用缓蚀剂还应具有以下性能: ① 化学性能稳定,有较长的使用寿命; ② 缓蚀效率高;化学清洗中一般要求98%以上(条件实验),但自然 腐蚀:如:大气、土壤、天然水等一般较低; ③ 不影响材料的物理、机械性能; ④ 低毒或无毒。
(一)缓蚀剂的定义:
缓蚀剂(corrosion inhibitor),又称腐蚀抑制剂,它来自拉丁语 inhibere-(抑制)。 现在我国有共识的缓蚀剂的定义是:一种以适当的浓度和形式存在于 环境(介质)中时,可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质 的混合物。(美国材料与试验协会《关于腐蚀和腐蚀试验术语的标准 定义》) 缓蚀剂指在很低的浓度下,能够抑制环境对金属腐蚀的物质。 合理地选择、使用缓蚀剂,能够有效地防止金属及其合金在环境介质 中发生腐蚀。 由于使用缓蚀剂防腐效果好,经济效益高,因此它的应用很广泛。尤 其在石油天然气开采及其加工,化学清洗,大气腐蚀,工业用水,机 械等行业中不可缺少。
硅酸钠、8-羟基喹啉、间苯二酚、铬酸盐
中性水溶液 盐水溶液
聚磷酸盐、铬酸盐、硅酸盐、亚硝酸盐、苯并二氮唑、2-硫醇苯并噻唑、 亚硫酸钠、氨水、肼、环己胺、烷基胺、苯甲酸钠
磷酸盐+铬酸盐、聚磷酸盐、重铬酸盐、
气相腐蚀介质
亚硝酸二环己胺、碳酸环己胺、亚硝酸二异丙微生物环境
由于腐蚀产物或其他物质如钻井液的沉积,在其下面或周围发生腐蚀
由腐蚀或两接触面间滚动滑移而引起磨损的联合作用使材料破裂,通常发生在滚动构件的机械结合 处 液体高速流动及载有悬浮颗粒的冲刷和腐蚀联合作用使材料破坏
由于硫酸盐还原菌使无机硫酸盐还原成硫化氢,使钻杆、套管发生硫化物应力开裂。在氧充分的水 中,好氧细菌使水中硫氧化成硫酸,加速钢的腐蚀
硫化物应力开 裂
坑点腐蚀
金属在硫化物,特别是硫化氢环境中产生的应力腐蚀破裂,无明显腐蚀痕迹,断口平整破裂,,断裂 时间可能很短
产生点或坑状的腐蚀,且从金属表面向内扩展,一般开口处直径小于点穴深度,因此,也称孔蚀
缝隙腐蚀 沉积物腐蚀 摩滚腐蚀 冲蚀 微生物腐蚀
由于狭缝和间隙的存在,在狭缝内或近旁产生腐蚀