黄铜晶间腐蚀机理的实验及模拟研究

目的为了探究黄铜在含氨介质中的晶间腐蚀加速试验方法,明确黄铜中Zn含量对晶间腐蚀敏感性的影响规律和机理。方法采用电化学方法加速实现了黄铜表面的晶间腐蚀过程,利用XRD和金相显微镜分析腐蚀产物及表面形貌,对比分析H70和H80黄铜的晶间腐蚀规律。使用Materials Studio中的DMol3模块模拟NH4+和NH3在H70和H80黄铜晶界表面的吸附和反应过程,对比腐蚀粒子在黄铜表面的吸附规律和反应能垒,揭示黄铜晶间腐蚀敏感性的机理。结果试验结果表明,在NH4Cl溶液中,以100倍自腐蚀电流密度恒电流处理的黄铜,在4 h内能够发生明显的晶间腐蚀。黄铜晶间腐蚀的产物主要为铜氨络合物和锌氨络合物,H70黄铜的晶间腐蚀敏感性大于H80黄铜。模拟研究表明,NH4Cl溶液中的NH4+会优先在黄铜表面的晶界处发生物理吸附,随后NH4+跨越1.15 e V(H70)和1.17 e V(H80)反应能垒分解为NH3和H+,其中NH3优先吸附于晶界中偏析的Zn原子顶位形成络合物,其次与晶界的Cu形成络合物,H70晶界中的Zn含量更高,因此H70的晶间腐蚀敏感性更强。结论通过电化学恒电流处理法将黄铜的晶间腐蚀发生时间从7 d减少到4 h,并通过量子化学计算和腐蚀产物分析确定了黄铜在NH4Cl溶液中发生晶间腐蚀的机理。     

塔河油田单井注采交替缓蚀剂的筛选与复配研究

目的有效治理注采交替工况对井下管柱造成的严重腐蚀,促进缓蚀剂技术在塔河油田的广泛应用。方法采用红外光谱法验证了四种有机缓蚀剂的主要成分,测试了缓蚀剂的理化性能,采用失重法评价了缓蚀剂在塔河油田井下注采交替工况的缓蚀效率,并利用电化学方法研究了两种缓蚀剂的复配性能。结果四种缓蚀剂的有效成分分别为油酸酰胺、芳香酮曼尼希碱、油酸咪唑啉和苄基喹啉盐,理化性能测试全部通过。其中,芳香酮曼尼希碱和油酸咪唑啉在井下注采交替工况下具有良好的缓蚀性能,缓蚀效率分别达到73%和67%。油酸咪唑啉和芳香酮曼尼希碱的复配能进一步提升缓蚀效率,当芳香酮曼尼希碱和油酸咪唑啉的质量比为1:3时,复配缓蚀剂的缓蚀效率能达到90%。结论芳香酮曼尼希碱-油酸咪唑啉复配型缓蚀剂是一种适用于塔河油田注采交替工况的缓蚀剂。     

哈氏合金C276在溴胶混合液中的耐蚀性

目的研究哈氏合金C-276在溴胶溶液中的耐蚀性能,分析哈氏合金C-276在溴胶溶液中的腐蚀及失效机理。方法采用挂片试验方法,模拟溴化丁基橡胶生产过程中溴胶混合釜的腐蚀环境,研究温度、液溴含量、水含量、转速等环境因素影响哈氏合金C-276的腐蚀规律,利用SEM、XRD等现代分析技术,对腐蚀产物形貌、成分进行分析。结果哈氏合金C-276在含溴腐蚀溶液中的主要腐蚀产物为Ni Br2、Fe Br2、Mo Br2、Cr Br3等,腐蚀速率随温度、水含量、液溴含量以及转速的增加而增大。温度、水、液溴以及转速等因素均对腐蚀的发生起到了重要作用,腐蚀类型以全面腐蚀为主,伴随晶间腐蚀。结论溴胶混合液腐蚀环境下,哈氏合金C-276发生了严重的电化学腐蚀,提高温度、液溴含量、水含量、转速均会明显增加哈氏合金C-276的腐蚀速率。哈氏合金C-276不能作为溴化丁基橡胶生产设备中溴胶混合器的主材质。     

4种吡嗪类缓蚀剂及其在Cu(111)面吸附行为的密度泛函理论研究

为了探究吡嗪类缓蚀剂对铜的缓蚀机理,对比研究4种缓蚀剂的吸附性能。采用基于密度泛函理论（DFT）的量子化学方法,研究了4种吡嗪类缓蚀剂分子的反应活性及其在Cu（111）面的吸附行为,结果表明：4种缓蚀剂分子的前线轨道均分布在吡嗪环上,且吡嗪环上的N原子为分子的反应活性中心;4种吡嗪类缓蚀剂分子均能与Cu原子发生化学吸附形成共价键,且吸附强度排序为2-氨基吡嗪（AP）> 2-氨基-5-溴吡嗪（ABP）> 2-甲基吡嗪（MP）> 吡嗪（PY）;另外,缓蚀剂分子也可以通过静电相互作用与金属表面发生物理吸附。