缓蚀剂分子结构与抗硫性能及其缓蚀机理研究

用饱和H₂S/CO₂失重法、高压H₂S/CO₂动态失重法、原子力显微镜（AFM）、环境扫描电镜（SEM）和X射线能量色散光谱（EDX）研究了咪唑啉衍生物、曼尼希碱、吡啶季铵盐、喹啉季铵盐和新稠杂环季铵盐5种不同分子结构缓蚀剂对N80钢的抗硫性能。结果表明5种缓蚀剂对N80钢的抗硫性能均随缓蚀剂浓度的增加而增强,各缓蚀剂的抗硫性能优劣顺序为：新稠杂环季铵盐>喹啉季铵盐>吡啶季铵盐>咪唑啉衍生物>曼尼希碱。静电吸附作用较强、空间位阻效应较小且中心吸附原子的电子云密度较大的缓蚀剂抗硫效果更好,其缓蚀机理主要是有效抑制CO₂/Cl^-腐蚀且促使试片表面生成致密的硫化物保护膜。     

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。     

CO2饱和NaCl溶液中松香基咪唑啉季铵盐的缓蚀吸附行为

以松香和二乙烯三胺为原料合成了松香基咪唑啉,并采用氯乙酸钠对合成产物进行季铵化改性,得到水溶性松香基咪唑啉季铵盐.通过失重法和电化学方法测试了该季铵盐在60℃的CO2饱和3%NaCl溶液中对Q235钢的缓蚀性能.结果表明,水溶性松香基咪唑啉季铵盐对Q235钢有很好的缓蚀作用,150 mg/L用量时缓蚀率超过90%.该缓蚀剂是一种以阳极抑制为主的缓蚀剂,遵循Langmuir吸附等温式,在钢表面发生自发吸附,存在较强的吸附作用力.     

桐油酸咪唑啉季铵盐的缓蚀性能

以桐油为原料合成了桐油酸,使之先后与二乙烯三胺和氯化苄反应,制备了桐油酸咪唑啉苄基氯季铵盐,对其结构进行了红外表征。利用失重法和动电位极化曲线考察了合成的季铵盐在盐酸溶液中对N80钢的缓蚀性能。结果表明,桐油酸咪唑啉季铵盐能有效抑制N80钢在盐酸介质中的腐蚀;随着缓蚀剂浓度的增大,缓蚀效率增加;随着温度升高,腐蚀速率增大,缓蚀效率减小;随着盐酸浓度的增大,N80钢的腐蚀速率增大,缓蚀剂的缓蚀效率变化不明显;该缓蚀剂为阴极抑制为主的混合型缓蚀剂。     

一种复合型咪唑啉缓蚀剂

以油酸和二乙烯三胺为原料合成咪唑啉季铵盐缓蚀剂后,在50℃、5%的盐酸溶液中用静态失重法对咪唑啉季铵盐与阴离子表面活性剂和无机阴离子进行研究,得到了一个与咪唑啉季铵盐有最佳复配效果的复配体,咪唑啉季铵盐与I-复配比为1∶1(质量比)时,缓蚀剂的缓蚀效果最佳。在不同时间和不同温度下对复合型缓蚀剂的缓蚀效率进行了测量。这种缓蚀剂对A3钢的缓蚀率达到99%以上,比单独用咪唑啉季铵盐缓蚀效率提高了0.7%。     

油田酸化液中咪唑啉及其季铵盐的缓蚀作用

采用静态挂片法对合成的两种咪唑啉及其季铵盐的缓蚀性能进行了研究,结果表明,环烷基咪唑啉(NI)、月桂酸咪唑啉(YUC)在60℃15%盐酸、9%的土酸中对N80钢有较好的缓蚀效果;随着咪唑啉季铵盐(NIAS)与硫脲基咪唑啉季铵盐(SUDEI)加量的增大,缓蚀率增大;随盐酸或土酸浓度增加,缓蚀率降低;NIAS的缓蚀效率随温度的升高显著下降,而SUDEI的缓蚀效率受温度影响不显著。NIAS、SUDEI对A3钢的缓蚀效果比对N80钢的缓蚀效果好。在酸性介质中,SUDEI对N80钢的缓蚀效果优于NIAS,在60℃9%土酸中,SUDEI加量为0.1%时,对N80的缓蚀率达到98.50%,腐蚀速率为1.39g/m~2·h,能满足中国石油天然气行业标准要求,而NIAS则不能。     

氯离子与咪唑啉复配缓蚀剂的合成与应用

利用油酸和二乙烯三胺为原料合成咪唑啉季铵盐缓蚀剂后,在50℃、5%的盐酸介质中用静态失重法对咪唑啉季铵盐与阴离子表面活性剂和无机阴离子的研究,得到了一个与咪唑啉季铵盐有最佳复配效果的复配体,咪唑啉季铵盐与I-复配比为1:1(质量比)时,缓蚀剂的缓蚀效果最佳.在不同时间和不同温度下对复合型缓蚀剂的缓蚀效率进行了研究.结果表明,新型缓蚀剂对A3钢的缓蚀率达到99%以上,与单独用咪唑啉季铵盐相比,其缓蚀效率提高了0.7%左右.     

改性聚酰胺对CO_2环境中N80钢的缓蚀作用

合成了一种改性聚酰胺类缓蚀剂,采用动态失重法和动电位极化曲线评价了其在CO2腐蚀体系中对N80钢的缓蚀性能,并和咪唑啉季铵盐的缓蚀性能进行了比较。通过量子化学半经验算法AM1方法,计算了改性聚酰胺和咪唑啉季铵盐的最高占有轨道能级(EHOMO)和最低未占有轨道能级(ELUMO),探讨了改性聚酰胺的缓蚀机理。结果表明:所合成的改性聚酰胺对二氧化碳腐蚀具有很好的抑制作用,但效果逊于咪唑啉季铵盐。它是一种以抑制阳极过程为主的混合型缓蚀剂,可能是通过多个吸附中心与金属形成牢固的配位键,起到保护金属的作用。     

含氟高温酸化缓蚀剂的制备及性能研究

目的制备并评测一种能耐高温的油田用酸化缓蚀剂。方法用氟碳咪唑啉季铵盐为主剂制备高温酸化缓蚀剂。在模拟高温酸化条件下,通过失重法、电化学法评测缓蚀剂对N80钢的缓蚀性能。通过热重差热法和表面张力法评测主剂氟碳咪唑啉季铵盐的热稳定性和化学稳定性。结果通过失重法评测,在添加缓蚀剂后,N80钢试片的腐蚀速率远低于行业标准SYT 5405—1996中对缓蚀剂评价的一级指标。通过电化学法评测,添加缓蚀剂后,极化曲线中电极腐蚀电位正移,腐蚀电流减小趋势明显;阻抗图谱中容抗弧的半圆直径显著增大,对应的膜电阻Rp显著增大,抑制了腐蚀反应的电荷传递过程。两者均显示缓蚀剂在盐酸溶液中有良好的缓蚀性能,与失重法试验结果一致。热重差热显示,氟碳咪唑啉季铵盐在220℃开始分解,至400℃基本分解完毕。表面张力评测显示,氟碳咪唑啉季铵盐在10%~25%(质量分数)盐酸溶液中10 h之内的表面活性稳定。结论该含氟高温酸化缓蚀剂在90~140℃下,可使酸化过程中盐酸对N80钢的腐蚀速率明显降低。     

一种新型的咪唑啉类缓蚀剂CPA-1对N80钢在CO2环境下的缓蚀性能评价

目的考察一种新型的咪唑啉类缓蚀剂CPA-1对N80钢在CO_2环境下的缓蚀性能。方法通过失重法、电化学阻抗谱和极化曲线,研究了在不同温度下缓蚀率和缓蚀剂浓度之间的关系,利用扫描电子显微镜和扫描电化学显微镜对表面形貌进行了观察分析,根据等温吸附模型研究了咪唑啉缓蚀剂在N80钢表面的吸附类型。结果失重结果表明,缓蚀剂的缓蚀效率随浓度的增大而升高,当温度为40℃、缓蚀剂质量浓度为250 mg/L时,缓蚀率达到95%;温度升高至80℃时,缓蚀率下降至87%。电化学试验表明,咪唑啉类缓蚀剂对阴极和阳极反应均有抑制作用。表面形貌分析表明,缓蚀剂能有效改善金属表面的腐蚀程度。结论咪唑啉类缓蚀剂CPA-1属于混合型缓蚀剂,对N80钢具有较好的缓蚀性能。缓蚀机理为通过吸附方式在金属表面形成一层吸附膜抑制金属腐蚀,吸附方式遵循Langmuir吸附等温模型,物理吸附和化学吸附均会在金属表面发生。     

L360钢在H2S/CO2环境中腐蚀的预测

运用BP人工神经网络技术建立了预测L360钢在H₂S/CO₂环境中腐蚀的模型,神经网络拓扑结构为5-4-1,网络模型训练成功以后,应用它预测L360钢在H₂S/CO₂中的腐蚀速度.结果表明,人工神经网络模型预测的结果与实验数据相当符合,误差在14%以内.由此可见,BP神经网络模型可以作为预测H₂S/CO₂环境致集输管线腐蚀速率的工具.     

镍基合金718在H2S/CO2环境中的腐蚀行为研究

运用腐蚀失重和电化学测量技术,研究了镍基合金718在模拟苛刻油田环境中的H₂S/CO₂腐蚀行为。结果表明,在模拟高温高压H₂S/CO₂腐蚀环境中,718合金腐蚀轻微,表现出良好的抗均匀腐蚀和局部腐蚀能力。电化学测试结果表明,在模拟CO₂腐蚀环境中,718合金的阳极极化曲线存在明显的钝化区,而在模拟H₂S/CO₂腐蚀条件下的阳极极化曲线呈现多次活化-钝化转变现象,表明腐蚀产物膜的稳定性降低;EIS表明阻抗谱均有明显的容抗弧特征,不含H₂S时材料显示单一的容抗弧,加入H₂S时低频显示扩散阻抗控制,饱和CO₂溶液中718合金具有相对较大的极化电阻。     

H2S/CO2环境中L360钢点蚀行为研究

利用静态挂片失重法研究了含H₂S/CO₂模拟油田水溶液中, 温度及Cl^-浓度对L360管线钢点蚀的影响, 并利用Gumbel第一类近似函数分析了最深蚀孔概率. 结果表明, 在40℃~70℃之间, Cl^-浓度为10 g/L条件下, 点蚀的严重程度随温度增高而增大. 恒定温度下, Cl^-浓度对点蚀发生也有明显的影响, 当Cl^-在10×15 g/L范围时, 腐蚀试样发生明显的点蚀; 当Cl^-浓度大于20 g/L时, 试样主要发生均匀腐蚀, 随着Cl^-浓度的增大, 腐蚀产物膜变得更加疏松, 保护性能下降, 均匀腐蚀速率增大. 最深点蚀分布服从Gumbel第一类近似函数.     

含羟基双子表面活性剂在CO2饱和盐水溶液中对Q235钢的缓蚀性能

合成了4种不同链长的n-3OH-n(n=12,14,16,18)型双子表面活性剂,并用静态失重法、动电位极化和电化学阻抗谱技术研究了其在CO₂饱和的盐水溶液中对Q235钢的缓蚀作用。结果表明,在60℃时4种表面活性剂对Q235钢均表现出一定的缓蚀效果。其中,12-3OH-12和14-3OH-14缓蚀效果更为显著。动电位极化曲线表明n-3OH-n(n=12,14,16,18)型双子表面活性剂是一种阴极阳极共同抑制但以阳极抑制为主的混合型缓蚀剂。电化学阻抗测试与极化曲线和失重法得到的结论基本一致。     

Fe基非晶/纳米晶涂层的微结构及其在H2O2溶液中的腐蚀性能

为研究强氧化环境中,显微结构和相组成对Fe基非晶/纳米晶复合涂层的腐蚀腐蚀性能的影响,采用大气等离子喷涂(APS)技术,在1Cr18Ni9Ti不锈钢基体上喷涂制得具有不同微结构和相组成的Fe基非晶/纳米晶的复合涂层。采用XRD、SEM、TEM和DSC等检测方法对涂层的组织和相组成、晶化行为、晶化程度、内部的孔隙等微观结构进行表征。采用电化学法研究具有不同微结构和相组成的涂层在30%H₂O₂ (质量分数,下同)溶液中的腐蚀行为,探讨Fe基非晶/纳米晶复合涂层在强氧化环境中的腐蚀机理。研究表明,Mo₃Si和Fe₅Si₃相的形成使得涂层耐腐蚀性能明显降低。     

含Cr低合金钢的CO2腐蚀产物膜形成及机理研究进展

针对含Cr低合金钢石油专用管的CO₂腐蚀产物膜,介绍了CO₂腐蚀产物膜的形成机理,总结了含Cr低合金钢的CO₂腐蚀产物膜的影响因素,其中包括Cr含量、温度、CO₂分压、pH值、腐蚀时间、Cl^-浓度、流速等对其腐蚀产物膜的影响,并对腐蚀产物膜的结构与成分进行总结,归类了缓蚀剂对含Cr低合金钢石油专用管的保护办法,以期为今后含Cr低合金钢的CO₂腐蚀产物膜的研究提供借鉴。     

新型缓蚀剂TG500在高CO2和Cl-环境中的缓蚀行为

在高温高压高CO2和Cl^-环境中，用静态高温高压模拟试验方法对不同浓度的TGS00新型咪唑啉季铵盐缓蚀剂进行了缓蚀效率测试．结果表明，TGS00缓蚀效率随加入量增加而增加，浓度增加到0．3g／L后，缓蚀速率提高不明显．同时研究N80套管钢表面的腐蚀产物，缓蚀剂浓度较低时，以均匀腐蚀为主，加入量提高到0．3g／L时，除局部少量点蚀外，无其它明显腐蚀特征．     

含ZrO2类Ds夹杂物的来源及控制分析

对某厂产品中发现的含ZrO2类Ds夹杂物Ds类夹杂物来源进行了系统性的分析和研究,研究结果表明含ZrO2类Ds夹杂物产生的直接原因在于含Zr浸入式水口发生脱碳,脱碳通道内CaO-Al2O3-SiO2(-MgO)相中的SiO2将被钢液中的Al还原,最终成为CaO-Al2O3(-MgO)相,ZrO2仅起到了类似示踪剂的作用。