石油管道防腐专用缓蚀剂研究

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油气开采和集输过程中,H2S的存在使石油管道和设备极易产生局部腐蚀,这种腐蚀可发生在管道和设备的任何部位且不易被察觉,一旦发生很快就引起局部破裂和穿孔而造成管道和设备的失效,导致开采过程中频繁的更换设备和管道。这不仅增加了油气开采的成本还给现场作业埋下了安全隐患。缓蚀剂可以混入油气中,在石油设备的任何接触部位形成保护膜,成本低,安全可靠,使用方便,因此针对石油管道局部腐蚀的实际开发一种适合油气管道的缓蚀剂,对提高油气钻采设备的服役寿命和安全性有着较大的现实意义。本课题采用失重法、电化学方法、表面分析技术,研究探讨了两种季铵盐缓蚀剂,咪唑啉季铵盐缓蚀剂(以下简称MQ)和喹啉季铵盐缓蚀剂(以下简称QA)对石油专用N80钢的缓蚀作用及其缓蚀机理,并采用模拟闭塞电池方法,研究了缓蚀剂在H2S、NaCl腐蚀介质中对石油专用管道孔蚀的缓蚀性和缓蚀效率。研究结果表明:  MQ和QA缓蚀剂均是良好的石油用缓蚀剂,在模拟石油腐蚀介质即0.5%醋酸+5%NaCl饱和硫化氢标准腐蚀溶液中随着缓蚀剂添加量的增加,缓蚀效率均增大,MQ添加量为0.4%时,对N80钢的缓蚀率可达99.46%,QA添加量为0.8%时,缓蚀率可达96.57%。两种缓蚀剂在N80钢表面的吸附都是自发吸附过程,吸附符合Langmuir单分子层吸附。N80钢在饱和H2S介质中的腐蚀活化能为9.38kJ/mol,添加0.3%MQ缓蚀剂可使腐蚀的活化能升高到11.39kJ/mol,添加0.8%QA缓蚀剂时,活化能增加到22.13kJ/mol,MQ和QA缓蚀剂的添加均使腐蚀阻力增加。55℃时,在饱和H2S溶液中,添加MQ或QA缓蚀剂都能有效地阻止闭塞区溶液的pH降低,使Cl-、S2-在闭塞区内的浓集倍数显著降低,孔蚀缓蚀效率随着缓蚀剂浓度的增加而增加。添加0.3%~0.4%MQ缓蚀剂时,和空白溶液相比闭塞区pH值升高了1.19倍,Cl-、S2-浓度分别降低1.75和1.16倍,MQ对孔蚀的缓蚀率可到达95%以上;随着腐蚀时间的延长,缓蚀剂对小孔腐蚀的抑制效果增大,孔蚀扩展受到抑制;随着温度的升高,孔蚀缓蚀率有所降低,但70℃时仍大于92%。添加0.6%~0.8%QA缓蚀剂时,和空白溶液相比闭塞区pH值升高了1.35倍,Cl-、S2-浓度分别降低1.65和1.18倍,QA对孔蚀的缓蚀率可到达96%以上。但同样孔蚀缓蚀效率,MQ缓蚀剂的添加量较QA少。
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