复配有机膦缓蚀剂EDTMPS对20#碳钢垢下腐蚀缓蚀作用研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:AHUAYA
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垢下腐蚀严重威胁着油田采出水回注系统的安全运行。将阻垢剂和缓蚀剂进行复配使用的方式是目前针对垢下腐蚀最普遍的防治措施。由于垢下腐蚀的特殊性,加剂处理后往往会造成垢下金属的电偶效应,加重垢覆盖区金属的腐蚀。目前关于复配缓蚀阻垢剂的研究着重于研究其对金属的整体缓蚀效果,而关于复配缓蚀阻垢剂对垢下金属电偶效应影响的研究少有报道。本文通过丝束电极技术结合传统电化学测试的方法研究了阻垢剂乙二胺四甲叉膦酸钠(EDTMPS)、缓蚀剂Na2Mo O4、十二烷基苯酸钠(SDBS)单独使用时对20#碳钢在3.5%Na Cl溶液中垢下腐蚀整体的缓蚀效果及对其电偶效应的影响,并研究了单独作用时效果较为理想的SDBS与EDTMPS组成的复配缓蚀剂对垢下腐蚀的整体缓蚀效果及对其电偶效应的影响。最后通过分子动力学模拟EDTMPS和SDBS在垢层和金属上的吸附,进一步探究了缓蚀剂对垢下腐蚀作用机理。实验结果表明:在3.5%Na Cl溶液中,20#碳钢垢覆盖金属区由于垢下腐蚀自催化效应会从电偶阴极转变为电偶阳极。添加不同浓度的阻垢剂EDTMPS和缓蚀剂Na2Mo O4在一定程度上可抑制垢下金属的整体腐蚀速率,但同时会导致垢下金属的电偶效应,使垢覆盖金属区域受到较为严重的腐蚀。低浓度SDBS(不高于0.01mol/L)单独作用时不仅可以抑制垢下金属的整体腐蚀速率同时可使垢覆盖金属区得到一定保护,并且与EDTMPS表现出良好的缓蚀协同性能。0.005mol/L为SDBS最佳复配用量,将其与EDTMPS复配后,对垢下金属的整体缓蚀率显著提高至96.1%,并且对垢下金属的电偶效应削弱率达57%。但SDBS浓度达0.02mol/L时,不论是单独还是复配使用,对垢下金属电偶效应的削弱效果均不理想。分子动力学模拟发现缓蚀剂分子通过在金属表面和碳酸钙表面进行吸附,驱替原本吸附在金属铁表面和碳酸钙表面的携带腐蚀介质的水分子,从而达到缓蚀效果。EDTMPS依靠分子中的磷酸基团在金属表面和碳酸钙表面均可形成多点吸附,随着EDTMPS分子量升高,吸附量增加,缓蚀作用增强。但EDTMPS分子在金属表面吸附量多于碳酸钙表面。SDBS分子在金属表面和碳酸钙表面为单点吸附。SDBS分子量不超过10时,SDBS在碳酸钙表面吸附量较多,在金属表面吸附量较少,SDBS对碳酸钙表面的水分子的驱替能力随分子量增加显著增大,但SDBS对金属表面的水分子的驱替能力随分子量增加变化不大。当分子数超过10时,SDBS分子会在溶液中胶聚成团,驱替吸附碳酸钙表面水分子的能力变弱。
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