探讨油田缓蚀阻垢剂作用机理与应用
摘要：油田生产过程中的传质传热设备多采用碳钢和不锈钢材料，随着生产用
水的水温和ｐＨ值的变化，结垢严重，会对管道和设备造成严重的腐蚀。结垢会
降低换热器换热效率，腐蚀会造成设备管道和换热器腐蚀穿孔。本文简要分析了
缓蚀阻垢机理，探讨了目前缓蚀阻垢剂的常见类型及应用。
关键词：缓蚀阻垢剂；机理；类型；应用油田生产过程中的传质传热设备多
采用碳钢和不锈钢材料，生产用水多采用地下水。以地下水作为循环水的补充水时，由于其一般属于高含盐量、高硬度、高碱度的三高水质，其中的Ｃａ２＋，
Ｍｇ２＋等腐蚀性离子，随着水温和ｐＨ值的变化，结垢趋势严重，会对管道和
设备造成严重的腐蚀。结垢会降低换热器换热效率，腐蚀会造成设备管道和换热
器腐蚀穿孔，引起系统的输水管线、水冷设备损害或使用寿命缩短，还会造成水
冷气泄漏，引起工艺介质的污染或造成计划之外的停车事故等。开发在苛刻条件
下仍能发挥高效作用的缓蚀阻垢剂，对油田生产具有重大的经济和社会效益。
１缓蚀阻垢机理循环冷却水系统中的缓蚀阻垢方法较多，化学方法是现代工
业的主要方式。其机理是缓蚀阻垢剂通过螯合与分散作用达到缓蚀阻垢的目的。
螯合作用是由于阻垢剂带有的基团能与金属离子形成配位键，生成一种环状螯合物，将易结垢离子在未析出之前稳定在水中，阻止晶核长大，而起到阻垢作用。
分散作用则是由于高分子阻垢剂带有很多负电基团，可吸附ＣａＣＯ３及ＣａＳ
Ｏ４等细小微粒，阻止晶核继续生长。但高分子阻垢剂相对分子质量要小一些，
如果太大，吸附架桥作用明显，将变成混凝剂，起不到阻垢作用。
２缓蚀阻垢剂类型2.1 聚天冬氨酸类聚天冬氨酸（ＰＡＳＰ）无毒、无刺激、可生物降解、对环境无害，具有聚阴离子表面活性剂的特征；水解后的聚天冬氨
酸能螯合钴、镁、铜、铁等多价金属离子，具有优良的阻垢缓蚀和分散作用。聚
天冬氨酸在与金属原子作用时能使其离开平衡位置，引起势能的增加，稳定性降低，对其物理和化学性质产生影响，使其晶格畸变。例如使金属机械强度降低等。聚天冬氨酸在中性条件下与金属表面的物理吸附会向更稳定的化学吸附转化，达
到较好的缓蚀阻垢性能。采用尿素和马来酸酐为原料合成了聚天冬氨酸，结果表
明ｐＨ值越大，金属离子与聚天冬氨酸上Ｎ原子的作用能力越弱。将聚天冬氨
酸与钨酸钠进行复配后，由于有机膜与无机膜的互补使得缓蚀性能大大增加。在
聚天冬氨酸结构中引入羧基可以提高其缓蚀阻垢率，而引入磺酸基则会降低其缓
蚀阻垢率。研究发现在加药质量浓度４ｍｇ／Ｌ时，含羧基聚天冬氨酸衍生物的
缓蚀阻垢率比聚天冬氨酸的阻垢率提高了４％左右。聚天冬氨酸、钨酸钠和锌盐
对铜的缓蚀阻垢具有协同作用，阻垢效率达94％，缓蚀效率达94.2％。钨酸钠与
聚天冬氨酸组合时，对聚天冬氨酸分子有一个压缩效应，可增加有效覆盖面积；
钨酸根在溶解氧存在下生成钝化膜，且在那些未被聚天冬氨酸分子覆盖的金属表面，起到有机与无机膜的互补作用。聚天冬氨酸是一种经济环保、可生物降解、
能在高浓缩循环水中稳定运行、节水节能、能够安全用于循环水系统的良好缓蚀
阻垢剂。但聚天冬氨酸的应用主要是有机膜与无机膜互补，在有机膜与有机膜的
协同研究上比较罕见，应引起研究人员的注意。
2.2 有机膦类有机膦酸尤其是含氮烃基膦酸具有类似氨基酸的结构，对金属
具有相当好的螯合作用，因此是一类常用的缓蚀阻垢剂。
含磷有机缓蚀阻垢剂由于具有良好的化学稳定性，一定条件下和其他水处理
剂复合使用，能表现出理想的协同效应，兼具缓蚀和阻垢的作用，在工业水处理
中应用非常广泛。Ｎ，Ｎ－二甲基甲叉二膦酸（ＤＭＭＰ）具有良好的阻垢性能，相同条件下，ＤＭＭＰ抑制碳酸钙垢以及缓蚀的能力均优于常用水处理剂羟基亚
乙基二膦酸（ＨＥＤＰ）和乙二胺四甲叉膦酸（ＥＤＴＭＰ）。ＤＭＭＰ能在较
高的ｐＨ环境中使用，其缓蚀性能随浓度增加而增大，与无机缓蚀剂钼酸钠复配后，有很好的协同增效作用。
２.3 聚环氧琥珀酸类聚环氧琥珀酸是国外２０世纪９０年代初研制成功的绿
色水处理药剂。由于其兼有缓蚀、阻垢双重功能，热稳定性能好，无磷非氮，环
境友好，代表了水处理剂的发展方向，已成为国内外水处理剂研制、开发的热点。聚环氧琥珀酸优势明显，国内起步晚，但近年来发展迅速。如胡晓静等用衣康酸
均聚物与聚环氧琥珀酸、含羧基聚天冬氨酸衍生物以及葡萄糖酸钠合成了一种以
抑制阴极极化为主的混合型缓蚀阻垢剂。在电子显微镜下观察该混合型缓蚀阻垢
剂处理过的碳钢表面，发现其完整而光滑，缓蚀阻垢率可达９６％～９７％。
２.4 木质素磺酸钠类将造纸厂废渣污泥中的木质素磺化而得到的木质素磺酸钠，可生物降解、价格低，且具有一定的缓蚀阻垢性能。木质素磺酸钠与有机磷、锌盐、苯并三唑等具有较好的协同作用，复配可明显提高其缓蚀阻垢性能，而且
能够降低有机磷含量，减少磷排放导致的水体富营养化，对减少环境污染、保持
水体平衡具有重要意义。蒋玲等分别利用静态阻垢法和极化曲线法对其阻垢性与
缓蚀性进行测试，其阻垢率可超过８７％。将木质素磺酸钠与丙烯酸接枝，所得
产品的缓蚀阻垢率分别可达63.3％和40.5％。缓蚀阻垢性能良好。利用造纸污泥
制备绿色缓蚀阻垢剂，为造纸污泥二次利用提供了一条环境友好、资源化处理的
新途径。但是从造纸污泥中提取木质素制备的产品，其品质与用纯木质素磺酸钠
制备的产品有一定差距，有待进一步研究。
２.5 丙烯酸及丙烯酰胺类以丙烯酸、丙烯酸羟丙酯和乙烯基磺酸钠为单体的
水溶性三元共聚物与钼酸盐进行复配后，可得到一种能应用于循环冷却水系统的
缓蚀阻垢剂。于丽花等对此进行了研究，实验结果显示，在水温８０℃时，复配
药剂对碳酸钙阻垢率达95.84％，阻垢性能良好，且作为阳极缓蚀剂，效果良好。以Ｎ－羟甲基丙烯酰胺与丙烯酸、丙烯酸甲酯水相共聚，得到缓蚀阻垢性能良好
的阴极型缓蚀阻垢剂。研究结果表明，其缓蚀阻垢效果优于传统的丙烯酸－丙烯
酸羟丙酯共聚物缓蚀阻垢剂。该共聚物与锌盐复配使用后，还可起到一定的稳锌
作用。羧基、磺酸基、膦酸基、酰胺基等官能团的加入可以使聚合物的性能得到
进一步的优化和提高。
2.6 其他新药剂采用多氨基多醚基甲叉膦酸为主剂，复配有铜缓蚀剂和锌盐等。结果表明使黏附速率降低，减轻了换热器的腐蚀和结垢程度。另外，通过提
高循环水浓缩倍数，相应地减少了排污量，有一定的环保效益。磺酸盐共聚物有
很强的稳锌能力，当腐蚀发生时，阴极区形成高ｐＨ区域，Ｚｎ２＋迅速沉积
成膜，但膜松软不牢固，而有机磷酸盐等在金属表面形成的沉积、吸附则起到补
膜的作用，与其共同组成致密、牢固的保护层，也可达到缓蚀阻垢的目的。
３缓蚀阻垢剂发展方向（1）有机膦系缓蚀剂适用于高硬度、高ｐＨ及高温
下运行的石油和天然气开采炼制、机械、工业水处理的冷却水系统，具有较好的
缓蚀和阻垢作用。此类缓蚀剂二次污染严重，如何减少其二次污染将是今后研究
工作的重点。（2）近年来，高分子缓蚀阻垢剂发展迅速，其效果好、毒性小、
热稳定性好，可在较高温度下使用，将是高效阻垢剂的发展趋势。（3）缓蚀阻
垢剂目前很多都采用单体投加使用，若与其他缓蚀阻垢剂相结合，或不同缓蚀阻
垢剂复配使用，将会取得更好的效果，如聚环氧琥珀酸等的复配使用效果良好，
有待进行深入的研究。
参考文献：[1]蔡爱斌，吴建军，侯德霞等．中原油田回注水结垢问题分析［Ｊ］．石油化工腐蚀与防护，２００４，２１（２）：６２－６４．[2]敖永波，李进勇．ＰＡＳＰ阻垢缓蚀剂缓蚀机理研究［Ｊ］．全面腐蚀控制，２００９，
２３（４）：１２－１４，17
缓蚀阻垢剂方法 缓蚀阻垢剂方法是一种有效地保护金属表面的化学方法。其作用原理是在金属表面形成一层缓蚀物质来防止腐蚀和水垢的形成。缓蚀阻垢剂可以应用于任何类型的金属，从而保护其表面免受损坏和腐蚀。 使用缓蚀阻垢剂的方法可以分为以下几个步骤： 1. 清洗金属表面：首先需要清洗金属表面，以确保其表面上没有任何腐蚀和污垢。清洗可以使用化学清洗剂或机械清洗剂，在清洗之前需要确保清洗剂是安全和合适的。 2. 准备缓蚀阻垢剂：购买缓蚀阻垢剂，将其按照包装上的说明调配成适当的浓度。 3. 应用缓蚀阻垢剂：将缓蚀阻垢剂均匀涂在金属表面上，可以使用喷雾器或刷子保证涂抹均匀。确保所有受保护的地方都被涂抹到。 4. 干燥：等待缓蚀阻垢剂干燥，通常需要几小时或几天的时间，具体依据厂家的使用说明来执行。 5. 检查：在干燥之后，检查金属表面，确认缓蚀阻垢剂的均匀整齐，
并确保金属表面有着充足的保护。 缓蚀阻垢剂的优点： 1. 保护效果显著：缓蚀阻垢剂可以保护金属表面免受腐蚀和污垢的影响，从而延长其寿命。 2. 使用方便：使用缓蚀阻垢剂是一种方便的化学方法，不需要进行大量机械操作。 3. 成本低廉：缓蚀阻垢剂的价格相对较低，所以是一种非常经济的保护金属表面的方法。 需要注意的事项： 1. 在使用缓蚀阻垢剂之前，请仔细阅读生产商提供的使用说明，确保该剂是安全和合适的。 2. 在使用缓蚀阻垢剂的时候请勿忽略保护措施。使用时需戴手套、护目镜等防护措施 3. 缓蚀阻垢剂应该保存在阴凉、干燥、通风的地方，防止被阳光直接照射可能造成材料分解，所以也应该放置在远离火源和易燃材料的地
方。 总之，缓蚀阻垢剂是一种经济、实用且长效的化学方法，可以帮助保 护金属表面免受腐蚀和污垢的损害，从而延长其使用寿命。使用前请 了解使用说明并且注意保护措施，这样才能保证获得最好的保护效果。
第五章缓蚀剂 第一节引言 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。 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。常见的腐蚀类型见表5-1。 表5-1 钻井过程中金属局部腐蚀类型及特征 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。采油过程有三大腐蚀：大气腐蚀、土壤腐蚀、采出水腐蚀，见表5-2。 表5-2 采油过程中金属腐蚀类型及影响因素
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，见表5-3。 表5-3 石油炼制过程中的腐蚀 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，在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。 第二节缓蚀剂的基本性质 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）。关于“缓蚀剂”曾有不少提法，但基本观点无任何差异。例如： 在金属的腐蚀介质中，加入少量可使金属侵蚀率降低的物质。（布莱斯顿） 在对金属的腐蚀减低方面，能起到有效作用的物质，或使金属腐蚀减退的物质。（菲雷尔） 使金属溶解减少的物质。（海克曼） 在金属腐蚀的介质中，加入少量可抑制金属受到的腐蚀，或至少能使其腐蚀速度大幅度延缓的物质（藤井晴一）。 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》） 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。 二、缓蚀剂的特性及要求 1 缓蚀剂的特性 缓蚀剂的应用具有较高的选择性，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
有关硫化氢油气田腐蚀及缓蚀剂防护的 综述 摘要：在天然气集输过程中，H2S引起的管线内腐蚀问题普遍存在，往往导 致管道发生严重局部减薄，甚至穿孔，引发事故。同时，指出H2S腐蚀机理复杂，影响因素众多，通常多种因素协同作用,采用缓蚀剂是油田设备防腐的最有效手 段之一。本文概述了油田腐蚀的影响因素、缓蚀剂的类型、缓蚀机理及其缓蚀剂 性能影响因素，着重介绍了近几年新型油田缓蚀剂的研究开发，最后提出了油田 缓蚀剂的研究发展方向。 关键词:H2S; 内腐蚀; 影响因素; 腐蚀机理；缓蚀剂 1 H2S腐蚀产物宏观及微观形貌 对管件试样进行轴向剖切，观察内壁面腐蚀产物宏观形貌，如图1所示。观 察发现:试样内壁呈不均匀腐蚀，腐蚀坑呈片状和点状分布，片状腐蚀坑大而浅， 点状腐蚀坑小而深。外层腐蚀产物多呈黑色，极易脱落，而腐蚀坑内产物多 呈黄色，覆盖腐蚀坑内表面。对管件试样腐蚀内壁面取样，观察其内壁面腐蚀产物微观形貌。 2 H2S腐蚀的影响因素 H2S腐蚀的影响因素包括环境因素和材料因素。其中环境因素主要包括H2S 分压、CO2分压、介质温度、pH值、矿化度、流速及流动状态等;材料因素包括管材种类，合金元素Cr、Ni、Si、Mo、Cu等的含量，材料覆盖层等。 3 油田缓蚀剂类型
根据缓蚀剂中主要缓蚀成分，目前，油田常用的缓蚀剂主要有膦酸盐、锌盐、唑类和炔醇类等，使用最多的是膦酸盐和唑类。 3.1 膦酸盐 油气井的水中存在大量的Ca、Mg和Fe等金属离子，并常以碳酸盐、硫酸盐 等形式析出，使得管道和设备结垢和腐蚀，严重影响设备的正常使用。膦酸盐缓 蚀剂的种类很较多，但有许多相似之处：一般认为膦酸盐与碳钢作用形成以沉积 膜为主的混合膜，在成膜过程中需要一定浓度的二价金属离子参与，常常与阻垢 分散剂配合使用，不但具有优良的缓蚀效果，而且具有良好的阻垢效果，且与聚 羧酸类阻垢分散剂有良好的协同作用。 3.2 唑类 唑类缓蚀剂是通过氮原子吸附成膜，主要分为油溶型和水溶型两类。这类缓 蚀剂一般由3部分组成：一个含N的五元杂环，杂环上与N成键的支链R（如酞 胺官能团1、胺基官能团）和长的碳氢支链R2（一般为烷基）。它是一种广泛应 用于石油、天然气生产中的缓蚀剂，对含有C02或H2S的体系有明显的缓蚀效果 3.3锌盐 锌盐是一种较广泛应用的无机盐缓蚀剂，一般认为是阴极型缓蚀剂。锌盐成 膜速度快，在金属表面上易形成沉积保护膜，但膜松软不牢，因此，锌盐是一种 安全但低效的缓蚀剂。锌盐常使用在水质硬度较低的系统，且与其他缓蚀阻垢剂 如膦酸盐、钼酸盐等配合使用。 3.4炔醇类 对于油气井，石油管材多在高温高压的环境中服役，所以油气系统防腐还必 须考虑与井深相适应的高温缓蚀剂。炔醇类化合物是高温、浓酸条件下的重要钢 铁缓蚀剂。 4 新型油田缓蚀剂的开发
阻垢剂的作用和原理 在我国，随着工业的迅速发展，用水量增大，循环用水成为节约水资源的重要手段，工业循环冷却水占工业用水总量的70%～90%。随着阻垢剂的使用的广泛，为了适应各行业的应用，从而生产出很多不同类型，不同性质的阻垢剂。 一、什么是阻垢剂 阻垢剂（Scale Inhibitor）是具有能分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐在金属表面的沉淀、结垢功能的一类药剂。 二、反渗透阻垢剂的主要成分有哪些 反渗透阻垢剂主要包括一些天然分散剂、膦酸、膦羧酸及膦磺酸和高分子聚合物等，而目前使用的绝大多数阻垢分散剂是高分子聚合物。它们能分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶无机盐的沉积、结垢。
为了给使用提供便利，方便选购，我们需要对阻垢剂的种类进行了解。常见的分类主要有以下几种： 1、聚羧酸类阻垢分散剂 聚羧酸类化合物对碳酸钙水垢有良好的阻垢作用，用量也极少，常用的有聚丙烯酸PAA、水解马来酸酐HPMA、AA/AMPS、多元共聚物等。 2、有机膦酸酯 有机膦酸酯抑制硫酸钙垢的效果较好，但抑制碳酸钙垢的效果较差。其毒性低，易水解。 3、有机膦酸类阻垢剂 常用的有ATMP、HEDP、EDTMPS、DTPMPA、PBTCA、BHMT等，对抑制碳酸钙、水合氧化铁或硫酸钙的析出或沉淀有很好的效果。 4、聚磷酸盐 常用聚磷酸有三聚磷酸钠和六偏磷酸钠，在水中生成长链阴离子容易吸附在微小的碳酸钙晶粒上，同是这种阴离子易于和CO32-置换，从而防止了碳酸钙的析出。 三、阻垢剂的性能 我们知道阻垢剂具有阻垢作用，其阻垢作用是由于它本身能阻止碳酸盐小晶粒的长大，并使晶格歪曲畸变，从而使循环冷却水中碳酸盐不会在换热器表面形成硬垢，同时，通过其组织中有机磷酸盐等成份与金属形成保护膜的特性，使它可与循环冷却水中钙离子相结合，起到防止金属腐蚀的作用。本品PH使用范围广，可在PH7.0~10.0之
缓蚀剂作用机理、研究现状及发展方向 摘要：本文详细介绍了缓蚀剂的分类、性能指标、保护的特点、作用理论、应用实例、研究现状及发展方向。 关键词：缓蚀剂；防腐技术；发展方向 1 前言 缓蚀剂是一种在低浓度下能阻止或减缓金属在环境介质中腐蚀的物质。缓蚀剂又叫作阻蚀剂、阻化剂或腐蚀抑制剂等。缓蚀剂保护技术已经发展为一项重要的防腐蚀技术，广泛用在石油、冶金、化工、机械制造、动力和运输等部门。 2 缓蚀剂的分类 缓蚀剂的品种繁多，常用的如亚硝酸钠、铬酸盐、磷酸盐、石油磺酸钡、亚硝酸二环已胺等，至今尚难以有统一的分类方法。常见到的分类方法有以下几种。 2.1 按缓蚀剂作用的电化学理论分类 (1)阳极型缓蚀剂通过抑制腐蚀的阳极过程而阻滞金属腐蚀的物质。这种缓蚀剂通常是由其阴离子向金属表面的阳极区迁移，氧化金属使之钝化，从而阻滞阳极过程。例如，中性介质中的铬酸盐与亚硝酸盐。一些非氧化型的缓蚀剂，例如苯甲酸盐、正磷酸盐、硅酸盐等在中性介质中，只有与溶解氧并存，才起到阳极抑制剂的作用。 (2)阴极型缓蚀剂通过抑制腐蚀的阴极过程而阻滞金属腐蚀的物质。这种缓蚀剂通常是由其阳离子向金属表面的阴极区迁移，或者被阴极还原，或者与阴 离子反应而形成沉淀膜，使阴极过程受到阻滞。例如ZnSO 4、Ca(HCO 3 ) 2 、As3+、Sb3+ 可以分别和OH-生成Zn(OH) 2、Ca(OH) 2 沉淀和被还原为As、Sb覆盖在阴极表面， 以阻滞腐蚀。 (3)混合型缓蚀剂这种缓蚀剂既可抑制阳极过程，又可抑制阴级过程。例如含氮和含硫的有机化合物。 2.2 按化学成分分类 (1)无机缓蚀剂，如铬酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐等。
缓蚀剂的作用机理、研究现状及发展方向 1缓蚀剂的作用机理 缓蚀剂的作用机理概括起来可以分为两种，即电化学机理和物理化学机理[1]。电化学机理是以金属表面发生的电化学过程为基础，解释缓蚀剂的作用。而物理化学机理是以金属表面发生的物理化学变化为依据，说明缓蚀剂的作用。这两种机理处理问题的方式不同，但它们并不矛盾，而且还存在着某种因果关系。 1.1缓蚀剂的电化学机理 金属的腐蚀大多是金属表面发生原电池反应的结果，这也是造成浸蚀腐蚀最主要的因素，原电池反应包括阳极反应和阴极反应[1]。如果缓蚀剂可以抑制阳极、阴极反应中的任何一个或两个，原电池反应将减缓，金属的腐蚀速度就会减慢。把能够抑制阳极反应的缓蚀剂称为阳极抑制型缓蚀剂；能够抑制阴极反应的缓蚀剂称为阴极抑制型缓蚀剂；而既能抑制阳极反应又能抑制阴极反应的缓蚀剂称为混合型缓蚀剂。 重铬酸钾、铬酸钾、亚硝酸钠、硝酸钠、高锰酸钾、磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐、碳酸盐、苯甲酸盐、肉桂酸盐等都属于阳极型缓蚀剂。阳极型缓蚀剂对阳极过程的影响是：（1）在金属表面生成薄的氧化膜，把金属和腐蚀介质隔离开来；(2)因特性吸附抑制金属离子化过程；(3)使金属电极电位达到钝化电位[2]。 阴极型缓蚀剂主要通过以下作用实现缓蚀：(1)提高阴极反应的过电位．有时阴离子缓蚀剂通过提高氢离子放电的过电位抑制氢离子放电反应，例如，Na2C03、三乙醇胺等碱性缓蚀剂都可以中和水中的酸性物质，降低氢离子浓度，提高析氢过电位，使氢离子在金属表面的还原受阻，减缓腐蚀；(2)在金属表面形成化合物膜，如有机缓蚀剂中的低分子有机胺及其衍生物，都可以在金属表面阴极区形成多分子层，使去极化剂难以达到金属表面而减缓腐蚀；(3)吸收水中的溶解氧，降低腐蚀反应中阴极反应物的浓度，从而减缓金属的腐蚀。 混合型缓蚀剂对腐蚀电化学过程的影响主要表现在：(1)与阳极反应产物反应生成不溶物，这些不溶物紧密地沉积在金属表面起到缓蚀的作用，磷酸盐如Na3P04、Na2HP04对铁、镁、铝等的缓蚀就属于这一类型；(2)形成胶体物质，能够形成复杂胶体体系的化合物可作为有效的缓蚀剂，例如Na2Si03等；(3)在金属表面吸附，形成吸附膜达到缓蚀的目的，明胶、阿拉伯树胶等可以在铝表面吸附，吡啶及有机胺类可以在镁及镁合金表面吸附，故都可以起到缓蚀的作用[2]。
阻垢缓蚀剂研究报告 1. 引言 阻垢缓蚀剂是一种广泛应用于工业领域的化学品，用于防止金属设备表面产生垢垢和腐蚀。本报告旨在全面探讨阻垢缓蚀剂的研究状况和应用前景，包括其作用原理、种类、应用领域等方面的内容。 2. 阻垢缓蚀剂的作用原理 2.1 化学原理阻垢缓蚀剂通过添加特定的化学物质，干扰或阻断金属表面与水或 其他介质中的化学反应，从而减少或防止垢垢的生成和腐蚀的发生。这些化学物质可以与金属表面形成保护膜，改善金属的耐蚀性能。 2.2 物理原理阻垢缓蚀剂还可通过改变系统的物理条件，如温度、压力等来减少 或阻止垢垢和腐蚀的产生。例如，通过调节水的pH值，可以改变金属表面的电位，从而减少腐蚀的发生。 3. 阻垢缓蚀剂的分类与种类 3.1 阻垢剂 3.1.1 磷酸盐类阻垢剂 - 亚磷酸盐 - 聚磷酸盐 - 有机磷酸盐 3.1.2 螯合剂 - 有机螯合剂 - 无机螯合剂 3.1.3 表面活性剂 - 阳离子表面活性剂 - 阴离子表面活性剂 - 非离子表面活性剂 - 天然表面活性剂 3.2 缓蚀剂 3.2.1 有机缓蚀剂 - 有机酸 - 有机酮 - 有机胺 - 有机酯 3.2.2 无机缓蚀剂 - 无机酸 - 无机盐 - 溶剂
4. 阻垢缓蚀剂的应用领域 4.1 石油化工行业 4.1.1 炼油装置 4.1.2 石油储运设备 4.2 发电行业 4.2.1 火电厂 4.2.2 核电厂 4.3 钢铁冶炼行业 4.3.1 炼铁厂 4.3.2 钢铁车间 4.4 再生水处理 4.4.1 工业废水处理 4.4.2 生活污水处理 4.5 其他应用领域 4. 5.1 制药工业 4.5.2 纺织印染行业 4.5.3 食品加工行业 5. 阻垢缓蚀剂研究进展 阻垢缓蚀剂的研究一直是工业界的热点，近年来，随着新材料和新技术的不断涌现，阻垢缓蚀剂的研究进展也日益迅速。目前的研究重点主要集中在以下几个方面： 1. 绿色环保型阻垢缓蚀剂的研发 2. 针对特定垢垢和腐蚀类型的定制化阻垢缓蚀剂 3. 阻垢缓蚀剂在不同应用领域的工程应用效果研究 4. 阻垢缓蚀剂与其他化学品的协同作用机制的研究 6. 结论 阻垢缓蚀剂作为一种重要的工业化学品，在许多领域中起到了不可替代的作用。通过不断深入的研究，人们对阻垢缓蚀剂的作用机理和应用前景有了更加清晰的认识。然而，仍然有许多问题需要进一步研究和解决，以提高阻垢缓蚀剂的效果和应用范围，同时也需要注意环境保护和安全使用的问题。相信随着科学技术的发展，阻垢缓蚀剂将在各行各业中发挥更加重要的作用。
阻垢剂的作用机理 阻垢剂是一种用于清理管道和水处理过程中的化学物质，能够有效预防和消除水垢和硬水垢的形成。阻垢剂主要作用于水中的钙、镁等离子，阻止它们与碳酸根离子结合形成水垢。本文将介绍阻垢剂的作用机理。 钙、镁离子的影响 水中含有不同程度的钙、镁离子，这些离子经常会与水中的碳酸根离子结合形成水垢。水垢会附着在管道内部、热交换器中、锅炉内部等部位，导致管道狭窄、热交换效率低下、锅炉以及其他设备的损坏。此外，水垢还会影响水的味道，影响人们的生活质量。 阻垢剂的作用机理 阻垢剂可根据它们的工作机理分为两种类型：配合物阻垢剂和缓蚀阻垢剂。 配合物阻垢剂 配合物阻垢剂的作用机理是通过与水中的钙、镁离子形成配合物，从而防止它们结合形成水垢。这些配合物较稳定，不易被分解，能够保持水的清洁和纯度。常见的配合物阻垢剂有EDTA（乙二胺四乙酸）和NTA（乙二胺四乙酸三钠）等。 缓蚀阻垢剂 缓蚀阻垢剂的作用机理是通过组成一层薄的保护膜来阻止钙、镁等离子沉积在设备表面的过程，从而通过防止水垢的形成来保护设备。这种薄膜可以由耐酸、耐碱、耐高温的材料制成。缓蚀阻垢剂通常是针对特定应用而设计的，它们的材料和添加剂各有特点和用途。 阻垢剂的应用 阻垢剂广泛用于水处理、石油化工、制药工业、冶金工业、纺织工业、造纸工业等行业。在水处理行业中，阻垢剂是一种特别重要的化学制剂。阻垢剂的广泛使用可以提高水的质量，减少设备损坏，降低设备维护和修理的费用，进一步促进各行业的发展。 总结 阻垢剂作用于水中的钙、镁离子，从而阻止它们与碳酸根离子结合形成水垢。阻垢剂分为配合物防垢剂和缓蚀防垢剂两种，在不同的应用场景中可以选择不同的阻垢剂。广泛应用阻垢剂可以提高水的质量，降低设备维护和修理的费用，促进工业发展。
阻垢剂工作原理 阻垢剂是一种用于防止水中垢积物形成的化学物质。它在许多工业和家庭应用中起着非常重要的作用，例如水处理、热交换器、锅炉管道和家用电器等。本文将重点介绍阻垢剂的工作原理及其在防止垢积物形成方面的应用。 我们需要了解垢积物的形成原理。垢积物是由水中溶解的无机和有机物质沉积在表面上形成的。这些物质可以包括钙、镁、铁、锌和硅酸盐等。当水被加热或蒸发时，其中的溶解物质会在表面上结晶并形成垢积物。垢积物形成的速度取决于水中溶解物质的浓度、水的温度和压力等因素。 阻垢剂的作用是通过改变水中垢积物形成的方式来防止其沉积在表面上。阻垢剂的主要工作原理包括以下几个方面： 1. 分散作用：阻垢剂通过使水中的溶解物质保持分散状态，防止其形成颗粒并沉积在表面上。这是通过阻止物质的结晶过程来实现的。 2. 离子交换作用：阻垢剂中的某些化学物质可以与水中的溶解物质发生反应，形成可溶解的复合物或沉淀，并将其悬浮在水中。这样可以阻止溶解物质沉积在表面上。 3. 缓蚀作用：阻垢剂中的某些化学物质可以与金属离子反应形成保护性的膜层，减少金属表面与水中溶解物质的直接接触，从而防止垢积物的形成。 4. pH调节作用：水的pH值是影响垢积物形成的重要因素之一。阻垢剂可以通过调节水中的pH值来改变垢积物形成的倾向性。提高水的pH值可以减少钙和镁等金属离子的浓度，从而降低垢积物的形成。 阻垢剂在许多应用中起着重要的作用。它们常用于锅炉、冷却塔和热交换器中，以防止热传导表面上垢积物的形成。在这些设备中，阻垢剂可以通过将溶解物质保持分散状态和形成可溶性复合物来防止垢积物的积聚，并保持设备的正常运行。 阻垢剂也广泛应用于家用电器中，例如洗衣机、洗碗机和咖啡机等。在这些设备中，阻垢剂可以防止水垢在设备内部形成，并延长设备的使用寿命。 阻垢剂通过改变水中垢积物形成的方式，防止其沉积在表面上。它们的工作原理包括分散作用、离子交换作用、缓蚀作用和pH调节作用。阻垢剂在水处理、热交换器、锅炉管道和家用电器等许多应用中发挥重要作用，保持设备的正常运行并延长使用寿命。
缓蚀阻垢剂执行标准 随着工业化的发展，现代工业生产产生的废水和化学品对设备和管道造成了严 重的腐蚀和结垢问题。而缓蚀阻垢剂就成为了解决这个问题的重要手段之一。 缓蚀阻垢剂是一种可加入到冷却水和锅炉水中的化学品，可防止金属材料的腐 蚀和结垢问题。因此，在工业生产和日常生活中广泛使用。然而，缓蚀阻垢剂的质量参差不齐，如果使用质量不符合标准的产品，将会对设备和管道造成巨大的损失。为了规范缓蚀阻垢剂的生产和使用，制定了相关的执行标准。 一、缓蚀阻垢剂的执行标准 中国国家标准委员会发布了缓蚀阻垢剂的标准，其中重要的标准有GB/T 28050-2011《冷却水用缓蚀阻垢剂》、GB/T 19537-2004《锅炉水用缓蚀阻垢剂》等。 这些标准规定了缓蚀阻垢剂应符合的化学组成、理化性质、阻垢效果、腐蚀性、生物毒性等重要指标，以确保缓蚀阻垢剂的质量和使用效果，以及保护设备和管道不受腐蚀和结垢的损害。 二、缓蚀阻垢剂的作用原理 缓蚀阻垢剂在加入水中后，会形成一层保护膜，覆盖在金属表面，减少了阴阳 极的直接接触，从而减少了电化学反应的发生，保护了金属不受腐蚀。 同时，缓蚀阻垢剂中的阻垢剂可以控制水中的盐类沉积，避免结垢，保持管道 和设备的畅通。 三、缓蚀阻垢剂的应用范围 目前，缓蚀阻垢剂广泛应用于锅炉、制冷系统、水冷设备、酸洗、化工生产等 领域。具体来说，缓蚀阻垢剂在这些设施中起到了以下作用。
1、锅炉和制冷系统 - 缓蚀阻垢剂可控制系统中的锈蚀和结垢，提高设备的效率，降低能耗。 2、水冷设备- 缓蚀阻垢剂可减少水管中的盐类沉积和结垢，保持管道的通畅。 3、酸洗 - 缓蚀阻垢剂可避免槽内金属与有机物质产生反应，减少废品率。 4、化工生产 - 缓蚀阻垢剂可控制生产设备的腐蚀和结垢问题，保护设施。 四、缓蚀阻垢剂的注意事项 1、在使用缓蚀阻垢剂时，需按照使用说明书进行配比和加入量的控制。 2、需定期对设备进行检查，确保缓蚀阻垢剂的使用效果。 3、在选购缓蚀阻垢剂时，需查看产品的执行标准，选择符合标准的产品。 4、存放缓蚀阻垢剂时，需保持干燥、通风、防潮和防日光直射。 总之，缓蚀阻垢剂的质量和使用效果与其生产和使用执行标准紧密相关。有效 的缓蚀阻垢剂能保护设备和管道，提高效率和能耗，并减少环境污染。因此，制定和遵守缓蚀阻垢剂的执行标准是非常重要的。
油田污水防垢与缓蚀技术研究 一、引言 油田污水含有大量的水溶性和悬浮性杂质，经常会造成管道堵塞、设备腐蚀和增加能源消耗等问题。因此，研究油田污水防垢与缓蚀技术具有重要的工程意义。本文旨在分析油田污水防垢与缓蚀技术的研究现状，并探讨其应用前景。 二、油田污水成分与特点 油田污水是指在油田开采和生产过程中产生的含有油类物质和其他有机、无机杂质的废水。油田污水中包含大量的矿化物质、油脂、硫化物、颗粒物等，其中硫化物和颗粒物是造成防垢与缓蚀问题的主要因素。 三、油田污水防垢技术 1. 化学防垢技术 化学防垢技术是指通过添加一定的化学剂来改变油田污水中水质的化学性质，从而防止管道和设备的堵塞。常用的化学防垢剂包括缓蚀剂、沉淀剂和分散剂等。例如，添加缓蚀剂可在金属表面形成一层保护膜，起到缓蚀的作用；添加沉淀剂可沉淀悬浮颗粒，减少管道堵塞的风险。 2. 物理防垢技术 物理防垢技术主要包括机械去垢、超滤和电化学等方法。机械去垢是利用机械效应将管道内的垢物清除。超滤是使用过滤膜来分离污水中的固体颗粒和溶解物质。电化学则是通过改变电极表面的电势差来控制垢物的生成。 四、油田污水缓蚀技术 1. 缓蚀涂层技术
缓蚀涂层技术是将抗蚀性能良好的涂层覆盖在金属表面，形成一层保护膜。这种技术可以防止金属腐蚀，延长设备和管道的使用寿命。常用的缓蚀涂层材料包括聚合物、陶瓷和金属等。 2. 电化学缓蚀技术 电化学缓蚀技术通过控制金属表面的电位差，从而改变金属的电化学反应，减缓金属腐蚀的速率。常用的电化学缓蚀方法包括阳极保护、铭剥离和电化学抛光等。其中，阳极保护技术是最常用的方法，它通过将一个阳极材料与金属连接，将金属的腐蚀作用转移到阳极上。 五、油田污水防垢与缓蚀技术应用前景 油田污水防垢与缓蚀技术的应用前景广阔。随着油田开采规模的扩大和环保要求的提高，传统的防垢与缓蚀方法已经不能满足需求。发展新型的防垢与缓蚀技术是必然趋势。 近年来，人工智能和大数据技术的发展为油田污水防垢与缓蚀技术提供了新的思路。通过分析海量的数据和应用智能算法，可以实现对油田污水的快速、准确的识别和处理。 此外，利用可再生能源替代传统能源也是解决油田污水防垢与缓蚀问题的重要途径。例如，利用太阳能或风能来驱动水处理设备，减少对化石能源的依赖，降低环境污染。 六、结论 油田污水防垢与缓蚀技术在油田开采和生产过程中具有重要的应用价值。化学防垢和缓蚀涂层技术是目前应用较广泛的方法，物理防垢和电化学缓蚀技术是未来的发展方向。发展新型的防垢与缓蚀技术需要充分挖掘人工智能和可再生能源的潜力，以满足日益增长的能源需求和环境保护的要求
红井子作业区腐蚀结垢机理及阻垢缓蚀剂研究 王伟华;龙永福;徐艳丽;韩涛;陈世军 【摘要】通过红井子作业区采油及集输系统的水样及结垢腐蚀产物分析、水质配 伍性试验、腐蚀挂片试验等对采油及集输系统结垢、腐蚀问题产生的原因进行了分析。红井子作业区采油及集输系统腐蚀的原因为水质矿化度过高而引起的电化学腐蚀,结垢的主要原因为水质中的Ca2+、Ba2+、Sr2+、SO2-4及重碳酸根离子形 成CaCO3、BaSO4或 SrSO4结垢。根据红井子作业区采油及集输系统腐蚀结垢 机理,针对性开展了防垢防腐药剂研制,研制出新型缓蚀新型阻垢剂 FHZJ。在模拟 水样中,其加量为100mg/L时,可使20#钢片的腐蚀速率由0.082mm/a 降至 0.051mm/a；在 Ba2+离子浓度为650mg/L,SO2-4离子浓度为1250mg/L,其加量为50mg/L时,对硫酸钡的阻垢率达到100%,将新研制的阻垢缓蚀剂在红井子作业区采油及集输系统进行现场应用,压力上升仅为原阻垢剂的13,防垢防腐效果优良。【期刊名称】《长江大学学报（自然版）理工卷》 【年(卷),期】2016(013)016 【总页数】7页(P11-17) 【关键词】腐蚀;结垢;阻垢缓蚀剂 【作者】王伟华;龙永福;徐艳丽;韩涛;陈世军 【作者单位】中石油长庆油田分公司第三采油厂，宁夏银川 750005;中石油长庆 油田分公司第三采油厂，宁夏银川 750005;中石油长庆油田分公司第三采油厂， 宁夏银川 750005;中石油长庆油田分公司第三采油厂，宁夏银川 750005;西安石油大学化学化工学院，陕西西安 710065
【正文语种】中文 【中图分类】TE39 油田进入含水期开发后，由于水的热力学不稳定性和化学不相容性，往往造成油井井筒、地面系统及注水底层的结垢问题，给生产带来极大的危害[1～3]。采油三厂红井子作业区采油及集输系统结垢、腐蚀问题逐渐显现，严重影响正常生产，亟需开展腐蚀结垢机理及防垢防腐技术研究[4,5]。下面，笔者针对红井子作业区采油及集输系的水样总体矿化度较高、硬度大、含有及重碳酸根离子等，结垢物主要为CaCO3、BaSO4或SrSO4，腐蚀物为FeO(OH)的实际，分析了作业区采油及集输系统腐蚀结垢原因，有针对性开展了防垢防腐药剂研制，获得了现场应用阻垢防腐效果良好的新型阻垢剂FHZJ。 1.1 水质分析方法 水质分析方法按SY/T5329-2012《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》和SY/T5523-2006《油气田水分析方法》进行。 1.2 水质配伍性试验 试验选取同一区块，不同油井产出水样按不同配比混合，观察在一定温度放置一定时间后水样外观及用容量法分析成垢阳离子离子含量。若混合水样变浑浊，成垢离子含量降低，则判定水样之间不配伍。 1.3 水样腐蚀性及阻垢缓蚀剂性能评价方法 按照中华人民共和国石油天然气集团企业标准Q/SY126-2014《油田水处理用缓蚀阻垢剂技术规范》进行。 1.4 腐蚀结垢物XRD分析 先将结垢腐蚀物粉碎研磨，再用水和石油醚分别提取出其中的水溶性组分及有机组分，然后用XRD 分析经水和石油醚处理后的干燥结垢腐蚀物化学组成。
完井液用缓蚀剂研究进展 0 引言 随着油气资源开发力度逐渐增大，钻完井液技术得到快速发展，其中完井液在储层的使用是为了降低在钻井、固井或压井、修井等作业中带来的储层损害，进而获得更多的油气产能。现场应用最广泛的完井液为酸性完井液，它能有效地溶解由于在井筒液柱正压差的作用下进入地层的有机物、聚合物以及有害固相，还能疏通油层孔道，为油气资源流入井筒创造条件[1]。酸性完井液最主要的组成为酸液，以盐酸、氢氟酸、隐形酸以及有机酸为主，其他核心处理剂为助排剂、黏土稳定剂、缓蚀剂以及加重剂(无机盐和有机盐)。助排剂的作用是降低酸性完井液的界面张力，有利于降低酸性完井液在岩心孔喉中的返排阻力；黏土稳定剂的作用是降低酸性完井液进入储层深部引起的黏土矿物水化膨胀、运移带来储层伤害；加重剂用来提高酸性完井液的密度，进而平衡地层压力；缓蚀剂为了保护金属设备来延长金属的使用寿命，金属被腐蚀后形成的亚铁离子会进入地层，造成储层伤害。目前，酸性完井液用缓蚀剂的研究众多，而在使用过程中存在一定的局限性(缓蚀效果、环保型、配伍性等)[2]。因此，本文就完井液用缓蚀剂的种类、缓蚀机理以及应用效果进行阐述，以期为后续完井液用缓蚀剂的选择、应用以及缓蚀机理探讨进行技术参考。 1 缓蚀机理研究 在钻完井过程中，酸性环境下给金属的腐蚀破坏是巨大的，不仅延长了钻完井周期，还带来很大的经济损失，严重时会威胁现场工作人员的生命安全。因此，为了提高缓蚀剂的缓蚀效率，先要对其缓蚀作用机理进行深入研究[3]。早在20世纪初，美国科学家就缓蚀剂的缓蚀机理进行了探讨，其缓蚀机理主要分为界面抑制机理、电解双层抑制机理、吸附膜抑制机理及钝化机理，其中吸附膜抑制机理在今后研究甚广，其主要原因为吸附膜抑制机理表明缓蚀剂分子由于苯环、杂环、N、O、S以及P 原子，能有效吸附在金属表面，形成致密的有机油膜，有效隔离腐蚀介质，起到保护金属的目的[4]。该缓蚀剂分子的吸附成膜能力直接影响到缓蚀剂的抗高温性能以及缓蚀性能。目前探讨缓蚀剂的缓蚀行为主要通过化学分析法、电化学方法以及谱学方法。静态失重法属于化学分析法，是评价缓蚀性能最可靠的方法之一，从宏观角度准确地分析缓蚀效果[5]。腐蚀电位、腐蚀电流密度、极化电阻及界面电容属于电化学方法，对缓蚀剂抑制金属腐蚀反应机理进行分析，分析金属的阴极析氢反应以及阳极金属溶解反应的反应能垒。另外，量子化学理论、分子吸附模拟计算等对缓蚀剂分子与金属表面Fe 原子的互相作用力进行分析。 2 缓蚀剂种类 2.1 曼尼希碱型缓蚀剂
缓蚀阻垢剂的作用及使用方法 缓蚀阻垢剂是一种常见的化学品，它可以用于防止金属表面腐 蚀和水垢的形成。它在很多行业中都有广泛的应用，特别是在锅炉、冷却水系统和工业设备中。本文将介绍缓蚀阻垢剂的作用及使用方法，以帮助读者更好地了解和使用这种化学品。 首先，我们来了解一下缓蚀阻垢剂的作用。缓蚀阻垢剂主要有 以下几个方面的作用： 1. 缓蚀作用：缓蚀阻垢剂可以与金属表面发生化学反应，形成 一层保护膜，防止金属腐蚀的发生。这种保护膜可以阻止氧气和水 分进一步接触金属表面，从而减缓腐蚀的速率。缓蚀剂通常包括有 机酸、缓蚀剂配方、缓蚀剂配方和其他化学品。 2. 阻垢作用：缓蚀阻垢剂可以防止水中的盐类或其他沉淀物在 管道或设备表面形成水垢。通过添加缓蚀阻垢剂，可以使沉淀物悬 浮于水中，不会沉积在管道、设备内壁上，从而延长设备的使用寿 命并提高效率。
接下来，我们将了解一下缓蚀阻垢剂的使用方法。在使用缓蚀 阻垢剂之前，需要先根据实际情况选择适合的缓蚀阻垢剂品种。 1. 根据系统类型选择缓蚀阻垢剂：不同的系统需要不同的缓蚀 阻垢剂。例如，锅炉系统需要选择能够抵抗高温和高压的缓蚀阻垢剂，而冷却水系统则需要选择抗腐蚀和抑制水垢形成的产品。因此，在选择缓蚀阻垢剂时，需要根据实际系统类型和运行条件进行合理 选择。 2. 确定投放剂量：根据系统的水质和使用条件，确定适当的缓 蚀阻垢剂投放剂量。一般来说，剂量的选择应该根据水质分析和系 统运行情况来决定，过低的剂量可能无法达到预期的效果，而过高 的剂量可能会导致过度浓缩和浪费。 3. 进行实验室测试和现场试验：在投放缓蚀阻垢剂之前，最好 先进行实验室测试和现场试验，以确保选择的缓蚀阻垢剂能够符合 预期的效果。在实验室中，可以模拟各种条件下的实际运行环境， 测试缓蚀阻垢剂的抗腐蚀性和阻垢性能。
一、【有机膦酸盐阻垢剂的阻垢机理和特点？】 有机膦酸盐的阻垢机理：CaCO3 晶粒吸附有机膦酸盐的分子后，打乱了晶格的排列次序，不易形成CaCO3 的大颗粒结晶。由于表面现象的影响，小晶粒的CaCO3 溶解度较大，因而起 到了阻垢作用。同时，由于CaCO3吸附有机膦酸盐后，CaCO3 晶格内部产生较大的内应力而发生畸变， 从而产生一些较大的非结晶颗粒，这些非结晶颗粒不易成垢，容易形成水渣而被水冲散或冲走。 有机磷酸和聚羧酸羧酸的阻垢和分散机理 （一）有机磷酸的阻垢机理目前有两种说法： 1、晶格畸变论 碳酸钙垢是结晶体，它的成长是按照严格顺序，又带正电荷的Ca2+于带负电荷CO32-相互碰撞才能彼此结合，并按照一定的方向成长。在水中加入有机磷酸时，他们会吸附到碳酸钙晶体的活性增长点上与 Ca2+螯合，抑制了晶格向一定的方向成长，因此使晶格歪曲，长不大，也就是说晶体被有机磷酸表面去活剂的分子所包围而失去活性。这也是产生前述临界值效应的机理。同样这种效应也可以阻止其他晶体的沉淀。 2、增加成垢化合物的溶解度 （二）聚羧酸的阻垢和分散机理 1、增容作用（增大碳酸盐的溶解度） 聚羧酸溶于水后发生电离，生成带负电荷的分子链如： —COOH ﹦—COO --＋H ＋ 这些带负电荷的分子链可与Ca2 ＋形成能溶于水的络合物，使钙离子得以稳定，从而使成 垢化合物的溶解度增加，起到阻垢作用。 2、晶格畸变作用 由于聚羧酸的相对分子量相当大，是线性高分子化合物，他除了一端吸附在CaCO3 晶粒上以外， 其余部分绕道晶粒周围，使其无法增长而变得圆滑。因此晶粒增长受到干扰而歪曲，晶粒边细小，形成的垢层松软极易被水流冲走。 3、静电斥力作用 因为聚羧酸在水中电离成阴离子后有强烈的吸附性，他会吸附到悬浮在水中的一些泥沙、粉尘等杂质的粒子上，使其表面带有相同的负电荷，因而使粒子间相互排斥，呈分散状态悬浮于水中。 二、【极限碳酸盐硬度】理论 由于循环水在运行过程中不断的蒸发和浓缩，促进Ca（HCO 3）2分解成碳酸钙析出。所以 当循环水浓缩到一定程度时，就会发生析出碳酸钙的反应。为了使冷却水系统不结垢，应使循环水中碳酸盐硬度的浓缩现象有所限制。实践证明，对于每种水质都有维持在运行中不结垢的极限碳酸盐硬度H T,如果运行中维持循环水的实际H T 低于此极限值，就不会有水垢生 成。 极限碳酸盐硬度值H T 很难有理论推导算得，因为影响析出碳酸钙过程的因素很多，（不 单纯有碳酸盐并且还有其它溶解盐以及溶解盐含量的多少）而且有些因素的影响程度时无法估算的，如水中有机物就会阻止碳酸钙的析出，但有机物种类不已，因此不同的水质有不同的影响程度。为此，在运行中 H T 的值可有运行经验或通过调试求得；在设计工作中，最好用模拟试验求取。 由上述可知，为了阻止水垢的生成，办法之一是控制好循环水中盐类的浓缩倍率，使其 碳酸盐硬度低于极限碳酸盐硬度，这就是说，控制好冷却系统的排污率，可能做到不结垢。
第一节油田防垢剂 结垢是油田水水质控制中遇到的最严重问题之一。结垢可以发生在地层、井筒或地面的各个部位，有些井和油层由于结垢在井筒炮眼的生产层沉积而过早地废弃；结垢也可以发生在砾石充填层、井下泵、油管管柱、油嘴及储油设备、集输管线、原油加工设备、冷却塔、锅炉和注水及排污管线等设备以及水处理系统的任何部位。结垢会给油田生产带来严重危害：水垢是热的不良导体，水垢的形成大大降低了传热效果；水垢的沉积会引起设备和管线的局部腐蚀，和检多之二等孔而破坏；水垢还会降低水流截面积，增大水流阻力和输送能量增加了清洗费用 影响油田水结垢的因素很多，其中一个重要的因素是油田水的成分及类型。当油田水中含有高浓度的碳酸盐、硫酸盐、氯化物和钡盐时，油田水就有了形成碳酸钙、硫酸钙和硫酸钡水垢的基本化学条件，只要环境条件发生变化，打破了原来水中溶解物质的平衡状态就有可能形成水垢。含有高浓度碳酸氢钙的油田水，在压力降低和温度升高时，碳酸氢钙会分解成二氧化碳并析出碳酸钙。例如在油井开采过程中，压力逐渐降低，油田水中的碳酸氢钙就会不断被分解。如果是在密闭系统，二氧化碳不易扩散逸出，碳酸氢钙在水中仍然处于稳定状态，一般不会产生碳酸钙垢，但在油井中的抽油泵，由于抽吸作用造成脱气现象，因此在油井的泵筒内会发现碳酸钙垢。从油井中采出的液体首先到转油站加温，由于二氧化碳很快逸散，换热器上也会产生严重的碳酸钙垢。
油田水常见的垢型及影响因素 水垢的类型很多，用途不同的工业用水会产生各种不同类型的水垢。油田水中通常只有少数几种水垢。 油田水常见的水垢及影响因素
油田水处理系统常用的防垢剂 防垢剂是指能抑制或阻止水中盐类成垢沉积的化学剂目前在油田水处理中常用的防垢剂主要有含磷的有机缓蚀防垢剂低相对分子质量聚合物和天然高分子化合物防垢剂。 1.有机膦酸盐防垢剂 这类防垢剂在结构上属于有机多元膦酸盐，是于20世纪60年代后期陆续开发、70年代被广泛应用的一类防垢剂。它们是一类非化学当量防垢剂，具有明显的“溶限效应”,当它们与其他水处理药剂复合使用时，又表现出理想的“协同效应” 有机多元膦酸盐防垢剂对许多金属离子如钙、镁、铜、锌等金属的离子具有优异的螯合能力，甚至对这些金属的无机盐类如硫酸铜、碳酸钙等也有较好的活化作用，因此目前国内外大量应用于水处理。它们是目前效果良好、有发展前途的一类水处理药剂。 有机多元膦酸系指分子中有两个或两个以上膦酸基团直接与碳原子相连的有机化合物常见的有机多元膦酸主要是甲叉膦酸型和同碳二磷酸型。这些有机多元膦酸盐都有较好的化学稳定性，基本上不被酸碱破坏，也不易水解能够耐较高的温度，对一些氧化剂也有一定程度的耐氧化能力。这些良好的性能主要由于在结构上碳磷(C一P)直接相连，这种碳磷键比较牢固，而相应的无机聚磷酸盐和磷酸酯在结构上的PO-P键和CO-P键都不如C-P键牢固。 膦酸盐可由三氯化磷、甲醛和氰化铵反应，或由多氨基化合物与甲醛和亚膦酸反应，再用碱中和生成。