盐酸酸洗缓蚀抑雾剂的研究进展
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一种新型酸洗缓蚀剂的应用研究现状及未来发展趋势摘要:利用电化学测试技术研究了一种新型酸洗缓蚀剂,即2,5-二氯苯乙酮-O-1-(1,3,4-三氮唑)亚甲基肟在l mol/L HCl介质中对碳钢的缓蚀作用和吸附行为。
结果表明:合成的三唑类化合物是一种性能优异的缓蚀剂。
从而也从大方向上把握了未来酸洗缓蚀剂的发展趋势。
关键词:三唑化合物;缓蚀剂;电化学实验;热力设备1.前言酸洗广泛应用于各个工业部门中的换热设备、传热设备和冷却设备等的水垢清洗,特别是电力部门的热力设备(如锅炉)的酸洗尤其重要。
从社会经济的角度来看,可减少因污垢带来的燃料耗费;从环境保护的角度来看,减少了燃料废气和大气污染【1】;从安全角度来看,锅炉和换热器等热力设备在使用过程中逐渐形成各类污垢,而这些污垢导热不良致使炉管局部温度升高,降低了钢材的强度,常常发生爆管事故,影响锅炉运行。
因此酸洗对于电厂的锅炉运行起着非常重要的作用。
酸洗常用的酸有盐酸、硫酸、磷酸、氢氟酸、氨基磺酸等无机酸,和柠檬酸、EDTA 等有机酸。
但由于酸对金属设备均有腐蚀作用,尤其无机酸的腐蚀更为严重,同时所放出的氢会向金属内部扩散,使被洗设备发生氢脆。
各种酸对铁的溶解能力由大到小如表1 所示。
另外所析出的大量的酸性气体,会使劳动条件恶化。
由于强酸的腐蚀性,酸洗过程常出现“过蚀”的现象,即清洗过程中不仅清除了金属表面的锈蚀和污垢,同时也将部分金属基材一并清洗掉。
因此,酸洗过程既造成金属材料、酸洗液的极大浪费,同时还产生大量的酸洗废液,造成严重的环境污染。
因此在酸洗时要加入缓蚀剂,以抑制金属在酸性介质中的腐蚀,减少酸的使用量,提高酸洗效果,延长热力设备的使用寿命。
酸洗时不仅要考虑酸的溶铁能力,还应考虑垢成分、金属材质、废液处理方法等因素【2】。
故选择一种质量好的缓蚀剂是酸洗的重要环节,而了解各类缓蚀剂的缓蚀性能可以更好的进行防腐工作。
1.1 酸洗缓蚀剂的发展历史关于酸性介质缓蚀剂的研究报道很多,根据有关文献记录,酸洗缓蚀剂第一个专利是1860年英国公布用糖浆及植物油的混合物作为酸洗铁板时的缓蚀剂。
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。
缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向1 缓蚀剂概述在美国材料与实验协会《关于腐蚀和腐蚀试验术语的标准定义》中,缓蚀剂是“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”。
缓浊剂是具有抑制金属锈蚀性质的一类无机物质和有机物质的总称。
某些有机物质,被有效地吸附在金属的表面上,从而明显地影响表面的电化学行为。
其作用机理有抑制表面的阳极反应和抑制阴极反应两种,结果都是使腐蚀电流降低。
缓蚀剂的作用不仅如此,它作为金属的溶解抑制剂还有许多实用价值。
如用在化学研磨、电解研磨、电镀和电解冶炼中的阳极解、刻蚀等。
总之,在同时发生金属溶解的工业方面,或县为了抑制过度溶解或是为了防止局部浸蚀使之均匀溶解。
缓蚀剂都起着重要的作用。
另外,电镀中的整平剂,从其本来的定义备不属于缓蚀剂的范畴;但是,其作用机理(吸附)和缓蚀剂的机理类似。
具有整平作用的物质,同时有效地作为该金属的缓蚀剂的情况也是常的。
下图给出了有无缓蚀剂的不同效果:图1 缓蚀剂的效果2 不同类型的缓蚀剂及其作用原理2.1 阳极型缓蚀剂及其作用原理阳极型缓蚀剂也称阳极抑制型缓蚀剂,主要是抑制阳极过程而使腐蚀速度减缓。
如中性介质中的亚硝酸盐、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸钠等,它们能增加阳极极化,从而使腐蚀电位正移。
通常是缓蚀剂的阴离子移向金属阳极使金属钝化。
该类缓蚀剂属于“危险型”缓蚀剂,用量不足会加快腐蚀。
作用过程:(a)具有强氧化作用的缓蚀剂,使金属钝化(亚硝酸钠,高铬酸等);(b)具有阴极去极化性的钝化剂,在阴极被还原,加大阴极电流,使体系的氧化还原电位向正方移动,超过钝化电位,而使腐蚀电流达到很低的值。
(亚硝酸盐、硝酸盐与高价金属盐属于此类;铬酸盐、磷酸盐、钼酸盐、钨酸盐等在酸性溶液中也属于此类。
)图2 阳极型缓蚀剂作用原理2.2 阴极型缓蚀剂及其作用原理阴极型缓蚀剂也称阴极型抑制,其主要包括:酸式碳酸钙、聚磷酸盐、硫酸锌、砷离子、锑离子等,能使阴极过程减慢,增大酸性溶液中氢析出的过电位,使腐蚀电位向负移动。