X系列鋼材在Na2S介質(zhì)中的緩蝕劑研究.pdf

1、本文概述了天然氣管道的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，分析了天然氣管道內(nèi)腐蝕的原因，綜述了解決天然氣管道腐蝕的主要方法和途徑。在此基礎上，本文在實驗室規(guī)模上模擬含硫天然氣對其管道的腐蝕與防腐，研究硫化鈉對 X系列鋼材的腐蝕，不僅考察含硫介質(zhì)對 X系列鋼材的腐蝕性質(zhì)的影響，而且篩選出了四種緩蝕劑，以防治硫介質(zhì)對X系列鋼材的腐蝕，同時將重點考察緩蝕機理。
　　本文以西氣東輸工程的天然氣管線鋼為研究背景材料，首次將四種X系列鋼材（X56、X6

2、0、X70、X80）進行對比研究，通過極化曲線和電化學阻抗譜法等電化學測試方法研究了不同Na2S濃度、不同溫度、不同浸泡時間和一定量氯離子等因素對四種鋼材腐蝕性能的影響，并對四種鋼材進行了對比分析。不僅給出了不同型號X型鋼材間的腐蝕性質(zhì)的區(qū)別，同時還對幾種影響腐蝕反應的因素進行了討論?，F(xiàn)總結(jié)如下：
　　X系列鋼材在不同Na2S濃度介質(zhì)中、不同溫度以及不同浸泡時間下，均隨著Na2S濃度的增加，溫度的增加以及浸泡時間的增加，自腐蝕電位

3、負移，腐蝕加劇。用氮氣排除氧氣后的X80鋼的自腐蝕電流也遠小于沒排氧的自腐蝕電流。這說明在Na2S溶液中，氧氣參與了反應，鐵離子失去的電子被氧氣所獲得。氧氣的存在，加速了 X系列鋼材的腐蝕。但是，在實驗所取的濃度下，一定量的氯離子加入，反而導致了X系列鋼材的腐蝕受到抑制。
　　在對X系列鋼材的對比研究中發(fā)現(xiàn)，無論是改變Na2S濃度、改變溫度、改變浸泡時間還是添加一定量的氯離子，X系列鋼材均呈現(xiàn)出一定的規(guī)律，即材料抗腐蝕能力與鋼材的

4、級別數(shù)呈正比，其抗腐蝕能力為X80>X70>X60>X56。
　　再者，X70和X80鋼的腐蝕情況相接近，X56和X60鋼的腐蝕情況相接近，而X70和X80鋼的抗腐蝕能力遠遠優(yōu)于X56和X60鋼。
　　目前，選用無毒環(huán)保型的緩蝕劑已經(jīng)成為當今緩蝕劑科學的發(fā)展趨勢。
　　本文運用失重法、極化曲線法和電化學阻抗譜法首次將苯并咪唑、2-氨基苯并噻唑、2-巰基苯并噻唑和硅酸鈉4種緩蝕劑的緩蝕效果進行了對比測試，同時通過吸附模型

5、的建立等理論分析，研究了上述4種緩蝕劑對 X65和X80鋼材在0.5mol/LNa2S溶液中的緩蝕機理。不同緩蝕劑對X系列鋼材緩蝕效果的對比性研究報道甚少，因此，這也是本章實驗的創(chuàng)新點之一?，F(xiàn)總結(jié)如下：
　　苯并咪唑和2-氨基苯并噻唑在0.5mol/LNa2S溶液中均對X65和X80鋼有較好的緩蝕效果。同時，X65和X80鋼均在同一濃度下緩蝕效率達到最高，且緩蝕規(guī)律都是一致的。苯并咪唑、2-氨基苯并噻唑、2-巰基苯并噻唑和硅酸鈉均

6、屬于復合型緩蝕劑。在X65和X80鋼表面的吸附均符合Langmiur吸附等溫模型。且吸附自由能DGo的絕對值均介于20～40之間。說明這些緩蝕劑分子在X65和X80鋼表面的吸附是化學吸附和物理吸附共同作用的結(jié)果。
　　對比四種緩蝕劑發(fā)現(xiàn)：就三種有機緩蝕劑對 X65鋼的作用來看，緩蝕效果為2-巰基苯并噻唑>2-氨基苯并噻唑>苯并咪唑。對X65鋼的腐蝕速率為2-巰基苯并噻唑<2-氨基苯并噻唑<苯并咪唑。就緩蝕劑的用量來講，2-巰基苯并

7、噻唑仍然是以最少的用量達到最佳的緩蝕效果，其用量關系為2-巰基苯并噻唑<2-氨基苯并噻唑<苯并咪唑<硅酸鈉。
　　△G可以反映出緩蝕劑在鋼材表面的吸附程度和趨勢，其△G值越負越有利于吸附，四種緩蝕劑的△G值關系為2-巰基苯并噻唑<2-氨基苯并噻唑<苯并咪唑<硅酸鈉，這與前面的緩蝕效果的關系相一致，因此，不難發(fā)現(xiàn)，緩蝕劑吸附的形式可以影響其緩蝕效果。且具有決定性作用的應該是S原子。對于X系列鋼材來講，選用含有S原子的有機緩蝕劑效果較