酸性介质中吡啶基离子液体对N80钢的缓蚀性能研究
发布时间：2020-12-18 23:04
传统的缓蚀剂在化学酸洗过程中存在溶解度小、毒性大、稳定性差、生物降解性差和成本限制等问题,会给环境和生态带来严重的危害。因此,开发对环境不构成破坏作用的绿色缓蚀剂,已成为缓蚀剂研究的热点。离子液体具有稳定性好、可设计、绿色环保等特点,是环境友好型缓蚀剂的研究热点之一。本研究选择了四种不同的吡啶基离子液体,分别是溴化N-辛基-4-甲基吡啶（O4MePyBr）、溴化N-丁基-4-甲基吡啶（B4MePyBr）、N-丁基-4-甲基吡啶四氟硼酸盐（B4MePyBF4）、N-丁基-4-甲基吡啶六氟磷酸盐（B4MePyPF6）以及传统的硫酸二甲酯吡啶季铵盐缓蚀剂,通过电化学测试、失重实验、扫描电镜测试、原子力显微镜和量子化学计算等方法系统研究了在298K下,它们对N80钢在1M HCl溶液中的缓蚀行为。相关研究内容和结论如下:（1）交流阻抗谱结果表明,随着缓蚀剂添加量的增加,电极的电荷传递电阻Rct增大,双电层电容Cdl反而减小,缓蚀效率增大。越来越多的缓蚀剂分子取代了水分子在电极表面的吸附,使电荷传递的阻力逐渐...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
缓蚀剂电化学机理图[9]
西安建筑科技大学硕士学位论文3由图可知，加入阳极型缓蚀剂后，阳极极化曲线发生了改变，腐蚀电位正移，腐蚀电流由Ic减小到Ic’，而阴极极化曲线几乎没有改变。加入阴极型缓蚀剂后，阴极极化曲线发生了改变，腐蚀电位负移，腐蚀电流由Ic减小到Ic’，而阳极极化曲线不受影响。加入混合型缓蚀剂后，两条极化曲线都向低电流密度方向移动，腐蚀电流均会有不同程度减小，但腐蚀电位几乎不变或仅发生极小的变化[9-12]。（2）物理化学机理缓蚀剂对腐蚀电极过程的抑制，是缓蚀剂单独作用或缓蚀剂与电解质共同作用于金属表面，使金属表面发生变化的结果，主要表现为氧化膜或沉淀膜的吸附。从物理化学角度出发，缓蚀剂又可分为氧化膜型缓蚀剂、沉淀膜型缓蚀剂和吸附膜型缓蚀剂三种。图1.2是三类缓蚀剂保护膜的示意图。图1.2三类缓蚀剂保护膜的示意图[13]Fig.1.2Schematicofthreetypesofcorrosioninhibitorprotectivefilm[13]氧化膜型缓蚀剂会在金属表面产生钝态的氧化薄膜，使得金属离子化过程受阻。此类缓蚀剂缓蚀效率很高，性能很好，已经得到广泛的应用。但如果用量不足会加速腐蚀。沉淀膜型缓蚀剂会在金属表面形成沉淀膜，厚度一般超过氧化膜型缓蚀剂的钝化膜。并与腐蚀介质中的离子产生作用，从而抑制金属的腐蚀。主要分为水中离子型和金属离子型。吸附膜型缓蚀剂能吸附在金属表面，且一般吸附性能良好，通过改变金属表面的性质来抑制金属的腐蚀。这类缓蚀剂分子通常由非极性基团和极性基团组成，酸性介质中往往更多地采用这类缓蚀剂[4,13,14]。1.1.3缓蚀剂的研究进展缓蚀剂的研究到应用是一个不断发展的过程，金属酸洗及酸洗缓蚀剂是最早开始被广泛研究的，世界上第一个缓蚀剂专利就是利用糖浆和植物油混合物作为
西安建筑科技大学硕士学位论文112实验材料与方法2.1实验材料与仪器2.1.1实验材料与试剂本实验选用广泛应用于油气田开采中的N80钢，试样由石油管工程技术研究院提供。其金相组织图和化学成分分别如图2.1和表2.1所示。图2.1N80钢金相组织图Fig.2.1N80steelmetallographicstructure由金相组织图可知，N80钢是回火索氏体组织结构，它的形成是将淬火钢在450~600℃进行回火所得到的索氏体，也是马氏体的一种回火组织。具有良好的韧性和塑性，同时具有较高的强度，因此具有良好的综合力学性能[48,49]。表2.1N80钢化学成分组成（wt%）Tab.2.1ChemicalcompositionofN80steel(wt%)CMnNiCrSPVTiCuFe0.301.280.0380.110.00370.0150.00510.00180.078余量本实验所需用的主要化学试剂如表2.2所示，均为AR规格。表2.2实验所用主要化学试剂Tab.2.2Themainchemicalreagentsusedintheexperiment药品名称药品规格生产厂家HClAR国药集团化学试剂有限公司无水乙醇AR成都科隆化学品有限公司丙酮AR成都科隆化学品有限公司
【参考文献】：
期刊论文
[1]冬青树叶提取液在1 mol/L盐酸介质中对Q235钢的缓蚀性能[J]. 刘子涵,王兴平,盛耀权,李宇春,何壮. 材料保护. 2019(06)
[2]含芳香结构聚天冬氨酸衍生物的合成及缓蚀性能研究[J]. 柴春晓,徐燕华,杨星,张盼盼,赵梦琪,许英,张磊. 化学研究. 2018(06)
[3]钒电解液V(Ⅲ)离子结构与电化学活性关系探讨[J]. 徐杰,范川林,杨海涛,朱庆山. 钢铁钒钛. 2018(01)
[4]循环冷却水处理技术进展[J]. 吴小清. 化工管理. 2017(13)
[5][HMIM]BF4对盐酸中A3和HP13Cr钢的缓蚀行为[J]. 薛娟琴,胡波,唐长斌,于丽花,张耀. 材料保护. 2017(02)
[6]加替沙星在3%HCl介质中对碳钢的缓蚀作用[J]. 吴锋景,夏靖,刘小娟,翟文奎,袁祥,姚俊合,肖鑫. 腐蚀科学与防护技术. 2016(06)
[7]新型抗温抗酸含磺酸基咪唑啉缓蚀剂的合成及其性能[J]. 余宗学,梁灵,何毅,李飞,陈映晓,马静. 材料保护. 2015(05)
[8]离子液体催化甘油和尿素合成甘油碳酸酯（英文）[J]. 陈娟娟,王畅,董彬,冷文光,黄军,格日乐,高艳安. 催化学报. 2015(03)
[9]淬火介质与淬火加热保温时间对45钢硬度及组织的影响[J]. 朱晓东,孙艳. 成都大学学报(自然科学版). 2013(04)
[10]离子液体在烯烃环氧化反应中的应用[J]. 张中军,桂建舟. 石化技术与应用. 2012(04)
博士论文
[1]酸性介质中咪唑基离子液体对碳钢的缓蚀性能研究[D]. 郑兴文.重庆大学 2015
硕士论文
[1]咪唑基离子液体对0.5M硫酸溶液中X65钢的缓蚀性能研究[D]. 陈南西.重庆大学 2017
[2]电沉积二氧化硅薄膜的硅烷修饰及其在有机涂层体系中的应用[D]. 金小寒.浙江大学 2014
[3]新型离子液体的缓蚀性能研究[D]. 冷菁.南京理工大学 2012
[4]L-半胱氨酸衍生物的合成及其缓蚀性能与分子构效关系的研究[D]. 曹林华.南京理工大学 2010
[5]离子液体/金属界面结构的电化学及表面增强拉曼光谱研究[D]. 牛天超.苏州大学 2009
[6]南一站采出液破乳剂筛选及回注水处理研究[D]. 邵倩.中国石油大学 2009
[7]烷基咪唑类离子液体的合成及在染料敏化太阳电池中的应用[D]. 葛茜.合肥工业大学 2009
[8]离子液体[BMIM]PF6的合成及其在汽油脱硫中的应用[D]. 任彩霞.西北大学 2008
[9]抗CO2腐蚀双咪唑啉缓蚀剂的合成及其缓蚀性能研究[D]. 周小虎.西南石油大学 2006
本文编号：2924758
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
缓蚀剂电化学机理图[9]
西安建筑科技大学硕士学位论文3由图可知，加入阳极型缓蚀剂后，阳极极化曲线发生了改变，腐蚀电位正移，腐蚀电流由Ic减小到Ic’，而阴极极化曲线几乎没有改变。加入阴极型缓蚀剂后，阴极极化曲线发生了改变，腐蚀电位负移，腐蚀电流由Ic减小到Ic’，而阳极极化曲线不受影响。加入混合型缓蚀剂后，两条极化曲线都向低电流密度方向移动，腐蚀电流均会有不同程度减小，但腐蚀电位几乎不变或仅发生极小的变化[9-12]。（2）物理化学机理缓蚀剂对腐蚀电极过程的抑制，是缓蚀剂单独作用或缓蚀剂与电解质共同作用于金属表面，使金属表面发生变化的结果，主要表现为氧化膜或沉淀膜的吸附。从物理化学角度出发，缓蚀剂又可分为氧化膜型缓蚀剂、沉淀膜型缓蚀剂和吸附膜型缓蚀剂三种。图1.2是三类缓蚀剂保护膜的示意图。图1.2三类缓蚀剂保护膜的示意图[13]Fig.1.2Schematicofthreetypesofcorrosioninhibitorprotectivefilm[13]氧化膜型缓蚀剂会在金属表面产生钝态的氧化薄膜，使得金属离子化过程受阻。此类缓蚀剂缓蚀效率很高，性能很好，已经得到广泛的应用。但如果用量不足会加速腐蚀。沉淀膜型缓蚀剂会在金属表面形成沉淀膜，厚度一般超过氧化膜型缓蚀剂的钝化膜。并与腐蚀介质中的离子产生作用，从而抑制金属的腐蚀。主要分为水中离子型和金属离子型。吸附膜型缓蚀剂能吸附在金属表面，且一般吸附性能良好，通过改变金属表面的性质来抑制金属的腐蚀。这类缓蚀剂分子通常由非极性基团和极性基团组成，酸性介质中往往更多地采用这类缓蚀剂[4,13,14]。1.1.3缓蚀剂的研究进展缓蚀剂的研究到应用是一个不断发展的过程，金属酸洗及酸洗缓蚀剂是最早开始被广泛研究的，世界上第一个缓蚀剂专利就是利用糖浆和植物油混合物作为
西安建筑科技大学硕士学位论文112实验材料与方法2.1实验材料与仪器2.1.1实验材料与试剂本实验选用广泛应用于油气田开采中的N80钢，试样由石油管工程技术研究院提供。其金相组织图和化学成分分别如图2.1和表2.1所示。图2.1N80钢金相组织图Fig.2.1N80steelmetallographicstructure由金相组织图可知，N80钢是回火索氏体组织结构，它的形成是将淬火钢在450~600℃进行回火所得到的索氏体，也是马氏体的一种回火组织。具有良好的韧性和塑性，同时具有较高的强度，因此具有良好的综合力学性能[48,49]。表2.1N80钢化学成分组成（wt%）Tab.2.1ChemicalcompositionofN80steel(wt%)CMnNiCrSPVTiCuFe0.301.280.0380.110.00370.0150.00510.00180.078余量本实验所需用的主要化学试剂如表2.2所示，均为AR规格。表2.2实验所用主要化学试剂Tab.2.2Themainchemicalreagentsusedintheexperiment药品名称药品规格生产厂家HClAR国药集团化学试剂有限公司无水乙醇AR成都科隆化学品有限公司丙酮AR成都科隆化学品有限公司
【参考文献】：
期刊论文
[1]冬青树叶提取液在1 mol/L盐酸介质中对Q235钢的缓蚀性能[J]. 刘子涵,王兴平,盛耀权,李宇春,何壮. 材料保护. 2019(06)
[2]含芳香结构聚天冬氨酸衍生物的合成及缓蚀性能研究[J]. 柴春晓,徐燕华,杨星,张盼盼,赵梦琪,许英,张磊. 化学研究. 2018(06)
[3]钒电解液V(Ⅲ)离子结构与电化学活性关系探讨[J]. 徐杰,范川林,杨海涛,朱庆山. 钢铁钒钛. 2018(01)
[4]循环冷却水处理技术进展[J]. 吴小清. 化工管理. 2017(13)
[5][HMIM]BF4对盐酸中A3和HP13Cr钢的缓蚀行为[J]. 薛娟琴,胡波,唐长斌,于丽花,张耀. 材料保护. 2017(02)
[6]加替沙星在3%HCl介质中对碳钢的缓蚀作用[J]. 吴锋景,夏靖,刘小娟,翟文奎,袁祥,姚俊合,肖鑫. 腐蚀科学与防护技术. 2016(06)
[7]新型抗温抗酸含磺酸基咪唑啉缓蚀剂的合成及其性能[J]. 余宗学,梁灵,何毅,李飞,陈映晓,马静. 材料保护. 2015(05)
[8]离子液体催化甘油和尿素合成甘油碳酸酯（英文）[J]. 陈娟娟,王畅,董彬,冷文光,黄军,格日乐,高艳安. 催化学报. 2015(03)
[9]淬火介质与淬火加热保温时间对45钢硬度及组织的影响[J]. 朱晓东,孙艳. 成都大学学报(自然科学版). 2013(04)
[10]离子液体在烯烃环氧化反应中的应用[J]. 张中军,桂建舟. 石化技术与应用. 2012(04)
博士论文
[1]酸性介质中咪唑基离子液体对碳钢的缓蚀性能研究[D]. 郑兴文.重庆大学 2015
硕士论文
[1]咪唑基离子液体对0.5M硫酸溶液中X65钢的缓蚀性能研究[D]. 陈南西.重庆大学 2017
[2]电沉积二氧化硅薄膜的硅烷修饰及其在有机涂层体系中的应用[D]. 金小寒.浙江大学 2014
[3]新型离子液体的缓蚀性能研究[D]. 冷菁.南京理工大学 2012
[4]L-半胱氨酸衍生物的合成及其缓蚀性能与分子构效关系的研究[D]. 曹林华.南京理工大学 2010
[5]离子液体/金属界面结构的电化学及表面增强拉曼光谱研究[D]. 牛天超.苏州大学 2009
[6]南一站采出液破乳剂筛选及回注水处理研究[D]. 邵倩.中国石油大学 2009
[7]烷基咪唑类离子液体的合成及在染料敏化太阳电池中的应用[D]. 葛茜.合肥工业大学 2009
[8]离子液体[BMIM]PF6的合成及其在汽油脱硫中的应用[D]. 任彩霞.西北大学 2008
[9]抗CO2腐蚀双咪唑啉缓蚀剂的合成及其缓蚀性能研究[D]. 周小虎.西南石油大学 2006
本文编号：2924758
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