缓蚀剂培训教材.ppt

缓蚀剂培训教材采技服油田化学技术公司 目录 1 前言2 什么叫缓蚀剂3 缓蚀剂的分类4 缓蚀剂的选择5 油田常用缓蚀剂6 我公司在缓蚀剂方面的研究7 我公司在防腐方面的措施 前言 油田污水中含有溶解氧 硫化氢和二氧化碳等腐蚀性气体 它们对污水处理及回注系统的金属管线和设备有着严重的腐蚀性 控制油田水腐蚀的方法有多种 大致上有如下几种方法 设备合理选材或改变材料的组成 如采用耐蚀合金及非金属材料或采用内涂层等来减缓或防止腐蚀 改变介质状况 如改变水的PH值或除去水中的有害溶解气体来减缓金属腐蚀 采用阴极保护 应用电化学原理使足够量的电流通过浸入水中的金属以阻止腐蚀 添加缓蚀剂 即在油田水中投加能抑制金属腐蚀的化学药剂 以达到减缓腐蚀的目的 后三种方法是油田中经常采用的方法 什么叫缓蚀剂 缓蚀剂 是指添加到腐蚀介质中能有效地抑制或延缓金属腐蚀速率的化学剂 常用缓蚀率来衡量缓蚀剂的防腐效果 缓蚀率的测定方法是分别测出空白试样与加入缓蚀剂试样的腐蚀速度 腐蚀率 空白试样的腐蚀速度 加入缓蚀剂试样的腐蚀速度 空白试样的腐蚀速度 100 缓蚀剂的分类 按缓蚀剂在金属表面形成保护膜的类型来分类 钝化膜型缓蚀剂沉淀膜型缓蚀剂吸附膜型缓蚀剂 钝化膜型缓蚀剂 也称为氧化膜型缓蚀剂 例如铬酸盐 亚硝酸盐 钼酸盐 钨酸盐等 它们的作用是使二价铁氧化成三价铁 即在金属表面上形成一层氧化物膜 这种膜非常致密 可牢固地吸附在金属表面上 使金属表面钝化 阻止了进一步的腐蚀发生 如铬酸盐可在金属表面发生下列反应 CrO42 3Fe OH 2 4H2OCr OH 3 Fe OH 3 2OH 2Cr OH 3Cr2O3 3H2O2Fe OH 3Fe2O3 3H2O这些氧化物在钢铁表面形成铁 氧化铁 铬氧化铁的钝化膜控制钢铁腐蚀 这种膜可与金属表面直接结合 因此十分牢固 但是 如果这种缓蚀剂的加入量不足以使金属表面全部钝化 则腐蚀会集中发生在未钝化的部位 造成严重的局部腐蚀 属于这类缓蚀剂的还有亚硝酸盐 钨酸盐 钒酸盐 硒酸盐 锑酸盐 乙酸盐 苯甲酸盐 甲基苯甲酸盐 水杨酸盐等 沉淀膜型缓蚀剂 这类缓蚀剂能与水中某种离子或腐蚀下来的金属离子形成难溶的沉淀物 并在金属表面沉淀成膜 这种膜将金属与腐蚀介质隔开 从而阻止了金属的进一步腐蚀 例如磷酸盐和硅酸盐等 都属于沉淀膜型缓蚀剂 但是这类缓蚀剂形成的膜没有与金属表面直接结合 因此附着程度不如钝化膜 而且不够致密 往往是多孔疏松的膜 故缓蚀效果不如钝化膜型缓蚀剂 例如 硅酸钠可在阳极表面上与腐蚀产物Fe2 反应 形成硅酸铁沉淀膜而起缓蚀作用 Fe2 NaO mSiO2FeO mSiO2 2Na 硫酸锌可在阴极表面上与电池反应所产生的OH 反应 形成氢氧化锌沉淀膜起缓蚀作用 Zn2 2OH Zn OH 2氢氧化钠 碳酸钠 磷酸二氢钠 磷酸氢二钠 磷酸三钠 六偏磷酸钠 三聚磷酸钠 葡萄糖酸钠 次氮基三亚甲基膦酸钠 乙二胺四亚甲基膦酸钠 次乙基羟基二膦酸钠都属这类缓蚀剂 从一些氧化膜型和沉淀膜型缓蚀剂浓度与钢铁腐蚀速率关系可以看到 超过一定浓度 这些缓蚀剂都有缓蚀作用 但在浓度不足时 有些缓蚀剂反而加快腐蚀 这是由于在阳极表面上产生了局部腐蚀引起的 考虑到完整的被膜 氧化膜 沉淀膜 在缓蚀中的重要作用 因此在开始使用缓蚀剂时应用10 30倍正常使用浓度的缓蚀剂对金属表面进行预膜处理 然后再将缓蚀剂恢复到正常浓度使用 吸附膜型缓蚀剂 吸附膜型缓蚀剂是当前应用最为广泛的一类缓蚀剂 它们都是有机化合物 分子中含有氧 氮和 或 硫 磷等元素 这些元素最外层均有未共用电子对 它们可与金属原子的空轨道形成配位吸附 而缓蚀剂分子中的非极性基团起到对金属表面的屏蔽作用 从而在金属表面形成一层疏水膜 使腐蚀介质与金属表面隔开 达到抑制腐蚀的目的 下面是一些吸附膜型缓蚀剂 烷基三甲基氯化铵 烷基氯化吡啶 1 聚氨乙基 2 烷基咪唑啉 聚氧乙烯基胺 聚氧乙烯酰胺 聚氧乙烯松香胺 目前油田注水系统中使用的缓蚀剂主要使吸附膜型有机缓蚀剂 该类缓蚀剂具有许多优点 缓蚀效果较好 投加剂量较低 使用成本比较便宜 既有缓蚀作用又有杀菌作用 如咪唑啉等 具有降低表面张力的作用 有利于将水注入地层而提高注水速度 具有分散作用 如季铵盐等 可以防止一些沉积物对地层的堵塞 有机缓蚀剂比无机缓蚀剂毒性小 因而环境限制较小 缓蚀剂的选择 缓蚀剂的种类很多 用途各异 必须根据腐蚀介质的具体情况 查清腐蚀因素和机理 通过试验找出具有针对性的缓蚀剂 才能受到较好效果 选择缓蚀剂必须遵循以下几点 1 确定腐蚀的原因对于油田生产系统 积输系统 油气处理系统 污水处理及注水系统 腐蚀的主要原因不外乎 PH值 含盐量 H2S CO2 O2 细菌等 但必须找出腐蚀的主要原因 测定各气体的溶解量 分析腐蚀介质的离子组成 腐蚀产物 对于抑制H2S腐蚀可选用吡啶类和脂肪胺类吸附型腐蚀剂 防止CO2腐蚀可用咪唑类缓蚀剂 2 进行室内评价根据腐蚀原因准备几种缓蚀剂 现在室内评选缓蚀率高的缓蚀剂及其用量 然后再在现场应用 室内评价一般采用挂片试验法 缓蚀剂的选择 3 现场试验确定缓蚀剂用量和加药方式设立腐蚀监测点 随时挂片监测腐蚀速度 以便调整 改进缓蚀剂品种 加药量和加药方式 4 进行经济指标比较对缓蚀剂的用量 价格 毒性及缓蚀率进行全面分析 选择相对缓蚀率较高 成本较低 对环境污染轻的缓蚀剂品种 油田常用缓蚀剂 用于污水处理系统的缓蚀剂品种繁多 来源复杂 缓蚀效果差异也较大 对于油田污水处理系统防腐效果较好的缓蚀剂有含氮的有机化合物 脂肪胺及其盐类 酰胺及咪唑啉类等 下面是油田污水处理 注水 系统常用的缓蚀剂 伯胺类仲胺类二胺类聚胺类酰胺类季铵盐类咪唑啉类 由于除氧剂可以通过除去水中溶解氧而起缓蚀作用 杀菌剂可通过抑制水中硫酸盐还原菌的繁殖而起缓蚀作用 因此 在某种意义上 这些化学剂都可看做缓蚀剂 污水缓蚀剂通常也是复配使用的 如磷酸盐与锌盐复配 重铬酸盐与锌盐复配 钼酸盐与锌盐复配 钼酸盐与有机膦酸盐复配 重铬酸盐与聚氧乙烯松香胺复配 硫脲与聚氧乙烯松香胺复配 硫氰酸铵与肉桂醛复配 钼酸盐 锌盐与葡萄糖酸盐复配等 国内外各油田都将注水系统设计成闭式系统 使注入水中的氧含量降低 再辅以Na2SO3等除氧剂 可使水中的溶解氧降低至0 02 0 05mg L 这样就使油田污水的腐蚀类型从主要是腐蚀转化成弱酸性的环境腐蚀 主要是H2S和CO2的腐蚀 然后再使用缓蚀剂进行防腐 我公司在缓蚀剂方面的研究 我公司在防腐方面的研究工作 目前 海上各油气田不同程度的存在腐蚀问题 我公司也调动资源 积极做此方面的研究工作 成立专业的项目组 1 通过现场悬挂挂片 利用挂片失重法 判断腐蚀的形态 2 使用沈阳中科院研究所的腐蚀率在线测定仪 利用ER电极电阻法测定腐蚀情