【正文】 中文 6400 字 在 飽和 二氧化碳溶液 中 乙氨基咪唑啉衍生物 對 低碳鋼 的緩蝕作 用 用 電化學(xué)阻抗譜技術(shù)和掃描電鏡觀測 吸附在 N80 低碳鋼的 2 十一烷基 1 乙基氨基咪唑啉 （ 2UEI）在CO2 飽和的 3％ NaCl 溶液中 的 腐蝕抑制 行為。研究表明， 抑制劑 2UEI 的腐蝕抑制 效率 隨其 濃度的增加而提高 ， 在 一定 溫度 范圍內(nèi) 抑制效率在溫度和活化腐蝕 隨 抑制劑 2UEI 的 降低 而 增加。 并對 一對金屬表面的化學(xué)吸附 研究了 2UEI抑制腐蝕的 機制。 并對 抑制劑的吸附特性 建立了 近似的 Temkin 等溫線。 發(fā)現(xiàn) 碘離子的存在 會使 2UEI抑制效率提高 。 2021 年 Elsevier 公司版權(quán)所 有。 1． 簡介 碳鋼腐蝕是在石油和天然氣生產(chǎn)和運輸系統(tǒng)的重大問題， 經(jīng)常 造成重大經(jīng)濟損失 。 會造成 管壁的腐蝕破裂 ，結(jié)果常常導(dǎo)致石油和天然氣管道的 失效 。其次是該故障的產(chǎn)品 會引起 環(huán)境 污染 和生態(tài) 破壞而造成 損失。 二氧化碳 腐蝕 碳鋼導(dǎo)致的石油和天然氣管道 故障，低合金鋼腐蝕 的 多數(shù) 是 在井下 的 生產(chǎn) 作業(yè) 時 或是在 地面設(shè)備 設(shè)施的 加工 時發(fā)生的 。二氧化碳的腐蝕機理是一個復(fù)雜的過程，受多種因素和條件 限制 。 其中 的因素 有管道和 腐蝕溶液的成分 ， 以及 其他環(huán)境因素。然而，已取得 研究成果 了解 了 二氧化碳在石油和天然氣行業(yè)中的 的 腐蝕機理，但對其抑制機理的 研究 和必要的抑制過程的動力學(xué)進行量化的 分析 ， 并 提供一適當(dāng)水平的保護，仍然不完整的。 化學(xué)抑制劑的使用已被承認(rèn)為 一種抵抗 CO2腐蝕 的最 實用，最經(jīng)濟 的 方法。 它 通過的抑制分子阻礙作用在金屬的腐蝕速率 來形成 腐蝕性介質(zhì)界面。氮基咪唑啉等有機表面活性劑或它們的鹽類，已被用作在石油和天然氣工業(yè)緩蝕劑，即使沒有一個成功的抑制機理的 理論 。然而，最近 對 咪唑啉在二氧化碳飽和溶液的金屬表面吸附的工作機制上 的 實驗和建模 則為以后的研究指明了道路 。 在這項工作中， 對 2 十一烷基 1 乙基氨基咪唑啉（ 2UEI） 在 二氧化碳飽和的 3％ NaCl溶液 中的 抑制和吸附行為的 調(diào)查采用動電位極化和電化學(xué)阻抗譜（ EIS）技術(shù)以及 SEM 觀察。這項研究是進一步 研究了碘離子合作社對 2 十一烷基 1 乙基氨基咪唑啉抑制效率，迄今為止，沒有在公開文獻中 說明其對 二氧化碳腐蝕影響 的報告 。 2。實驗 。材料制備 實驗進行了使用傳統(tǒng)的三電極與鉑電極箔制成的 500 毫升 組裝電池 和飽和甘汞電極（ SCE）的參比電極。從 N80 碳鋼 母管切削下 鋼板 的 用作測試材料 ，其 具有化學(xué)成分如表 1 所示。鋼板被切割成維 1* 1* 厘米的 試樣 。該 試樣 脫脂 后 在 超聲波水浴約 10 分鐘，空氣干燥 ， 嵌入 安裝在 丙酮 雙組分環(huán)氧樹脂 或 聚氯乙烯 基座上。 銅線焊接 在試樣 的背面作為電 極 。該電極（面積 1 cm2 的） 裸露部分 經(jīng)過 濕的砂紙 或 800粒度 碳化硅磨料 打磨后 用乙醇沖洗，放置 在 內(nèi) 超聲波浴 約 5 分鐘 ，消除可能殘留拋光打磨 顆粒 后 空氣干燥。作為在工作電極的電化學(xué)測試。 表 1 N80 碳鋼的化學(xué)成分。 元素 C S Mn P S Al Cu Nb Ni 成分（ wt％） 測試培養(yǎng)基為 350 毫升常壓飽和二氧化碳?xì)怏w與二氧化碳凈化連續(xù) 3％ NaCl 溶液。出口密封的氣體用 水蒸 氣 。當(dāng)需要時 HCl或碳酸氫鈉，增加了調(diào)整 pH 值。溫度是保持在所有實驗放置在一個恒溫水浴細(xì)胞在177。 1 C。 pH 值監(jiān)測與 PB – 10 結(jié)合 pH 值 /溫度（ ℃ ）米（精度為 177。 ）， 以 兩個 標(biāo)準(zhǔn) 緩沖溶液（ pH 4和 pH 值 7）校準(zhǔn)。電化學(xué)測量了使用 PARSTAT 2273 電化學(xué)測量系統(tǒng) 外接 一臺電腦， 以及用 一個 30 倍景深的 電子掃描顯微鏡 。 掃描電子顯微 鏡 用以 監(jiān)測腐蝕表面的形成并對 腐蝕表面形貌觀察。 。實驗過程 將 工作電極 浸入試液中直至 自腐蝕電位（ 標(biāo)準(zhǔn)電極 ） 穩(wěn)定在 177。 1 毫伏。 接下來 在為 5 mV 信號振幅擾動 100千赫 10 MHz 頻率范圍內(nèi)進行交流阻抗測試。 用 ZsimpWin 軟件 分析阻抗數(shù)據(jù)的 Nyquist 圖 。 獲得了在半圓的直徑 的 Nyquist 圖 電荷轉(zhuǎn)移電阻（ RCT） ，其抑制效率的關(guān)系確定 為 ： 其中 Rct 和 Rct（ inh） 抑制電荷轉(zhuǎn)移電阻 ，分別由 對照試驗 隨機得出。 fmax 為特征頻率 下 獲得極大的半圓，并用 以下 公式計算電容： 進行動電位掃描在恒定 的 pH 值，掃描速度為 mV / s 時，腐蝕電流密度 為 icorr， 由 線性外推塔菲爾曲線段的陰極的腐蝕電位增高（與 SCE）的圖形如前所述 [30 ， 31]。從 而 測 得 icorr 值，抑制效率計算的關(guān)系 如下 ： 其中 iocorr和 icoor是非別在不同電流抑制密度下的隨機對照試驗得出的結(jié)果。 該 試液 和金屬 試樣在每 次掃描后發(fā)生了變化。在另一組實驗，取浸泡 PH4 試液 3 h 后 交流阻抗和極化測量。 圖。 1。 25℃環(huán)境下 N80 碳鋼 在 CO2飽和的 3％ NaCl溶液 抑制劑的情況下浸泡 30 分鐘后 極化曲線 。 3。結(jié)果與討論 。動電位極化測量 圖 .1 顯示了在 25℃和 pH 值在 4 至 6 抑制劑的情況下暴露 30 分鐘后得到 的 極化曲線。觀察到 pH 值增加對陽極反應(yīng)有很少或沒有影響。類似的 現(xiàn)象 已被前人 研究并歸因于 碳酸氫根 離子 在 pH 值增加 時 使 金屬表面 飽和 ，從而抑制了 從金屬晶格離子中 運輸 Fe2 +離子的增加。 然而，在陰極反應(yīng) pH 值減少是由于觀 測中的主要在陰極反應(yīng)所涉及的 物質(zhì)的 濃度的變化。得到的極化曲線參數(shù)見表 2。 介紹了 2UEI 在 25℃和 pH 值 4 時，對三個鮮明的特征進行了觀察，得到了極化曲線（如圖 2）。：該抑制劑的存在大大增加了腐蝕電位（對比 SCE）， 使一個區(qū)域 活性更強 并依賴于抑制劑濃度 轉(zhuǎn)移。 自腐蝕電位（與SCE）的大轉(zhuǎn)移行動表明，該系統(tǒng)抑制劑可能是由于阻塞作用的活性位點 [33]。其次，陽極反應(yīng)在（高于 V）的抑制劑的存在時略有加快。但這種影響可能是由于潛在的腐蝕抑制劑（與 SCE）的較大變化。最后，一 個明顯的效果施加在陰極過程。析氫的極限電流大大減少，表明抑制僅限于氫還原反應(yīng)阻礙。 在 pH = 4 或下，在 pH = 4 或以下，直接還原的 H +離子， 2H++2e=H2是主要反應(yīng)。 特別是在降低二氧化碳分壓 [34]和阻礙這一進程大大減少抑制 了腐蝕反應(yīng)速率。此外，腐蝕電流密度降低到如表 3 所示較低值。 據(jù) 觀察，隨電流密度增加 對抑制劑 分子的濃度顯示抑制作用。極化曲線表明，在抑制劑存在下腐蝕過程 是 陰極控制。應(yīng)該指出的是， 在 參數(shù) 為 （ pH 值 4， 25 C 和 30 分鐘） 條件下腐蝕產(chǎn)物膜的形成是不可能的，或是 腐蝕產(chǎn)物膜在此條件下的生成 非常緩慢。 表 2。 N80 碳鋼在二氧化碳飽和無抑制劑 的 3％ NaCl溶液浸泡 30 分鐘后 電位極化和電化學(xué)阻抗圖譜 。 圖 2。 2UEI pH4 25℃時 N80 碳鋼在 CO2飽和的 3％ NaCl溶液中浸泡 30分鐘 后 的 極化曲線 。 圖。 3 顯 示了 在 pH=4 和 25℃時 對 N80 碳鋼 在 飽和的 二氧化碳的 3％ NaCl溶液 中 到 3 個 小時 的 極化曲線 （ a） 不含 （ b） 含有 80mg/l的 2UEI。 在 到 3 小時 內(nèi)隨時間的增加 ，觀察到 UEI的存在對 陽極和陰極 有兩個 明顯 的影響。陽