【文章內容簡介】 （ 5） HCO3－ ＋ H＋ e－ =H2＋ CO32－ （ 6） 然而， Ougndele 的機理只適用于在堿性條件之下，對于酸性則不合適。但是對于 De Daard 和 Milliams 他倆的理論機理僅僅只是一種理論上的假設。最近的 Crolet 等人 [7]提出了的反應可能是到目前為止最合適的機理。根據文獻 [7]，我們可以知道，鐵在 CO2腐蝕環(huán)境中的陽極溶解趨勢，在不同的酸堿值下，這個過程就會有不一致的 RDS。我們很容易得出這樣一個結論：溶液之中的 CO2的濃度以及已經溶解的 CO2擴散到鋼鐵表面的 第 2章 腐蝕、緩蝕劑的基本理論知識 5 速率對我們這個反應和腐蝕速率有著很大的影響，并且溶液中的每一種溶解物對陰極反應都有著很重大的影響 [8]。 CO2 腐蝕的影響因素 影響 CO2 腐蝕的因素有很多，但是在常規(guī) CO2 分壓且無大量 H2S 的條件下影響其腐蝕的因素有： （ 1）， 介質中 H2O 含量對 CO2腐蝕的影響 無論在氣相還是在液相中 ,水對于試樣表面的 侵濕作用一般都是導致最后 CO2 腐蝕發(fā)生的最主要的原因和因素。一般我們會得出一個結論： CO2的腐蝕速度會隨著試樣表面的含水量的增加，而出現上升的趨勢。一般呢，也會出現一個最大的增幅峰值，那是在含水率達到 45%的時候， CO2的腐蝕性會增加到最大的幅值。我們抽油泵抽出來的 油水混合介質，在注采井中會慢慢地形成乳化液，因此一些學者就會提出這樣一個結論：形成一個判據，以 30%的含水量作為是否會發(fā)生 CO2腐蝕的一個理論上的行為判據。當然，這個也是有一定的條件的，這與油的成分有關。 [9] （ 2）， CO2 分壓及系統(tǒng)總 壓對腐蝕的影響 當 CO2 分壓低于 時 ,易發(fā)生CO2 的均勻性腐蝕；當 CO2 分壓在 ～ 的時候，那么在這個時候就會發(fā)生腐蝕程度為中度腐蝕的小孔腐蝕現象；當 CO2 分壓大于 時 ,這個時候就會發(fā)生非常嚴重的局部性腐蝕，這個是最強烈的。 （ 3）， 溫度對 CO2 腐蝕的影響 一般在生活中，由于溫度的不斷變化，從而發(fā)生的反應也不相同，所以我們一般情況下都會將溫度對鐵的影響分為大概四個階段： 當 T 40 ℃時，反應產物大多為 FeCO3,他的性能特點 是軟而無附著力 ,表面光滑 ,主要發(fā)生均勻性腐蝕； 當溫度在 60～ 110 ℃這個區(qū)間之內的時候 ,會生成腐蝕產物膜 ,它會有一定的保護性作用，可以防止腐蝕的進一步進行，這個溫度區(qū)間局部腐蝕較嚴重； 當溫度在 110 ℃附近的時候，均勻性腐蝕它的速度在這個溫度區(qū)間是最高的 ,局部腐蝕也是相當的嚴重，會產生一系列的深坑組織，腐蝕產物一般為 FeCO3粗結晶，它的形態(tài)特征是厚而且松； 當溫度在 150 ℃以上時 ,這個時候就會很快的生成組織細致、緊密、附著力很強很強的 Fe2CO3和 Fe3O4膜， 這個膜有很厲害的阻止進一步腐蝕的作用，從而就會導致在這 第 2章 腐蝕、緩蝕劑的基本理論知識 6 個溫度之后，腐蝕的速率會大大的降低。 鋼種的不同和環(huán)境介質參數的差異 ,對腐蝕溫度規(guī)律也會產生非常之大的影響 ,所以我們需要以具體的問題來進行具體分析。 [10] （ 4） 溶液成分對 CO2 腐蝕的影響 油田水中成分復雜，含有多種離子（ Ca+，Mg+， HCO3， Cl等）和 O2， H2S， CO2 等氣體，溶液成分和含量對 CO2 腐蝕有很大影響。 （ 5）流速對 CO2腐蝕的影響 在注采井作業(yè)過程中，流速對 CO2流 體流動狀態(tài)有影響。 緩蝕劑概述 緩蝕劑的定義 緩蝕劑是 以適當的濃度和形式存在于環(huán)境（介質）中時，可以防止或減緩 材料腐蝕 的化學物質或復合物，因此緩蝕劑也可以稱為腐蝕抑制劑。 腐蝕介質中緩蝕劑的加入量很少，通常為 %1%。由于它具有成本低、操作簡單、見效快、能保護整體設備、適合長期保護的特點，因此添加緩蝕劑是一種效果顯著的防腐措施，是油氣田設備防護的最佳措施之一。 [11]緩蝕劑用 于中性介質（ 鍋爐 用水、循環(huán)冷卻水）、酸性介質（除鍋垢的鹽酸，電鍍前鍍件除銹用的酸浸 溶液 ）和氣體介質（ 氣相緩蝕劑 ）。 緩蝕劑的分類 目前國內常用的緩蝕劑可分為成膜型緩蝕劑和吸附型緩蝕劑等 。成膜型緩蝕劑主要是諸如鉻酸鹽，亞硝酸鹽等無機物，應用于中型介質。它的性能良好，至今沒有可以替代它的更好的產品；但是，這些緩蝕劑往往用量大，可行性差，而且當緩蝕劑用量不足時反而會導致嚴重的局部腐蝕。更為嚴重的是它具有毒性，對環(huán)境有污染作用；因此，在對環(huán)境問題越來越重視的今天，成膜型緩蝕劑的應用越來越受到局限，對它的研究也比較少。 而吸附型緩蝕劑在國內外應用較為普遍，如鏈狀有機胺及其衍生物，咪唑啉及其鹽或咪唑啉衍生物季銨鹽類，松香胺衍生物；其他有機化合物（磺酸鹽，亞胺乙酸衍生物 第 2章 腐蝕、緩蝕劑的基本理論知識 7 及炔醇類）。并且有機胺、有機胺鹽 、咪唑啉衍生物、季銨鹽類被普遍認為緩蝕效果偏好。 [12] 目前國內的緩蝕劑品種眾多，適用的環(huán)境也各不相同。其中適用于油氣井的 CO2 緩蝕劑有由中國石油西南油氣田分公司天然氣研究院研發(fā)的 CT21（油溶性，抑制油氣井H2S、 CO Cl） , CT24（水溶性）， CT214（適用于產水量大的井）， CT215（油溶于水分散性）；陜西省石油化工研究設計院腐蝕與防護技術研究所研發(fā)的 AH304 油田酸化緩蝕劑， SD815 油田注水緩蝕劑；中國石油天然氣集團公司石油管材研究所研制的TG100、 TG300 抗 CO2腐蝕 注水緩蝕劑等。 [12]某些緩蝕劑對金屬表面的殘余影響具有很大的實用性，在一些油水兩相溶液中某些緩蝕劑能夠很好的溶解于有機相中；而在水相中其對金屬的保護作用降低。這種情況應當在選擇合適的緩蝕劑濃度時考慮到。 CO2緩蝕劑的作用機理 日常生活中，主要是在水溶液中進行緩釋處理，而這種情況下，我們大多用的都是吸附性緩蝕劑，那么在此我們就主要分析一下吸附膜型緩蝕劑的作用機理。它的作用機理主要是形成緩蝕劑膜，緩蝕劑分子，特可以分為極性基還有非極性基，當二者同時作用的時候就會形成一張緩蝕劑膜，從而延緩腐 蝕的進行，膜的形成可以用一下來形容：當緩蝕劑分子有極性基的那一頭，慢慢地在金屬表面附著在上面時，它的另外一個非極性基就會由于分子間作用力的作用慢慢地結合在一起，從而像織網一樣，結成一張大的緩蝕劑膜，從而起到緩蝕的效果。慢慢地提高腐蝕反應的活化能，可以在一定程度上減緩腐蝕速度；另一方面，非極性基的隔離作用將金屬表面和腐蝕介質二者從根本上分離開來，也就是說這樣一來將反應的電子轉移從其根部直接打斷，無法再讓其繼續(xù)下去，無法轉移，反應就無法進行下去，腐蝕就不會發(fā)生，從而就會達到緩蝕的效果。在這里，我們要提一下關于物 理吸附的概念，如果緩蝕劑分子在金屬表面的附著吸附作用他的動力來自于緩蝕劑離子和金屬表面的很多帶電粒子二者之間的分子間作用力以及還有他們這兩個帶電荷的粒子之間的靜電力的話，那么我們稱這種吸附方式為物理吸附。這種物理吸附有很多的特點：它的速度快，具有可逆性，吸附時需要的能量很小，受溫度的影響也是非常的小，基本不會隨溫度變化而變化，最重要的一點，在金屬與緩釋劑二者之間沒有特定的組合方式，即是可以隨便組合。例如，有機胺類化合物在酸性介質 中，氮原子接受一個質子而轉化為烷基胺陽離子，該陽離子被金屬表面帶負電荷部分所吸 第 2章 腐蝕、緩蝕劑的基本理論知識 8 引，形成單分子的吸附層，就是典型的物理吸附 [12]。 CO2緩蝕劑緩釋作用的影響因素 在生產中，對于緩蝕劑的作用有所影響的因素是有很多的，有內在的，還有外在的。內在的有緩蝕劑的結構、分子大小、本身性質等等一些；而外在的就更加多了，后面我們即會提及。很多緩蝕劑具有專一性，只對某些金屬起作用。此外，緩蝕劑濃度、溫度、水流流速、材料表面狀態(tài)、緩蝕劑之間的協(xié)同作用都會或多或少的影響到緩蝕劑緩蝕作用的效率。 在本課題中主要探討 的是緩蝕劑濃度對緩蝕劑起作用的影響，所以我們在這里就只討 論了這一個點。下面我們可以大致的將其影響結果分為三個類別： （ 1）緩蝕劑的濃度相對而言越高，它起到的緩蝕效果就會越好，而這是成正比例關系的。大量的有機或者無機緩蝕劑在低酸性的中性介質中，都屬于這一類情況。在這種情況下，我們就會考慮一個中庸的方法，緩蝕劑作用最好，并且消耗也最少的一種雙贏的方式。 （ 2）在某一濃度下，緩蝕劑效率最高。這時就應該按照這個制定濃度合理添加，否則反而會事倍功半，加的越多，效果反而越差。例如 20mg/L 的硫化二乙二醇，這個緩 蝕劑，他就有一個特定的情況，僅僅是對在 150mg/L 鹽酸中的鋼的緩蝕效率，才能達到一個最大值。 （ 3）當緩蝕劑濃度不足時，會發(fā)生腐蝕增強和點腐蝕的現象。這種情況下就要時刻保持緩蝕劑濃度，擇量擇時添加，以達到最優(yōu)緩蝕效果。 溫度對緩蝕劑效率的影響是一個綜合性非常強的過程，是十分復雜的，不相同的溫度，對于最后的緩蝕效果也是有很大差別。有時候緩釋效率會隨著溫度的升高而慢慢增加；相反，有時隨著溫度降低，緩蝕劑的緩蝕效率反而會更好；有時在一定溫度范圍內緩蝕效率不受影響，但一旦超過某一變化值，緩蝕效率會驟然降低 。 流速對緩蝕效率的影響同樣很大，一般有以下三種情況： （ 1）流速加快，緩蝕效率下降，甚至緩蝕劑反而變成腐蝕促進劑。 （ 2）流速加快，緩蝕效率上升，這個主要是因為流速可以幫助緩蝕劑的加速擴散，可以使他快速的到達金屬的表面，可以使它起作用。 第 2章 腐蝕、緩蝕劑的基本理論知識 9 （ 3）不同濃度下，流速對緩蝕效率出現復雜變化。這種情況就較為復雜了。 緩蝕劑靠吸附在材料表面起作用，所以材料表面狀態(tài)對緩蝕效率有很大影響。金屬材料的純度和表面狀態(tài)都會