管线钢X80在氯离子环境中的绿色缓蚀剂及其缓蚀机理研究

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摘要：本文系统研究了3种市售绿色缓蚀剂：水溶性咪唑啉缓蚀剂、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸（PBTCA）和聚环氧琥珀酸（PESA）缓蚀剂对管线钢X80在0.5 mol·dm-3 NaCl溶液中的缓蚀效果。这3种缓蚀剂已经在工业循环冷却水中广泛应用。通过测试开路电位、交流阻抗谱和Tafel曲线得出：在3种缓蚀剂中，咪唑啉缓蚀剂的缓蚀效果最佳；咪唑啉的最佳用量为0.6 %（质量分数）， PBTCA的最佳用量为7.5 mg/L，PESA的最佳用量为5.0 mg/L。69627

毕业论文关键词：管线钢X80、绿色缓蚀剂、氯离子腐蚀

Study of green inhibitors and their inhibition mechanism of X80 pipeline steel in chloride ion environment

Abstract: The inhibition effects of water soluble imidazoline, 2 - phosphonic acid butane 1,2,4 -tricarboxylic acid (PBTCA) and poly epoxy succinic acid (PESA) on the corrosion behavior of X80 pipeline steel in 0.5 mol·dm-3 NaCl solution were systematically studied. The inhibitors have been widely used in industrial recycling cooling water. By comparing the open circuit potential, the electrochemical impedance spectra and the Tafel plots, we can come to the conclusion that imidazoline has the best inhibition effects among the three inhibitors; the optimum dosage of imidazoline is 0.6%, and the values for PBTCA and PESA are 7.5 mg/L and 5.0 mg/L respectively.

Keywords: pipeline steel X80; green corrosion inhibitor; chloride ion corrosion

1. 前言

1.1. 研究现状

随着“西气东输”工程的日益发展，在输送管道方面对管道性能的要求越来越高。管线钢X80是微合金钢，有较高的强度，且抗延性断裂效果好，是目前国际使用的强度级别较高的管线钢[1]。目前，我国已能熟练掌握管线钢X80的工业制造技术，国产管线钢X80轧制和焊接技术已经投入使用。由于管道所处的环境各有不同，比较复杂，在物理和化学作用的共同作用下，管线钢X80会发生各种各样的腐蚀，这也是造成管道泄漏、断裂的主要原因之一。已知晓的在国外发生的多起管道泄漏事故，对环境和人类都造成了危害。由于管线钢X80的高强度，耐腐蚀性能的优越表现，使之成为了世界上许多国家应用最多的钢。虽然管线钢X80物理化学性能卓越，但若是忽略实际应用的条件，也会造成巨大的损失。在已经应用管线钢X80的国家发生了许多由各种因素导致的管线钢X80的腐蚀开裂事故，对于导致腐蚀的因素国内外学者做了许多相关的研究，并对X80的相关腐蚀机理提出了具有参考价值的见解。

一些无机或有机物质能够减缓金属在腐蚀介质中的腐蚀，这些物质就叫缓蚀剂。缓蚀剂的缓蚀机理存在争议，目前已经提出的缓蚀机理主要有：吸附机理、修饰机理、软硬酸碱理论（SHAB）、钝化理论以及尖端突变等多种理论。目前工业上普遍使用的缓蚀剂主要是铬酸盐缓蚀剂、硝酸盐缓蚀剂和磷酸盐缓蚀剂[2]，这些缓蚀剂大多数毒性较强，会对人体和环境造成很大危害，因此如果能够找到一些环境友好的绿色缓蚀剂替代传统的缓蚀剂，从而减少对环境的污染和对人体的危害，这是具有十分重要的研究价值和实际意义的。

1.2. 缓蚀剂的发展状况

为了避免国内因管道腐蚀而发生泄露事故，对管线钢X80进行保护，提高它的抗腐蚀能力是很有必要的。抗腐蚀的最简单的方法就是在腐蚀介质中加入缓蚀剂，使其在管线钢表面形成不溶或难溶于水的保护膜，使其发生的水合反应或还原反应减少，降低金属的腐蚀程度[3]；还可以通过物理或化学吸附，影响分子的空间位阻，降低缓蚀效率[3]。而且缓蚀剂具有使用简单方便，使用量少，成本低，效果显著的特点，使它成为一种很重要的防腐蚀手段。为了找出缓蚀效果较好的缓蚀剂，主要研究分析了开路电位、电化学阻抗谱（EIS）和塔菲尔。通过一系列的数据分析缓蚀剂对管线钢X80的缓蚀机理，为保护管线钢X80提供依据，降低泄漏的风险，减少损失。