乙酸和乙酸根对碳钢二氧化碳腐蚀行为的影响

摘要

在石油生产和运输系统中,由CO2引起的金属腐蚀给人类造成了巨大的直接和间接的损失,HAc是石油产出液中一种非常普遍的有机酸,被认为是金属腐蚀失效的主要原因之一。但是关于HAc对CO2腐蚀的影响行为还不够清楚,一般认为乙酸(HAc)呈弱酸性,会加剧CO2腐蚀,而乙酸根(Ac-)呈弱碱性,会减缓CO2腐蚀。但现场情况和实验研究表明,无论是乙酸还是乙酸根,都加剧了CO2腐蚀,因此,深入探讨CO2腐蚀环境中HAc对CO2腐蚀行为的影响具有重要的理论与现实意义。
　　本论文通过失重法、线性极化、动电位扫描、电化学阻抗、扫描电镜等实验方法研究了CO2腐蚀环境中有机酸,特别是HAc和Ac-对碳钢和低铬钢的腐蚀行为的影响,以及与腐蚀产物膜的相互作用。主要研究结果如下:
　　在饱和CO2溶液中,乙酸根易与碳酸结合成HAc,即使加入NaAc,HAc在饱和CO2溶液中仍占有较大比例。因此,无论加入HAc还是NaAc,碳钢的腐蚀速率随着添加浓度增加而加剧,同时,在相同Ac0浓度时,加入HAc比NaAc增加腐蚀速率更显著。CO2腐蚀过程中,HAc既是阴极去极化剂又是一种催化剂,同时HAc的催化性能显著地依赖于溶液pH值。
　　小分子有机酸能够直接在电极表面还原,加速阴极还原过程;有机酸的存在并不改变阳极溶解的机理,却能够加速中间产物的形成/溶解过程,从而加速阳极的溶解。
　　Ac-能够穿透腐蚀产物膜,破坏膜的完整性;而HAc能够直接阻止保护膜的形成,因此,在含有HAc和Ac-的CO2腐蚀环境中,金属的腐蚀产物膜保护性降低,金属的腐蚀速率增加较大,同时金属基体出现点蚀坑。甲酸、丙酸与乙酸一样,能显著增加金属的CO2腐蚀。碳钢在高温时能生成完整致密的FeCO3膜,产物膜对金属基体具有较好的保护性,能有效的降低金属腐蚀速率。当预先生成完整的腐蚀产物膜时,Ac-并不能显著影响腐蚀产物膜形貌,膜的厚度也仅稍有减薄,但是金属基体会遭受到更严重的局部腐蚀的破坏。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 引言

1.2 文献综述

1.3 CO2腐蚀防护技术研究进展

1.4 本文研究内容及意义

2 实验方法及原理

2.1 前言

2.2 失重法实验

2.3 电化学测试

2.4 微观形貌和腐蚀产物的成分及物相分析

2.5 粘附力测试

3 HAc和Ac-对碳钢CO2腐蚀行为的影响

3.1 前言

3.2 试验材料与方法

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

4 HAc和Ac-对碳钢CO2腐蚀电化学过程的影响

4.1 前言

4.2 试验材料与方法

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

5 HAc和Ac-对CO2腐蚀产物膜的作用

5.1 前言

5.2 试验材料与方法

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

6 全文总结

6.1 总结

6.2 主要创新点

6.3 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读博士学位期间发表论文的目录