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摘 要

海水是一种拥有多种离子的电解质溶液，含有高含量盐分，在海水淡化利用以及沿海电力、化工、石油等工业领域作为冷却水占有重要地位。海水中Cl^-离子含量高，不利于金属表面钝化，易发生局部腐蚀，海水中的溶解氧会加快金属腐蚀速率，在金属表面形成腐蚀微电池。针对上述问题，根据文献调研，模拟海水环境，筛选出适合该环境最优缓蚀剂配方。

本课题针对模拟海水中20#钢的腐蚀情况，运用失重法对单组分缓蚀剂进行初步筛选结果表明，部分单组分缓蚀剂具有较好的缓蚀效果， ODD浓度为50mg/L，HPAA浓度为100 mg/L、150mg/L，三聚磷酸钠浓度为50mg/L，HEDP浓度为50 mg/L、200mg/L，磷酸浓度为40mg/L，六偏磷酸钠浓度为700mg/L时缓蚀效率较高，其中以六偏磷酸钠浓度为700mg/L时缓蚀效率最好。在以六偏磷酸钠浓度为700mg/L与其他缓蚀剂的双组分实验表明：其他缓蚀剂的加入并不能提高六偏磷酸钠的缓蚀效率；通过正交实验进行多组分筛选，结果表明750 mg/L六偏磷酸钠、50 mg/L三聚磷酸钠、30 mg/L磷酸具有很好的缓蚀效果，缓蚀率高达89.88%。

采用电化学Tafel极化曲线法比较自腐蚀电流大小进行实验研究缓蚀剂的缓蚀机理。结果表明，750 mg/L六偏磷酸钠、50 mg/L三聚磷酸钠、30 mg/L磷酸自腐蚀电流都小于空白，证明三种单组分缓蚀剂都具有一定缓蚀效果，与实验之前的失重法得出的结论相同。750 mg/L六偏磷酸钠 50 mg/L三聚磷酸钠 30 mg/L磷酸复配缓蚀剂自腐蚀电流更小，缓蚀效果更好。

关键词： 腐蚀速率、缓蚀率、缓蚀效果、协同效应、缓蚀机理

Reserch on simulating corrosion inhibitors in sea water

ABSTRACT

Seawater is an electrolyte solution with multiple ions and high content of salt, which plays an important role as cooling water in seawater desalination and coastal power, chemical, petroleum and other industrial fields.The high Cl^- ion content in seawater is not conducive to metal surface passivation and prone to local corrosion. Dissolved oxygen in seawater will accelerate metal corrosion rate and form corrosion micro batteries on metal surface.Aiming at the above problems, based on literature research, the optimal inhibitor formula suitable for the seawater environment was selected.

This topic for 20# steel in simulated seawater corrosion situation, using the method of one-component corrosion inhibitor for preliminary screening results show that some single-component corrosion inhibitor has good corrosion effect, ODD concentration of 50mg/L, HPAA concentration of 100mg/L, 150mg/L, the concentration of sodium tripolyphosphate for 50mg/L, HEDP concentration of 50mg/L, 200mg/L, the concentration of phosphoric acid for 40mg/L, sodium hexametaphosphate corrosion when the concentration of 700 mg/L efficiency is higher.When the concentration of sodium hexametaphosphate is 700mg / L, the inhibition efficiency is the best.

Comparison of corrosion current by electrochemical Tafel polarization curve method.The results showed that the self-corrosion current of 750mg/L sodium hexetaphosphate, 50mg/L sodium tripolyphosphate and 30mg/L phosphoric acid were all smaller than blank, which proved that the three single-component corrosion inhibitors had certain corrosion inhibition effect, which was the same as the conclusion obtained by weight loss method before the experiment.The self-etching current of 750mg/L sodium hexametaphosphate 50mg/L sodium tripolyphosphate 30mg/L phosphoric acid compound was smaller and the inhibition effect was better.

KEYWORDS: corrosion rate; corrosion inhibition efficiency; corrosion inhibition; synergistic effect; inhibition mechanism

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1前言 1

1.2海水腐蚀机理和缓蚀剂作用机理 1

1.2.1海水腐蚀机理 1

1.2.2缓蚀剂作用机理 2

1.3缓蚀剂的分类 2

1.3.1无机缓蚀剂 2

1.3.2有机缓蚀剂 3

1.4海水介质中缓蚀剂研究概况 4

1.5论文研究内容和意义 4

第二章 实验方法与内容 6

2.1实验材料与药品 6

2.2实验仪器 7

2.3模拟溶液准备 7

2.4实验方法和原理 8

2.4.2失重法 8

2.4.3电化学方法 9

第三章 实验结果与讨论 11

3.1失重法筛选缓蚀剂 11

3.1.1单品种缓蚀剂的筛选 11

3.1.2单品种缓蚀剂浓度的确定 12

3.1.3小结 18

3.2双品种缓蚀剂的筛选 19

3.2.1 六偏磷酸钠与三聚磷酸钠 19

3.2.2 六偏磷酸钠与HPAA 19

3.2.3 六偏磷酸钠与HEDP 20

3.2.3 六偏磷酸钠与ODD 20

3.2.4 六偏磷酸钠与磷酸 20

3.3复配缓蚀剂的筛选 21

3.4电化学方法研究缓蚀机理 24

3.4.1单组分缓蚀剂与空白对比 24

3.5.2复配缓蚀剂与空白对比 25

第四章 结论与展望 26

4.1结论 26

4.2展望 26

参考文献 28

致谢 30

第一章 绪论

1.1前言

海水占地球总水量的96.5%，海洋总面积约为3.6亿平方公里，占全球面积71%^[1]，海水是一种含有Na 、K 、Cl^-等多种离子的电解质溶液，含有高含量盐分^[2]，在缓解沿海城市缺水直接利用，以及沿海电力、化工、石油等工业领域运用海水冷却方面占有重要地位^[3]。近年来随着国家政策的推进，海水淡化直接利用规模扩大^[4]。海水循环冷却工程增量投资回收期5~8年，年总成本比其他冷却方式降低三成，经济效益明显，降低了热污染和药剂污染，环境效益突出^[5]。

腐蚀可能不会立即对金属材料造成直接的损伤，但会对材料的机械强度等产生重大影响，甚至导致严重的工艺失效。如何有效减缓金属材料在海水中的腐蚀速率是工业生产现阶段仍需解决的问题。使用缓蚀剂是其中一种经济效益高且适应性较强的防护措施^[6]。添加缓蚀剂用量低，不改变介质性质，对运行环境影响较小，有利于长期使用；不需要运用特殊设备，操作便捷，仅需要添加确定配方的缓蚀剂；复配得到的多组分缓蚀剂不仅能够增强缓蚀效果，而且具有更广泛的适用性。其中碳钢作为海水开发中应用最广泛的材料之一，研究碳钢缓蚀剂具有较高经济价值^[3]，最早关于海水中碳钢缓蚀剂的是英国的Clay于1946 年在《Pertroleum Eng.》杂志上发表的，用甲醛抑制海水介质中碳钢的腐蚀^[6]。

1.2海水腐蚀机理和缓蚀剂作用机理

1.2.1海水腐蚀机理

碳钢在海水腐蚀中的电化学特征：氯离子阻碍破坏钝化，异种金属接触易发生影响较广的显著电偶腐蚀，易发生孔蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀，高流速中易产生冲刷腐蚀和空泡腐蚀，水中溶解氧加快金属腐蚀速率，在金属表面形成腐蚀微电池^[7]。

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