水解聚丙烯酰胺對(duì)碳鋼在海水中的緩蝕研究.pdf

1、實(shí)施海洋開發(fā)，成為新世紀(jì)重要的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。在所有涉海產(chǎn)業(yè)中，金屬的腐蝕都是最難克服的問題。腐蝕防護(hù)的手段有多種，其中添加緩蝕劑作為一種效果明顯、成本較低、工藝簡單的方法，越來越受到人們的重視。近年來，政府不斷加大環(huán)保力度，因而緩蝕劑的選擇也向著新型綠色的方向發(fā)展。油田使用的水解聚丙烯酰胺(HPAM)，在金屬表面有一定吸附作用，又因其為環(huán)境友好型試劑，可開發(fā)在海水緩蝕劑領(lǐng)域的應(yīng)用。 針對(duì)HPAM在海水中的緩蝕性能，本論文主要從三個(gè)

2、方面進(jìn)行了研究：1、觀測Q235鋼在添加HPAM的海水中的腐蝕行為，并分析了緩蝕效能隨濃度等條件的變化規(guī)律；2、結(jié)合量子化學(xué)計(jì)算等手段，對(duì)HPAM在碳鋼表面的吸附和緩-蝕機(jī)理進(jìn)行了深入的理論分析；3、將HPAM與無機(jī)緩蝕劑復(fù)配，積累數(shù)據(jù)，探索其協(xié)同效應(yīng)的機(jī)理和應(yīng)用價(jià)值。 全文的具體研究方法及結(jié)論如下： 1.在常溫下利用失重法、極化曲線、電化學(xué)阻抗以及各種宏觀和微觀觀察方法，對(duì)添加不同濃度HPAM、不同浸泡時(shí)間下的Q235

3、鋼試樣，進(jìn)行了腐蝕規(guī)律研究，發(fā)現(xiàn)Q235鋼在天然海水中腐蝕嚴(yán)重，加入不同濃度HPAM緩蝕劑后，腐蝕電流密度減小，腐蝕速率減小，且隨投加濃度的增加，緩蝕率先增大后減小，400mg/L時(shí)緩蝕率達(dá)到峰值65％。同時(shí)根據(jù)電化學(xué)曲線分析得出，HPAM為偏陰極型的緩蝕劑，在Q235鋼表面是多分子層吸附。 2.采用B3LYP密度泛函方法，得到了HPAM的空間優(yōu)化構(gòu)型，從各原子Mulliken電荷分析的結(jié)果來看，位于同一側(cè)的O和N原子上帶有較強(qiáng)

4、的負(fù)電性，可能成為在碳鋼表面陽極區(qū)吸附的活性中心。然后探索了HPAM的前線分子軌道，發(fā)現(xiàn)O原子HOMO電子云分布密度最大，因此其對(duì)吸附的貢獻(xiàn)較大?？偟膩砜矗琀PAM與碳鋼表面的吸附，是靜電吸引和HPAM分子軌道-Fe原子d軌道形成化學(xué)鍵的綜合作用的結(jié)果。 3.分別以不同濃度的硫酸鋅和HPAM復(fù)配，在常溫下使用三種手段評(píng)價(jià)了緩蝕效果。發(fā)現(xiàn)單獨(dú)使用硫酸鋅效果不理想，HPAM和硫酸鋅聯(lián)合使用，比使用單一組分的緩蝕率有大幅提升，最高達(dá)到

5、85％左右，說明HPAM和硫酸鋅存在協(xié)同效應(yīng)。極化曲線可以看出二者復(fù)配為混合型緩蝕劑，能夠?qū)﹃帢O和陽極反應(yīng)同時(shí)造成抑制。對(duì)腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行宏觀和SEM觀察，發(fā)現(xiàn)吸附膜可能為二者鰲合物。 另外，論文還針對(duì)有機(jī)緩蝕劑結(jié)構(gòu)與緩蝕效能的關(guān)系，進(jìn)行了理論研究。得到了一些規(guī)律——包含電負(fù)性官能團(tuán)和雙鍵或三鍵π電子的有機(jī)物，能在金屬表面形成有效的化學(xué)吸附，因而這種活性基團(tuán)越多，緩蝕效能就越高。另一方面，分子的正電性是靜電吸附的主要影響因素，具有吸