油氣田使用(yòng)的(de)緩蝕劑，特别是(shì)在含CO2的(de)₩<油氣田等腐蝕環境中，主要(yào)為(wèi)“界面型”緩 ♣蝕劑，它們本身(shēn)或它們的(de)反應産物(©§"×wù)吸附在金(jīn)屬表面上(shàng)，形成一(yī)層連續"≠的(de)或不(bù)連續的(de)吸附層×↓和(hé)保護性膜層，阻滞腐蝕過程的(de)陰極✔♦ 、陽極或同時(shí)阻滞陰陽極反應，從(cóng)而産生(shēng$≥↑✘)緩蝕作(zuò)用(yòng)。
CO2腐蝕緩蝕劑的(de)早期研究主要(yào)針對£↑(duì)金(jīn)屬在水(shuǐ)相(x£​iàng)環境中的(de)腐蝕，其種類較多(duō)，包括酰胺、咪₽©唑啉、季铵鹽、雜(zá)環化(huà)合物(wù)±✘♠等，已被廣泛應用(yòng)于石油、石化(huà)領域，發揮著(zhe)±€​極為(wèi)重要(yào)的(de)作§≠π₽(zuò)用(yòng)。随著(zhe)研 ÷究的(de)深入及工(gōng)業(yè)技(jì™≤)術(shù)的(de)發展，管道(dào)頂部腐蝕問(wèn)題‍π✔越來(lái)越引起人(rén)們的(de)重§♦εγ視(shì)，各種蒸氣相(xiàng)、氣相(xiàng)緩蝕劑也(yě♦£↔)應運而生(shēng)。下(xià)面詳細介紹÷' 幾類緩蝕效果較好(hǎo)的(de)緩蝕劑以及該領域的α≠♣(de)研究進展。
咪唑啉及其衍生(shēng)物(wù)類
在衆多(duō)CO2緩蝕劑中咪唑啉及其衍生(shēng)物(wù)用(yφ♥​☆òng)量最大(dà)，約占緩蝕劑總用(yòng∑→∞)量的(de)90%左右。咪唑啉及其衍生(s✔♦hēng)物(wù)于1949年(nián)首次在美(♥"'↔měi)國(guó)獲得(de)專利，1963年(nián)πσ最早報(bào)道(dào)了(le)咪唑​♣啉作(zuò)為(wèi)一(yī)種緩蝕劑應用(yòng)于☆&¥油田。咪唑啉具有(yǒu)無刺激性氣味、毒性低(d♠δī)、熱(rè)穩定性好(hǎo)、生(shēng)物(wù)εΩ®易降解等特點，能(néng)夠有(yǒu)效抑制(zhì)CO€π€₹2環境下(xià)金(jīn)屬的(de)全≈✘®♥面腐蝕和(hé)局部腐蝕，目前已被成功地(dì)用(<¶ ←yòng)于多(duō)個(gè)含CO2的(de)油氣田。
關于咪唑啉在鋼鐵(tiě)表面的(de)緩蝕機(jī)理(lǐ‍↑™★)研究，國(guó)內(nèi)外(wài)學者已經開(kāi±&₽↑)展了(le)大(dà)量工(gōng)作(zuò)±↔☆≠，從(cóng)早期吸附類型的(de)判别、吸附✘φ↑φ模型的(de)建立到(dào)近(jìn₹♥€☆)期官能(néng)團的(de)作(zuò)用(yòng)機(σπ$jī)理(lǐ)、緩蝕劑膜厚度、成膜穩定性、​ 咪唑啉水(shuǐ)解性等都(dōu)取得(de)了(le)一(yī)定的₽↕♠©(de)成就(jiù)。
咪唑啉季铵鹽是(shì)通(tōng)過季铵化(huà)改性處理(lǐ✔<)将咪唑啉環上(shàng)氮原子(zǐ)化♥→'β(huà)合價變成五價形成的(de)，由于季铵鹽分(← ≥fēn)子(zǐ)中N+對(duì)金(jīn)屬表面的(de)≤₽"吸附作(zuò)用(yòng)更強烈，所以咪唑啉季铵鹽的(de)緩蝕性能≈‌¥(néng)遠(yuǎn)比咪唑啉要(yào)好(hǎo)。季铵£​陽離(lí)子(zǐ)能(néng)被帶負電(diàn)荷↕δ的(de)金(jīn)屬表面所吸附，對(duì)陽離(lí)子(zǐ) ©放(fàng)電(diàn)反應産生(shēng)極★₹ β大(dà)的(de)影(yǐng)響，其排列在金(jīn)屬表✔↔♥£面就(jiù)像使金(jīn)屬表面帶正電(•≤<×diàn)荷一(yī)樣，使氫離(lí)子(zǐ)∏↕÷₩難于靠近(jìn)金(jīn)屬表面，不(bù)僅加強了(le)→∑↓隔離(lí)作(zuò)用(yòng)，而且阻礙了(le)電(di™$≥€àn)荷的(de)轉移，使陰極反應速率降低(dī)；季铵鹽上(shà↕←λng)陰離(lí)子(zǐ)對(duì)陽離(lí)子(zǐ)型緩蝕劑的(d÷♥$e)靜(jìng)電(diàn)吸附也(yě)有(yǒu)較大(dà)影(yǐ↔♥ng)響。常用(yòng)的(de)季铵化(h$π∞≈uà)試劑主要(yào)有(yǒu)氯乙酸鈉、苄基氯等。大(dà≤εΩ)量研究表明(míng)，咪唑啉季铵鹽可(k§ ě)以有(yǒu)效抑制(zhì)油氣工(gōng)業(yè)中的(de>∏×÷)CO2腐蝕。
氣相(xiàng)緩蝕劑
随著(zhe)天然氣工(gōng)業(yè)的(de)發展，傳統的(de)ε' 液相(xiàng)緩蝕劑已很(hěn)難達到(dào)防腐→ 蝕目的(de)，如(rú)液相(xiàng)緩蝕劑往往難以抑制(zhì)濕氣≠♥≤管線的(de)頂部腐蝕，故此時(shí)人(rén)<β£♥們開(kāi)發研制(zhì)了(le)新類型的(de)緩蝕劑，即氣相(xi↕✔£‍àng)緩蝕劑。氣相(xiàng)緩蝕劑分(♣∑ fēn)子(zǐ)自(zì)由度較高(gāo)，特别适用(y₩×òng)于形狀複雜(zá)的(de)管道(dào)。±₹✔±其缺點是(shì)生(shēng)産和(hé¶×↔)使用(yòng)過程中易被吸入體(tǐ)內(n≥​èi)，造成較大(dà)的(de)傷害，使得(de)目前商品®>₩™化(huà)氣相(xiàng)緩蝕劑較少(shǎo)。
最初，鋼鐵(tiě)用(yòng)氣相(xiàng)緩蝕劑主要(yào)為♠¥→↔(wèi)低(dī)分(fēn)子(zǐ)量有(yǒu)機(jī'€∏")胺及其鹽類，如(rú)異丙胺、亞硝酸二←€≠≥環己胺。将咪唑啉與低(dī)分(fēn)子(zǐ)量胺複配後用(yòn≤±g)于輸氣管線，實現(xiàn)了(le)一(yī)定的(de)緩σ♠蝕效果。但(dàn)由于這(zhè)類物(wù)質揮發性太大(dà≠₩)，氣味和(hé)毒性也(yě)大(dà)，€≠✘β使其應用(yòng)受到(dào)極大(dà)限制(zhσ≠<ì)。20世紀90年(nián)代後，緩蝕劑的(de)構€↑​效關系逐漸清晰化(huà)，可(kě)以借助分(fēn)子(♣₩zǐ)設計(jì)和(hé)分(fēn)子(zǐ)組裝來(lái→>$)指導氣相(xiàng)緩蝕劑的(de)合成，使氣相(xi✘≤àng)緩蝕劑的(de)開(kāi)發進入了(le)一(yī)個(→ ↕ gè)新階段，多(duō)種新型高(gāo)效、低(dī)毒氣≥®✔★相(xiàng)緩蝕劑走入人(rén)們視(shì)線。低(dī)聚型緩蝕劑是‌"""(shì)受關注較多(duō)的(de)一(yī)個(∞±₽gè)研究方向。低(dī)聚型氣相(xiàε←ng)緩蝕劑可(kě)以在分(fēn)子(zǐ)內(n•±èi)引入不(bù)同作(zuò)用(yòng)的(de)活性基團同&™≈時(shí)抑制(zhì)幾種因素的(de)腐蝕，可(k↕®ě)以說(shuō)是(shì)在分(f♥¶'ēn)子(zǐ)內(nèi)實現(xiàn)了(le)複配ε€♦使用(yòng)，有(yǒu)可(kě)能(né↓÷♥ng)形成比分(fēn)子(zǐ)外(wài)複配∞§☆更緻密的(de)保護膜，具有(yǒu)更好(hǎo)的(de)協×£同效應。一(yī)些(xiē)雜(zá)環類化(huà)合物(wù¥♣)被開(kāi)發用(yòng)作(zuò)氣相(xiàng)緩↑φ£ 蝕劑，如(rú)唑類衍生(shēng)物(wù)、嗎(× ma)啉類衍生(shēng)物(wù)，其分(fēn)子(zǐ)中O、N、S、©φ<P等原子(zǐ)作(zuò)為(wèi)活性吸附中<"'<心，對(duì)多(duō)種金(jīn)屬具有(yǒu)較強的(de)吸✔'ε≈附作(zuò)用(yòng)，且分(fēn)子(zǐ)內(nèi)或分(←≠fēn)子(zǐ)間(jiān)極易形成大(dà)量氫鍵增厚吸附層，造成氫離α•(lí)子(zǐ)接近(jìn)金(jīn)屬表面的(de)₩>₩更大(dà)阻力，具有(yǒu)非常好(hǎπ€∞∞o)的(de)氣相(xiàng)緩蝕效果。
複配型緩蝕劑
油氣開(kāi)采過程中，金(jīn)屬管道(d±↔ào)大(dà)多(duō)是(shì)處于☆γ多(duō)相(xiàng)共存的(de)環境中，常涉及液相(xiàng)δ←γ∞、氣相(xiàng)交互作(zuò)用(yòng)共同影(yǐng)響材料腐蝕δ'×₩進程的(de)問(wèn)題。為(wèi)此開(kāi)發了(le♠≥♥)衆多(duō)種類的(de)氣液雙相(xiàng)複合型緩蝕劑©>←$，在油氣工(gōng)業(yè)中發揮了(le)巨大(dà)γ→✘•的(de)作(zuò)用(yòng)。用(yòng)于油氣管道(dào)✔ε±↔的(de)緩蝕劑配方，組分(fēn)往往包括咪唑啉、有(yǒu±↔∞)機(jī)酸、不(bù)同的(de)表面活性劑和(hé)氣相(xiàng)緩∑≠®₽蝕劑的(de)複配物(wù)。有(yǒu)研 ✘↕÷究結果表明(míng)氣液相(xiàng)複合型緩蝕↕​× 劑能(néng)有(yǒu)效減緩油田設備的(de)腐蝕。以環保為♠'(wèi)基點研制(zhì)針對(duì)高(gāo)溫高(gāo‍∑↑ )壓CO2腐蝕環境，研制(zhì)适用(yòng)于多(duō)相(xi★∞♦àng)腐蝕體(tǐ)系的(de)緩蝕劑符合當前油氣工(©>gōng)業(yè)發展的(de)需求。其中以現(xiàn)有(yǒu)≤→★緩蝕劑為(wèi)基礎，探索不(bù)同緩蝕劑的(de)最佳複配配§€方，提高(gāo)緩蝕效率、擴大(dà)緩蝕劑适用(yòng)γ₩™₽範圍、降低(dī)有(yǒu)毒緩蝕劑的(de)用(yòng)量，最終←✘‌得(de)到(dào)高(gāo)效、低(dī)毒、通(tōng≥λ)用(yòng)型緩蝕劑也(yě)是(shì)這(zhè)一(yī)領域研Ω♥§≠究不(bù)斷滿足實際需求的(de)一(yī)條捷徑。