河南化工2010年12月第27卷第12期(下)HENAN CHEMICAL INDUSTRY天然氣緩蝕劑評價方法研究劉清云,高峰2,熊新民2,羅躍,趙豢娟(1長江大學化學與環(huán)境工程學院,湖北荊州434023;2塔里木油田分公司,新疆庫爾勒84000)【摘要】天然氣緩蝕劑目前還沒有標準的評價方瀆,大多用浸液掛片法評價;但油溶、揮發(fā)性的氣相緩蝕劑浸液測試時多瀮浮于液相表面,且揮發(fā)損失嚴重,掛片浸液中濃度極低,無法正確測試評價。本文揮討了天然氣緩蝕劑評價必須考慮的各種因素,例如溫度、濃度、揮發(fā)性、預膜工藝對緩蝕性能的彩響,以及抗H2SCO2等酸性氣體腐蝕的性能評價等問題。設計了天然氣緩蝕劑評價試驗裝置及評價方法。評價實際應用誣明該裝暹及評價方法能較好的反應緩蝕劑的性能差別?！娟P鍵詞】天然氣緩蝕劑;評價方法;失重法;電化學法【中圖分類號】TE644【文獻標識碼】A【文章編號】1003-3467(2010)24-0021-03石油天然氣中普遍含有H2、CO2等腐蝕性物失重法是一種可靠的直接測量方法,一直以來質,在集輸、儲運過程中常對管線設施造成嚴重的腐都被廣泛應用。除了直接用來評價、篩選緩蝕劑之蝕破壞,添加緩蝕劑是目前應用最普遍且經濟特效外,而且還被用來驗證其它測試方法的準確性。目的腐蝕抑制措施。對于天然氣集輸用緩蝕劑,大多前以失重法為基礎評價氣相緩蝕劑緩蝕性能的標準是易揮發(fā)的油溶性緩蝕劑,屬于氣相緩蝕劑。目前很多,如美軍標準Mil-85062、日本工業(yè)標準JlsZ并沒有用于天然氣緩蝕劑評測的國家標準,雖然評1519-1973、國內機械行業(yè)標準JB/T4050.2、價氣相緩蝕劑的方法很多,如20世紀50年代初美JB/T4051.2-99、JB/T6067-92、JB/T6071l國就頒布了氣相緩蝕劑和用氣相緩蝕劑處理過的多923。 W Skinner提出了新型評價方法“。其優(yōu)點種氣相緩蝕材料的軍用標準和聯(lián)邦標準,我國也于在于模擬大氣腐蝕狀態(tài)下氣相防銹劑的作用過程,20世紀80年代初參照國外先進標準開始制定和頒重現性好,能得到定量的結果。布相關部門的行業(yè)標準,對研究和發(fā)展氣相緩蝕劑萬紅敬改進實驗將傳統(tǒng)垂直掛片的方式改產品和技術起到了積極的推動作用,但是有關氣相為將試片在裝置頂部水平放置,使加熱揮發(fā)出的水緩蝕劑的性能評價測試儀器和方法,并不完全適應蒸氣均勻冷凝在試片表面減少引起試片銹蝕的偶天然氣集輸環(huán)境面臨的腐蝕問題測試周期也較長,然因素;將原來對裝置進行整體加熱改為只在裝置無法滿足現代化大生產的需要。研究一種全面評價底部加熱,試片水平位于燒杯頂部,使試片與電解質天然氣緩蝕劑性能的實用方法具有重要意義。溶液所在位置溫差較大,因此加熱揮發(fā)出的水蒸氣氣相緩蝕劑評價方法概述更容易冷凝在試片表面。改進后的方法與原方法相比,重現性好,試樣腐蝕形狀特征明顯,加速性好。緩蝕劑評價最經典的是失重法,此外還有電1.2電化學法化學方法譜學法顯微學等2,天然氣緩蝕劑一般電化學方法主要包括動電位極化曲線法、Tael是易揮發(fā)的油溶性緩蝕劑難溶于水相測試液,無法曲線外推法恒電量法和交流阻抗法(Es),主要通以標準的浸液掛片失重法評價,而且長時間恒溫時,過自腐蝕電位明陽極Tae斜率、自腐蝕電流極化氣相緩蝕劑大都揮發(fā),液相濃度很低,測試評價結果電阻和ES解析等電化學數據對緩蝕劑的電化學性極不準確。能進中國煤化工:和薄層法研究了1.1經典失重法CNMHG蝕機制。結果表收稿日期:2010-12-01作者簡介:劉清云(1964-),男副教授從事油田應用化學研究工作,E- mail: liu9845@sina,com。河南化工HENAN CHEMICAL INDUSTRY2010年12月第27卷第12期(下)明電解液的厚度對陰陽極反應過程有很大的影響。緩蝕劑抗H2S、CO2腐蝕的緩蝕能力是天然氣緩蝕劑的加入可以引起金屬表面鈍化,但是只有當緩蝕劑需具備的最基本的性能。石油天然氣中往往金屬表面的電解液很薄時才可以觀察到穩(wěn)定的鈍化含有H2S、H2O、CO2等因子,例如我國西南部油田現象。因此他提出金屬的緩蝕效率不能通過傳統(tǒng)的四川高含硫氣田,新疆塔里木部分油氣井含H2S也大體積測量,而必須在薄層電解液中甚至在吸附層比較高。另外,一些油田還高含CO2。所以為了防中進行測量。止和減緩天然氣集輸管道的腐蝕,加入緩蝕劑是非1.3其它方法常有效的措施。目前現場使用最多的咪唑啉類油溶另外還有譜學法、顯微學法等。譜學法利用人性緩蝕劑抗H2S、CO2等腐蝕性能良好,但大都為復射光波對金屬表面吸附分子振動的影響得到關于電配物。 M Kharshan等利用咪唑啉、有機酸、不同極表面狀態(tài)的結構信息,主要包括紫外—可見光譜、的表面活性劑和氣相緩蝕劑的復配,研制出一種可橢圓偏振光法拉曼光譜和紅外光譜法。顯傚學法以用于油氣管道的緩蝕劑配方。也有將Vs和去主要有電化學掃描隧道顯微技術(STM)掃描電子濕劑復配得到較好的緩蝕劑配方。另外俄羅斯顯微術(SEM)透射電子顯微術(TEM)和光學顯微的H-1-A、HKB-4、HKAB-1和美國的 Visco970鏡方法。比較而言最常用的是失重法電化學法、等都是氣液相緩蝕劑復配產品。譜學法失重法雖然比較原始但仍然是一種最可靠2.1.3預膜工藝的影響的經典測定方法,缺點是測試周期長。電化學評價天然氣緩蝕劑作為一種氣相緩蝕劑起保護作用方法相對失重法具有測試周期短,提供信息豐富等的機理是揮發(fā)出的緩蝕分子通過腐蝕環(huán)境到達金屬特點。表面,在金屬以表面化學吸附或物理吸附形成牢固2天然氣緩蝕劑評價方法研究的保護膜從而抑制腐蝕。因此在緩蝕劑評價方法實驗中,必須使氣相緩蝕劑在沒有腐蝕氣氛時充分揮天然氣緩蝕劑目前還沒有標準的評價方法,因發(fā)一段時間使金屬試片置于該環(huán)境中進行預膜然為評價液相緩蝕劑最可靠的方法是浸液掛片法所后再通入腐蝕介質測試腐蝕速率以國內多用浸液掛片法評價。但氣相緩蝕劑多為油劉淑坤認為,氣相緩蝕劑尤其是飽和蒸氣壓溶揮發(fā)性恒溫浸液測試時多漂浮于液相表面,且較低的進行預揮發(fā)測得的緩蝕效率明顯高于未經有揮發(fā)損失,掛片浸液中濃度極低,天然氣緩蝕劑無預揮發(fā)測得的結果因此以失重法評價時有必要將法用標準的浸液掛片法測試評價。氣相緩蝕劑預揮發(fā)一段時間。2.1影響天然氣緩蝕劑性能的主要因素2.2評價方法2.1.1溫度與揮發(fā)性本實驗主要是在掛片法基礎上加以改進,充分應用與天然氣集輸管道的緩蝕劑如果緩蝕劑考慮了預膜工藝對緩蝕劑緩蝕性能的影響。實驗儀只存在液相中而沒有揮發(fā)性達不到全面防腐的效器和主要原料:水浴鍋,廣口瓶,分液漏斗;試樣為果。揮發(fā)性過高或過低都不適宜通常認為氣相緩A3鋼片(50mm×25m×1.4m),經水磨砂紙打蝕劑在室溫下飽和蒸氣壓力范圍在10-10°Pa磨、去離子水沖冼、無水酒精脫脂、干燥等處理。介之間比較理想。張秋禹6針對油氣工業(yè)尤其是天質為Na2S、 NaHCO3、NaCl配制的復配鹽溶液,鹽酸。然氣開采過程中存在嚴重的酸性CO2腐蝕問題,開實驗裝置如下頁圖1所示發(fā)了兩類氣液雙相緩蝕劑,并模擬實際使用條件評天然氣緩蝕劑評價方法價了其緩蝕性能。結果表明,噻唑類復配緩蝕劑氣液雙相保護率均在90%以上①在評價天然氣緩蝕劑時,1000mL測試瓶浸般來說溫度越髙腐蝕速率應增加但溫度升人恒溫水浴中固定并控制溫度為現場溫度,如高的同時氣相緩蝕劑揮發(fā)性增加,緩蝕作用加強A配撲洨踮500mL,并掛好兩所以實際評測時必須考慮溫度的影響,一般以現場個排中國煤化工5%NaCl+0.4%實際溫度評測最為可靠但實驗室評測時,可以考慮CaCCNMHG Na SO,+0.12%在60℃下進行。Na,co, +0. 116% NaaS2.1.2緩蝕性能②通入天然氣3min以驅盡瓶內空氣,關閉閥河南化工2010年12月第27卷第12期(下)HENAN CHEMICAL INDUSTRY片表面起到緩蝕作用進口實際應用中TI-Q2優(yōu)于TCI-Q1,也驗證了該方法評價緩蝕劑性能優(yōu)劣的科學性和可靠性3結論鋼雖然天然氣緩蝕劑發(fā)展迅速,種類層出不窮,但目前對于氣相緩蝕劑緩蝕性能的評價尚缺少統(tǒng)一的標準。本實驗研究的評價方法與裝置考慮了溫度濃度、預膜工藝以及H2S、CO2等腐蝕成分等因素對天然氣集輸管道腐蝕的影響,經過室內評價與實際應用對比測試,該評價方法比較科學、準確可靠,值圖1試驗裝置得推廣應用門。然后加入天然氣緩蝕劑50mg,其添加量以復參考文獻配鹽溶液計量為100mg/L,恒溫預膜2h。[1]化學工業(yè)部化工機械研究院.腐蝕與防護手冊·耐蝕③慢慢加入10%鹽酸10mL,系統(tǒng)液面上產生金屬材料及防蝕技術[M].北京:化學工業(yè)出版社H2S、CO2各約500mg/L。然后將測試瓶密閉下60℃恒溫144h,每16h觀察一次腐蝕狀況[2]高國,梁成浩.氣相緩蝕劑的研究現狀及發(fā)展趨勢實驗結束后,用自來水沖洗試樣以除去其表面[J].中國腐蝕與防護學報,2007,27(4):252-25[3]張敏,萬紅敬,李志廣,等,氣相緩蝕劑失重評價方疏松腐蝕產物,然后將其放入加有緩蝕劑的酸洗液法研究[].包裝工程,2007,28(1):40-42中酸洗直至除去腐蝕產物。然后經去離子水沖洗,(4] SKINNERW. A New Method for Quantitative Evaluation無水酒精脫脂,干燥。由實驗前后試樣的失重、掛片of Volatile Corrosion Inhibitors [ J]. Corrosion Science表面積計算腐蝕速度2.3幾種緩蝕劑的評價[5]WAN Hong-jing. A Modified for Evaluation of Materials我們以該方法測試了塔里木油田污水緩蝕劑Containing Volatile Corrosion Inhibitor [J ]. Cent SouthTCI、天然氣緩蝕劑TCI-Q1和天然氣緩蝕劑TCIUniv Techno, 2005, 12(4)Q2,兩塊掛片的平均實驗結果如表1所示。[6]張秋禹,張軍平,顏紅俠,等.氣相緩蝕劑研究進展[J].化工進展,2002,21(9):639-643.1各種濃度下塔里木油田緩蝕劑評價結果(60℃)[7]Kharshan M, Furman A. Incorporating vapor corrosioninhibitorin oil and gas pipeline additive formulation[ c]緩蝕劑25mg/L50mg/L75mg/L100mg/LNACE International, Houston Texas, 1998. 236.[8]Geiner L. Combined use of vapor corrosion inhibitorsTcI-Q】0.0910.0780.0620.06dehumidification for plant and equipment mothballing orTc-Q20.0900.0700.0540.048lay-u[ C]. NACE Intemational, Houston Texas, 1998從結果可以看出,污水緩蝕劑TCI基本沒有氣相緩蝕效果,這與它的水溶性、難揮發(fā)等特性有關;[9]劉淑坤彭喬氣相緩蝕劑的研究與應用[J全面而TCI-Q1和TCI-Q2是油溶性的天然氣緩蝕劑,腐蝕控制,2001,15(6):13-17加入后浮于液面且易揮發(fā),其蒸氣可部分吸附于鋼中國煤化工CNMHG