超臨界CO2-H2O體系中N80碳鋼的腐蝕及緩蝕效果研究.pdf

1、超臨界CO2廣泛存在于碳捕獲與封存過程以及油氣田開發(fā)環(huán)境中，在有水存在條件下，超臨界CO2會使鋼材發(fā)生嚴重的腐蝕。而減緩或抑制鋼材在超臨界CO2-H2O環(huán)境中發(fā)生腐蝕最簡單和經濟的方法是加入緩蝕劑。但是在超臨界CO2環(huán)境中緩蝕劑的研究很少，對緩蝕劑在超臨界CO2-H2O體系中的作用機理鮮有報道。
　　本文研究N80碳鋼在超臨界CO2-H2O和非超臨界CO2-H2O溶液中的腐蝕及緩蝕效果。自主設計了腐蝕失重裝置和動態(tài)原位電化學測試系

2、統(tǒng)。結合失重實驗、電化學測試（電化學阻抗測試，動電位掃描測試）和表面形貌分析，對N80碳鋼在超臨界CO2-H2O體系中的腐蝕行為以及緩蝕劑的作用機理進行探討。失重實驗的結果表明：在沒有添加緩蝕劑的情況下，N80碳鋼的腐蝕速率隨著CO2分壓和轉速的增加而增加。在添加緩蝕劑的情況下，特別是動態(tài)條件下，緩蝕劑在超臨界和非超臨界CO2-H2O溶液中的緩蝕效果差異顯著。通過對比表面形貌的SEM圖，可以發(fā)現(xiàn)：隨著壓力和轉速的增加，鋼片表面腐蝕產物膜

3、脫落越嚴重。電化學（交流阻抗和動電位極化）測試結果表明，在沒有添加緩蝕劑的情況下，電化學阻抗譜由一個高頻容抗弧和一個低頻感抗弧組成，而隨著緩蝕劑的加入，低頻的感抗弧逐漸消失變成容抗弧。而且緩蝕劑的加入使得Rct顯著地增大，從而腐蝕速率顯著地減小。在超臨界和非超臨界CO2-H2O溶液中N80碳鋼的微分電容曲線顯示零電荷電位點隨著CO2分壓由非超臨界向超臨界狀態(tài)轉變時而負移，導致表面剩余正電荷增多。通過紫外可見分光光度法分析試驗中緩蝕劑的濃