超声波调控下聚合物缓蚀剂对金属腐蚀行为的作用机制研究.

doi:10.11902/1005.4537.2025.241

中国腐蚀与防护学报 DOI: 10.11902/1005.4537.2025.241

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超声波调控下聚合物缓蚀剂对金属腐蚀行为的作用机制研究.

高金彪¹,刘怡¹,赵海波²,高清河³,吴禹沈⁴,于鑫⁵

1. 东北石油大学
2. 大庆油田勘探开发研究院
3. 大庆师范学院
4. 中国科学院声学研究所声学与海洋信息全国重点实验室
5. 大庆师范学院黑龙江省油田应用化学与技术重点实验室

Mechanistic investigation of ultrasonic-assisted polymer corro-sion inhibitors in controlling metal corrosion behavior.

引用本文:

高金彪刘怡赵海波高清河吴禹沈于鑫. 超声波调控下聚合物缓蚀剂对金属腐蚀行为的作用机制研究.[J]. 中国腐蚀与防护学报, 10.11902/1005.4537.2025.241.

全文: PDF(1979 KB)

摘要: 本研究针对油气田开发过程中金属管道在聚驱采油环境下因腐蚀引发的安全隐患问题，系统探究了超声波与聚合物缓蚀剂协同作用对20#碳钢在聚丙烯酰胺介质中腐蚀行为的影响机制。目前研究多局限于聚驱采油或超声波的单因素作用分析，而超声波与聚合物协同调控金属腐蚀行为的机制尚不明确。该实验研究了超声波调控下聚合物缓蚀剂对20#碳钢在聚丙烯酰胺介质中腐蚀行为的影响机理；采用动电位极化测试、电化学阻抗谱（EIS）、X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等表征手段，研究了不同超声功率（0%~100%）对聚丙烯酰胺溶液流变特性及金属电化学腐蚀行为的作用规律。实验结果表明，当超声功率为25%P时缓蚀效果最优，腐蚀电流密度显著降低。超声的空化效应降低溶液黏度、抑制阴极氧还原反应进程、调控金属阳极溶解及促进非导电性腐蚀产物的生成。该研究为油气输送管道腐蚀防护提供了新的技术思路，对延长管线服役寿命具有重要工程意义。

关键词 ：金属腐蚀, 超声波, 电化学, 聚丙烯酰胺, 空化效应

Abstract：This study looked closely at how ultrasound and polymer corrosion inhibitors affect the rusting of 20# carbon steel in a polyacrylamide solution, focusing on the safety issues related to metal pipeline rust during oil and gas development in a changing oil recovery setting. Contemporary research primarily focuses on examining individual factors in polydynamic oil recovery or ultrasound. In contrast, the method by which ultrasound and polymer collaboratively influence the corrosion behavior of metals re-mains ambiguous. The experiment examined the mechanism by which a polymer corrosion inhibitor affects the corrosion behavior of 20# carbon steel in a polyacrylamide medium under ultrasound modulation. Characterization techniques, including kinetic potential polarization tests, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), X-ray diffraction (XRD), and scanning electron microscopy (SEM), were employed to analyze the impact of varying ultrasound power (0%-100%P) on the rheological properties of the polyacrylamide solution and the electrochemical corrosion behavior of the metals. The experimental findings indicate that the corrosion prevention effect is maximized at an ultrasound power of 25%, resulting in a substantial reduction in corrosion current density. The cavitation impact of ultrasound diminishes solution viscosity, suppresses cathodic oxygen reduction reactions, regulates metal anodic dissolution, and facilitates the formation of non-conductive corrosion products. This paper presents innovative technical concepts for the corrosion protection of oil and gas transmission pipelines, which hold substantial engineering importance for prolonging the service life of these pipe-lines

Key words： metal corrosion ultrasound electrochemistry polyacrylamide(HPAM) acoustic cavitation

收稿日期: 2025-07-28

基金资助:中科院声学所声学与海洋信息全国重点实验室开放课题;东北石油大学国家基金培育基金;东北石油大学人才引进科研启动经费资助项目

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