离子液体具有优异的物理、化学性质,广泛应用于石油化工领域,但离子液体具有腐蚀性,而且不同条件下的离子液体的腐蚀规律有待进一步探究。因此,针对炼油厂典型钢材,采用不同配比的离子液体作为腐蚀介质,研究原料配比、温度以及含水量对不同钢材的腐蚀作用,并初步探究缓蚀方法,筛选出高效的缓蚀剂来抑制腐蚀,具有重要的实际意义。采用失重试验以及极化曲线研究了 HCl/CuCl添加量对五种钢材(316不锈钢、304不锈钢、0Cr13、Q235以及20#)的腐蚀行为影响,发现HCl对于五种钢材的腐蚀均起到先促进后抑制的作用,在n(HCl):n(N-丁基咪唑)=1.1时腐蚀速率均为最大,并且HCl对于304不锈钢和Q235钢的影响大于其余三种钢;CuCl对于五种钢材的腐蚀均起到促进作用;最终确定腐蚀介质配比为n(HCl):n(N-丁基咪唑)=1.1,n(CuCl):n(N-丁基咪唑)=1.2。通过对五种钢材在离子液体中腐蚀性能的研究后,选择304不锈钢及Q235两种典型钢材,利用失重法和电化学方法研究了温度、含水量对于两种钢材在离子液体中的电化学腐蚀性能影响,结果表明:随着温度升高,离子液体中阴阳离子活性增强,304不锈钢及Q235钢在离子液体中的腐蚀速率逐渐增大;304不锈钢在离子液体中随着含水量的增加,腐蚀速率先增大后减小,当含水量从0%增至20%时,腐蚀速率由1.7794 mm/a增至2.7237mm/a,当含水量增加到40%时,腐蚀速率降低为2.5100mm/a;Q235钢在不同含水量离子液体中的腐蚀规律与304不锈钢相反,随着含水量的增加,腐蚀速率先减小后增大,在含水量为20%时,腐蚀速率最小;此外,筛选出钨酸钠缓蚀剂对于304不锈钢在含水量20%的离子液体(65℃)的腐蚀体系中的缓蚀效果最好,并且随着缓蚀剂添加量的增加,缓蚀效率逐渐提高,当投入量为180 mg/L时,缓蚀效率达到92.95%,是一种以阴极抑制为主的混合型抑制缓蚀剂;硼酸钠缓蚀剂对于Q235钢在65℃、含水量40%的离子液体的腐蚀体系中的缓蚀效果最好,当投入量为120 mg/L时,缓蚀效率达到 90.67%。通过SEM、EDS以及XRD对腐蚀产物形貌、成分进行表征分析,结果表明:304不锈钢在65℃离子液体中的腐蚀产物为堆砌杂乱的不规则块状和长条状的Cu0.81Ni0.19与Fe808(OH)8Cl1.35,使得腐蚀介质易于从空隙穿过腐蚀产物膜,造成腐蚀速率增大;Q235钢在65℃离子液体中腐蚀产物为Cu,主要为两种形态,一种是球形的腐蚀产物,另一种类似花苞状的腐蚀产物为球形腐蚀产物继续长大破裂后形成的;304不锈钢在含水量20%的离子液体中的腐蚀产物膜厚度不均,腐蚀介质可由薄的地方穿过腐蚀产物膜使得腐蚀变得更加容易,腐蚀速率增大,腐蚀产物主要为FeN0.0939,Q235钢在含水量20%离子液体腐蚀后的腐蚀产物主要为FeN0.076。
