对于天然气集输管线,Ca CO3垢占绝大多数,结垢严重制约着天然气集输系统的安全、高效运行。实际场合中,通常会运用HCl、H2SO4酸洗或电脉冲等方式进行除垢处理。酸洗液在进行除垢的过程中,对管道也具有较为明显的腐蚀作用,导致管道的使用时间缩短。一种经济性比较好的方式,即为除垢液中添加一定的缓蚀剂成分,从而降低酸洗腐蚀带来的不利影响。因为低Cr钢和缓蚀剂之间的反应原理非常复杂,假如运用不合理,产生微小原电池会加快腐蚀,导致十分严峻的安全问题以及经济问题。目前针对新开发的低Cr管线钢特别是3Cr和5Cr钢酸化缓蚀剂以及酸化缓蚀工艺技术的研究相对比较少,限制了低Cr钢的开发和应用,已成为油气田开发技术领域中待解决的问题。本论文首先研究了苯并三氮唑类衍生物1-羟基-7-氮杂苯并三唑（HOAT）在X60管线钢表面的缓蚀行为,接着分析探讨了含S、O直链有机小分子在3Cr钢表面可能的吸附机理。最后开发并研究了两种治疗疾病的药物作为环境友好型缓蚀剂对5Cr管线钢的缓蚀性能及吸附机理。1)通过实验方法筛选并研究了HOAT在1 M HCl溶液中对X60管线钢的缓蚀性能。利用动电位极化曲线、阻抗谱、失重法、形貌观察研究了HOAT在X60钢表面的缓蚀行为。失重法研究证实随着HOAT在酸洗液中含量水平的提升,所具备的缓蚀效果也相应增强。不过和温度因素之间成反比关系,也就是温度提升,所具备的缓蚀作用下降。而电化学实验研究结果与之得到的结论是较为类似的,此外HOAT也属于抑制阳极和阴极的缓蚀剂。HOAT在X60钢基体表面的吸附机制同样属于化学吸附的范畴,同时满足Langmuir模型。最后采用计算模拟方法探讨了HOAT在X60管线钢表面的吸附机理。2)采用实验和理论计算结合的方法筛选并研究了3,3’-二氢氧啉酸DBP（3,3’-dithiobispropionic acid）对3Cr钢在一定浓度HCl环境下的缓蚀表现及其内在机理。结合极化曲线的实验结果可以观察到,在温度为298 K,3,3’-二氢氧啉酸的浓度为5 m M时,3,3’-二氢氧啉酸对3Cr钢在盐酸溶液中的缓蚀效率可以达到85%。另外随着温度的升高,该分子对3Cr钢在酸性环境下的缓蚀能力出现了一定下滑,在环境温度提升到318 K时,3,3’-二氢氧啉酸的缓蚀效率为71.6%。因此,可以表明升高温度不利于3,3’-二氢氧啉酸在3Cr钢表面形成稳定的保护膜。扫描电子显微镜和原子力显微镜测试都直观地证明了3,3’-二氢氧啉酸能够有效地减缓3Cr钢在盐酸溶液中的腐蚀。结合相应的等温模型能够认识到,这种缓蚀剂分子在3Cr钢基体表面的吸附机制,满足朗格缪尔过程;吸附吉布斯自由能的值为-29.9k J/mol,这表明该有机分子在3Cr钢表层的吸附变化是可以自发进行的,同时体现了兼有物理、化学两个方面的吸附反应能量变化。而后续进行了分子动力学模拟等过程,也证实了3,3’-二氢氧啉酸能够对3Cr钢展现出较好的缓蚀性能。3)采用了电化学测试、浸泡实验、扫描电子显微镜观察和理论计算结合的方式筛选并探究了氯氮平作为环境友好型缓蚀剂对于5Cr钢材料在一定浓度HCl环境下的腐蚀抑制机制以及可能存在的机理。电化学结果表明,CLP的出现,能够在很大程度上延缓5Cr钢材料在溶液环境下的腐蚀过程。而此时延缓腐蚀效果和CLP含量水平成正比关系,基于极化和阻抗谱实验数据,可以看到其最为理想的缓蚀剂效率是92.4%。此外SEM结果进一步支撑了电化学测试所得出的结论。结合分子动力学仿真等过程能认识到,在溶剂化条件下的CLP分子,CLPH+和在溶剂化条件下的CLPH+分子都具有较低的能隙值和较高的偶极矩值,并且都可以几乎水平的吸附在5Cr钢表面。这意味着CLP分子在不同条件下都能为5Cr钢提供高效的保护。此外,被质子化的氯氮平分子和处在溶剂化状态下的氯氮平分子具有更优异的理论参数值,这说明其可以为抑制5Cr钢的腐蚀提供更加高效的保护。4)设计了相应的电化学测试,浸泡测试等实验,同时凭借分子量化模拟运算分析过程来筛选并证明了甲苯达唑对5Cr钢在盐酸中的腐蚀抑制能力,而且还揭示了其可能存在的防腐机理。电化学测试结果表明甲苯达唑能有效的抑制5Cr钢在盐酸溶液中的溶解,并且抑制效率随着甲苯达唑含量的增加而显得格外的显著。由电化学阻抗测试可知,其最高缓蚀效率可达94.4%。浸泡失重实验结果与电化学测试数据和SEM电镜形貌高度吻合。从理论计算结果中可以发现,中性条件下和被质子化的甲苯达唑分子在溶剂化和未溶剂化的环境当中,均具有较低的能隙和较高的偶极矩,并且都可以平行的吸附在金属表面,这也与其高效的缓蚀性能相对应。此外,通过对比发现,溶剂化条件下被质子化的甲苯达唑分子具有最高的结合能,即最容易的与5Cr钢发生相互反应而呈现最优的防腐性能。