CN102680382B - 一种垢下腐蚀实验支架及其实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属腐蚀实验技术领域，涉及一种垢下腐蚀实验支架及其实验方法，包括支架面板和支架底座；支架面板和支架底座的外部边缘处设有位置相对应的固定孔，支架面板和支架底座通过设置在固定孔内的固定件相连接固定；支架面板上设有和工作电极直径相同的工作电极孔，工作电极孔的周围设有面板凹槽，内设有面板O型圈；支架底座上设有底座凹槽，底座凹槽内设有底座O型圈；支架底座上位于底座O型圈内径圆周内的位置处设有三个电触头，电触头的下端插入电触头支座的顶部；支架底座上设有导线凹槽，电触头支座上均设有电导线；其实验方法能在同一腐蚀试片上进行电化学腐蚀测试、腐蚀失重测量和表面形貌观察，适用于电化学腐蚀及垢下腐蚀模拟研究。
Description
技术领域
本发明属于腐蚀实验技术领域，具体的说，涉及一种可以调节垢层厚度的垢下腐蚀实验支架及其实验方法。
背景技术
石油天然气管道最为常见的腐蚀失效形式是CO2腐蚀和H2S腐蚀，这些腐蚀的腐蚀产物可能与油气输送介质中的砂、元素硫以及CaCO3、BaSO4等垢层一起在管道内部表面沉积，造成垢下腐蚀，这类腐蚀兼有垢下腐蚀和电化学腐蚀的特征。因为垢层的厚度不同，金属表面的腐蚀行为也有所差异。在这些垢沉积的部位，缓蚀剂很难穿透垢层对金属表面进行保护，因此，研究垢下腐蚀的规律及机理十分重要，其可以为进一步开展腐蚀控制提供理论依据，而同时实现垢下腐蚀和电化学腐蚀的实验方法和测量方法则是实验室开展垢下腐蚀模拟研究的先决条件。电化学腐蚀研究通常需要采用在工作电极上焊电导线，从而实现腐蚀电化学信号的导出，然后采用环氧树脂对工作电极进行封样，只暴露工作电极的一面作为工作表面，而一般不在该工作电极上进行表面形貌观察和失重测量。由于电化学腐蚀的部分参数需要采用腐蚀失重的结果进行修正，因此，一般采用在同一实验装置中悬挂试片进行腐蚀失重测量和表面形貌观察，但是这种传统的电化学腐蚀实验方法至少需要2至4个工作电极，且由于在不同的试片上进行电化学腐蚀测量、腐蚀失重测量和表面形貌观察，可能出现电化学腐蚀测量电极上的腐蚀行为与进行腐蚀失重测量和表面形貌观察电极上的腐蚀行为不完全一致的情况，从而导致研究结果的可信性较差；另外，这种传统的腐蚀实验方法很难在工作电极上放置垢层，不能用于垢下腐蚀研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供了一种垢下腐蚀实验支架及其实验方法，其仅需一个工作电极，可以实现在同一腐蚀试片上进行电化学腐蚀测试、腐蚀失重测量和表面形貌观察，其解决了传统的电化学腐蚀实验方法需要联合不同工作电极才能完成电化学腐蚀研究所导致的研究结果可靠性差的问题；其实现了在工作电极上放置垢层，并且可以调节垢层的厚度，可以用于不同垢层厚度下的金属腐蚀行为和缓蚀剂性能评价研究；其适用于电化学腐蚀及垢下腐蚀模拟研究，如油气系统设备的CO2和H2S腐蚀，砂、元素硫及垢层沉积处金属的腐蚀及缓蚀剂性能评价等。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种垢下腐蚀实验支架，包括支架面板和支架底座；所述支架面板和支架底座的外部边缘处设有位置相对应的固定孔，所述支架面板和支架底座通过设置在固定孔内的固定件相连接固定；所述支架面板上设有和工作电极直径相同的工作电极孔，所述工作电极孔的周围设有面板凹槽，所述面板凹槽内设有对工作电极进行密封的内嵌面板O型圈；所述支架底座上设有底座凹槽，所述底座凹槽内设有对支架面板和支架底座进行密封的内嵌底座O型圈；所述支架底座上位于底座O型圈内径圆周内的位置处设有三个电触头，所述电触头的下端插入电触头支座的顶部；所述支架底座上设有导线凹槽，所述电触头支座上均设有电导线，所述导线凹槽采用环氧树脂将电导线与腐蚀介质进行隔绝。
所述支架面板和支架底座的形状和尺寸相同，且支架面板的厚度小于支架底座的厚度；所述支架面板和支架底座为圆形时，其外部边缘处所设的位置相对应的固定孔的数量为三个或四个；或所述支架面板和支架底座为方形时，其外部边缘处所设的位置相对应的固定孔的数量为四个。
所述工作电极孔为圆形，且设置在支架面板的中心位置处；所述底座凹槽的数量为一个，且设置在支架底座的中心位置处，且其直径比工作电极直径大；所述电触头均设有内弹簧，且三个电触头在圆周向上呈120度均匀分布，所述电触头的顶部高于支架底座的表面；所述导线凹槽为圆形，且设置在支架底座的底部中心处，其直径大于三个电触头所在的圆周的直径。
所述三个电触头支座上，其每个电触头支座上所设的电导线的数量为一根，且此三根电导线组合形成一根总导线，所述总导线的外部设有绝缘的塑料套管。
所述支架面板和支架底座通过设置在固定孔内的螺杆以及螺帽相连接固定。
所述支架面板和支架底座采用聚四氟乙烯的耐蚀材料制成。
为解决上述技术问题，本发明又提供了一种垢下腐蚀实验支架其实验方法，包括以下步骤：实验前，将打磨后的工作电极放入工作电极孔，通过面板O型圈对工作电极进行密封；将螺杆穿过支架底座和支架面板的固定孔，旋紧螺帽，使设有内弹簧的电触头的顶部与工作电极的表面相接触，并通过底座O型圈对支架面板和支架底座进行密封；通过工作电极与三个电触头以及三根电导线共同实现工作电极的电化学腐蚀信号的导出；实验中，通过工作电极、参比电极和辅助电极构成电化学三电极测量体系，分别与外部电化学测试装置的相应电极连接，对工作电极的电化学腐蚀行为进行测量。
所述垢下腐蚀实验支架其实验方法，实验结束后，可利用工作电极进行腐蚀失重测量和表面形貌观察。
所述垢下腐蚀实验支架其实验方法，试验中，可根据需要在工作电极表面放置垢层。
所述垢下腐蚀实验支架其实验方法，组装支架时，可将螺杆穿过支架底座和两个以上的支架面板的固定孔，然后旋紧螺帽，最后在工作电极上的工作电极孔内添加垢层至实验要求的垢层厚度。
本发明的一种垢下腐蚀实验支架及其实验方法与现有技术相比具有如下有益的技术效果：其仅需一个工作电极，即能够实现在同一腐蚀试片上进行电化学腐蚀测试、腐蚀失重测量和表面形貌观察，其解决了传统的电化学腐蚀实验方法需要联合不同工作电极才能完成电化学腐蚀研究所导致的研究结果可靠性差的问题；其实现了在工作电极上放置垢层，并且可以调节垢层的厚度，可以用于不同垢层厚度下的金属腐蚀行为和缓蚀剂性能评价研究；其适用于电化学腐蚀及垢下腐蚀模拟研究，如油气系统设备的CO2和H2S腐蚀，砂、元素硫及垢层沉积处金属的腐蚀及缓蚀剂性能评价等；其具有装置结构简单，方便实用，实验方法可靠，步骤合理的优点。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明：
图1为垢下腐蚀实验支架的截面示意图；
图2为支架面板俯视图；
图3为支架底座俯视图；
图4为电触头截面示意图；
图5为电触头支座截面示意图。
图中，1为支架面板，2为支架底座，3为工作电极孔，4为面板O型圈，5为底座O型圈，6为电触头，7为电导线，8为总导线，9为导线凹槽，10为螺杆，11为螺帽，12为固定孔，13为电触头支座，14为内弹簧。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，
实施例1
一种垢下腐蚀实验支架，包括支架面板1和支架底座2；所述支架面板1和支架底座2的外部边缘处设有位置相对应的固定孔12，所述支架面板1和支架底座2通过设置在固定孔12内的固定件相连接固定；所述支架面板1上设有和工作电极直径相同的工作电极孔3，所述工作电极孔3的周围设有面板凹槽，所述面板凹槽内设有对工作电极进行密封的内嵌面板O型圈4；所述支架底座2上设有底座凹槽，所述底座凹槽内设有对支架面板1和支架底座2进行密封的内嵌底座O型圈5；所述支架底座2上位于底座O型圈5内径圆周内的位置处设有三个电触头6，所述电触头6的下端插入电触头支座13的顶部；所述支架底座2上设有导线凹槽9，所述电触头支座13上均设有电导线7，所述导线凹槽9采用环氧树脂将电导线7与腐蚀介质进行隔绝；所述支架面板1和支架底座2的形状和尺寸相同，且支架面板1的厚度小于支架底座2的厚度；所述支架面板1和支架底座2为圆形，其外部边缘处所设的位置相对应的固定孔的数量为三个；所述工作电极孔3为圆形，且设置在支架面板1的中心位置处；所述底座凹槽的数量为一个，且设置在支架底座2的中心位置处，且其直径比工作电极直径大；所述电触头6均设有内弹簧14，且三个电触头6在圆周向上呈120度均匀分布，所述电触头6的顶部高于支架底座2的表面；所述导线凹槽9为圆形，且设置在支架底座2的底部中心处，其直径大于三个电触头6所在的圆周的直径；所述三个电触头支座13上，其每个电触头支座13上所设的电导线7的数量为一根，且此三根电导线7组合形成一根总导线8，所述总导线8的外部设有绝缘的塑料套管；所述支架面板1和支架底座2通过设置在固定孔12内的螺杆10以及螺帽11相连接固定；所述支架面板1和支架底座2采用聚四氟乙烯的耐蚀材料制成。
所述的垢下腐蚀实验支架其实验方法，包括以下步骤：实验前，组装支架时，将螺杆10穿过支架底座2和两个以上的支架面板1的固定孔12，然后旋紧螺帽11，最后在工作电极上的工作电极孔3内添加垢层至实验要求的垢层厚度；将打磨后的工作电极放入工作电极孔3，通过面板O型圈4对工作电极进行密封；然后将螺杆10穿过支架底座1和支架面板2的固定孔12，旋紧螺帽11，使设有内弹簧14的电触头6的顶部与工作电极的表面相接触，并通过底座O型圈5对支架面板1和支架底座2进行密封；通过工作电极与三个电触头6以及三根电导线7共同实现工作电极的电化学腐蚀信号的导出；实验中，通过工作电极、参比电极和辅助电极构成电化学三电极测量体系，分别与外部电化学测试装置的相应电极连接，对工作电极的电化学腐蚀行为进行测量；实验结束后，利用工作电极进行腐蚀失重测量和表面形貌观察。
实施例2
一种垢下腐蚀实验支架，同实施例1，所不同的是，所述支架面板1和支架底座2为圆形，其外部边缘处所设的位置相对应的固定孔12的数量为四个。
所述的垢下腐蚀实验支架其实验方法，同实施例1，所不同的是，实验前，组装支架时，将螺杆10穿过支架底座2和两个以上的支架面板1的固定孔12，然后旋紧螺帽11，最后在工作电极上的工作电极孔3内添加垢层至实验要求的垢层厚度。
实施例3
一种垢下腐蚀实验支架，同实施例1，所不同的是，所述支架面板1和支架底座2为方形，其外部边缘处所设的位置相对应的固定孔12的数量为四个。
这样在实验时，本发明的一种垢下腐蚀实验支架及其实验方法，可以实现在同一腐蚀试片上进行电化学腐蚀测试、腐蚀失重测量和表面形貌观察，适用于电化学腐蚀及垢下腐蚀模拟研究，如油气系统设备的CO2和H2S腐蚀，砂、元素硫及垢层沉积处金属的腐蚀及缓蚀剂性能评价等。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种垢下腐蚀实验支架，包括支架面板（1）和支架底座（2）；所述支架面板（1）和支架底座（2）的外部边缘处设有位置相对应的固定孔（12），所述支架面板（1）和支架底座（2）通过设置在固定孔（12）内的固定件相连接固定；其特征在于：所述支架面板（1）上设有和工作电极直径相同的工作电极孔（3），所述工作电极孔（3）的周围设有面板凹槽，所述面板凹槽内设有对工作电极进行密封的内嵌面板O型圈（4）；所述支架底座（2）上设有底座凹槽，所述底座凹槽内设有对支架面板（1）和支架底座（2）进行密封的内嵌底座O型圈（5）；所述支架底座（2）上位于底座O型圈（5）内径圆周内的位置处设有三个电触头（6），所述电触头（6）的下端插入电触头支座（13）的顶部；所述支架底座（2）上设有导线凹槽（9），所述电触头支座（13）上均设有电导线（7），所述导线凹槽（9）采用环氧树脂将电导线（7）与腐蚀介质进行隔绝。
2.根据权利要求1所述的垢下腐蚀实验支架，其特征在于：所述支架面板（1）和支架底座（2）的形状和尺寸相同，且支架面板（1）的厚度小于支架底座（2）的厚度；所述支架面板（1）和支架底座（2）为圆形时，其外部边缘处所设的位置相对应的固定孔（12）的数量为三个或四个；或所述支架面板（1）和支架底座（2）为方形时，其外部边缘处所设的位置相对应的固定孔（12）的数量为四个。
3.根据权利要求1所述的垢下腐蚀实验支架，其特征在于：所述工作电极孔（3）为圆形，且设置在支架面板（1）的中心位置处；所述底座凹槽的数量为一个，且设置在支架底座（2）的中心位置处，且其直径比工作电极直径大；所述电触头（6）均设有内弹簧（14），且三个电触头（6）在圆周向上呈120度均匀分布，所述电触头（6）的顶部高于支架底座（2）的表面；所述导线凹槽（9）为圆形，且设置在支架底座（2）的底部中心处，其直径大于三个电触头（6）所在的圆周的直径。
4.根据权利要求1所述的垢下腐蚀实验支架，其特征在于：所述三个电触头支座（13）上，其每个电触头支座（13）上所设的电导线（7）的数量为一根，且此三根电导线（7）组合形成一根总导线（8），所述总导线（8）的外部设有绝缘的塑料套管。
5.根据权利要求1所述的垢下腐蚀实验支架，其特征在于：所述支架面板（1）和支架底座（2）通过设置在固定孔（12）内的螺杆（10）以及螺帽（11）相连接固定。
6.根据权利要求1所述的垢下腐蚀实验支架，其特征在于：所述支架面板（1）和支架底座（2）采用聚四氟乙烯的耐蚀材料制成。
7.根据权利要求1至6任意一条权利要求所述的垢下腐蚀实验支架其实验方法，其特征在于：包括以下步骤：实验前，将打磨后的工作电极放入工作电极孔（3），通过面板O型圈（4）对工作电极进行密封；将螺杆（10）穿过支架底座（2）和支架面板（1）的固定孔（12），旋紧螺帽（11），使设有内弹簧（14）的电触头（6）的顶部与工作电极的表面相接触，并通过底座O型圈（5）对支架面板（1）和支架底座（2）进行密封；通过工作电极与三个电触头（6）以及三根电导线（7）共同实现工作电极的电化学腐蚀信号的导出；实验中，通过工作电极、参比电极和辅助电极构成电化学三电极测量体系，分别与外部电化学测试装置的相应电极连接，对工作电极的电化学腐蚀行为进行测量。
8.根据权利要求7所述的垢下腐蚀实验支架其实验方法，其特征在于：实验结束后，利用工作电极进行腐蚀失重测量和表面形貌观察。
9.根据权利要求7所述的垢下腐蚀实验支架其实验方法，其特征在于：试验中，根据需要在工作电极表面放置垢层。
10.根据权利要求7所述的垢下腐蚀实验支架其实验方法，其特征在于：组装支架时，将螺杆（10）穿过支架底座（2）和两个以上的支架面板（1）的固定孔（12），然后旋紧螺帽（11），最后在工作电极上的工作电极孔（3）内添加垢层至实验要求的垢层厚度。
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