CN109187700A - 缓蚀剂成膜性能的评价装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种缓蚀剂成膜性能的评价装置和方法，其中，该评价装置包括釜式容器、三电极线性极化电阻探针、压力表、泄压阀和热电偶；该釜式容器用于盛放腐蚀性介质，压力表用于检测釜式容器内的压力值，在当釜式容器内的压力值超出预设值时，泄压阀将释放釜式容器内的压力，以使釜式容器内的压力值达到预设值；热电偶用于测量釜式容器内的温度，三电极线性极化电阻探针上形成缓蚀剂保护膜，以根据缓蚀剂保护膜从三电极线性极化电阻探针上脱落的速率评定缓蚀剂保护膜的持久性。本发明可以较为准确地评价缓蚀剂成膜的持久性，以及评价缓蚀剂成膜对缓蚀效果的影响。

Description

缓蚀剂成膜性能的评价装置和方法

技术领域

本发明涉及金属腐蚀抑制评价技术领域，尤其是涉及一种缓蚀剂成膜性能的评价装置和方法。

背景技术

金属腐蚀的损失随着工业化的进程加快越发显现出其严重性，缓蚀剂作为一种生产用的化学添加剂，向环境介质中加入少量的这种物质，就能显著地降低金属的腐蚀速率；而且缓蚀剂的使用浓度一般很低，故添加缓蚀剂后腐蚀介质的基本性质不发生变化，同时缓蚀剂的使用不需要特殊的附加设备，也毋需改变金属设备与构件的材质或进行表面处理，因此，使用缓蚀剂是一种经济效益较高且适应性较强的金属防护措施，被广泛应用于石油开采、化学清洗、水处理和金属制品储运等工程中。

缓蚀剂成膜性能的优劣对其缓蚀效果具有重要作用，也是缓蚀剂评价中的一项重要性能指标，目前，常用的评价缓蚀剂成膜性能的方法主要依据《SY/T 5273-2000油田采出水用缓蚀剂性能评价方法》，该方法虽然耗时短，但仅能定性评价缓蚀剂成膜效果，不能评价缓蚀剂成膜持久性、成膜对缓蚀效果影响等，且局限性较大、可重复性也较差。

针对上述评价缓蚀剂成膜性能的方法不能评价缓蚀剂成膜持久性、成膜对缓蚀效果影响的问题，尚未提出有效的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供缓蚀剂成膜性能的评价装置和方法，以较为准确地实现评价缓蚀剂成膜的持久性和缓蚀剂成膜对缓蚀效果的影响。

第一方面，本发明实施例提供了一种缓蚀剂成膜性能的评价装置，该评价装置包括釜式容器、三电极线性极化电阻探针、压力表、泄压阀和热电偶；釜式容器的顶部设置有多个插口；三电极线性极化电阻探针和热电偶分别从对应的插口插入釜式容器中，电压表与泄压阀设置于釜式容器的顶部；釜式容器用于盛放腐蚀性介质，压力表用于检测釜式容器内的压力值，泄压阀用于当釜式容器内的压力值超出预设值时，释放釜式容器内的压力，以使釜式容器内的压力值达到预设值；热电偶用于测量釜式容器内的温度，在三电极线性极化电阻探针上形成缓蚀剂保护膜，以根据缓蚀剂保护膜从三电极线性极化电阻探针上脱落的速率评定缓蚀剂保护膜的持久性。

进一步，上述釜式容器包括夹套；该夹套包围在釜式容器的器壁上；夹套用于存放循环流入的热流体，使釜式容器内达到预设的温度。

进一步，上述评价装置还包括气体通入管路和分散头；气体通入管路从对应的插口插入釜式容器中，分散头与气体通入管路插入釜式容器中的一端相连；气体通入管路和分散头用于通入腐蚀性气体或者惰性气体。

进一步，评价装置还包括搅拌装置，搅拌装置为搅拌桨或者磁力搅拌设备；搅拌桨从对应的插口插入釜式容器中，搅拌桨用于搅拌釜式容器中的腐蚀介质；磁力搅拌设备包括磁子和底座，磁子放置于釜式容器的底部，釜式容器放置于底座的托盘上，底座用于产生旋转磁场，带动磁子转动，以使磁子搅拌釜式容器中的腐蚀介质。

进一步，上述三电极线性极化电阻探针的材质为碳钢材质。

第二方面，本发明实施例还提供一种缓蚀剂成膜性能的评价方法，该评价方法应用于第一方面所述的评价装置；该评价方法包括：向评价装置的釜式容器的腐蚀性介质中添加预设浓度的缓蚀剂，开始计时；缓蚀剂加入腐蚀性介质中的计时时长达到预设时长后，三电极线性极化电阻探针表面形成缓蚀剂保护膜，将三电极线性极化电阻探针从添加预设浓度的缓蚀剂的釜式容器中取出；将三电极线性极化电阻探针表面的液体甩干，仅保留三电极线性极化电阻探针表面形成的缓蚀剂保护膜；将形成缓蚀剂保护膜的三电极线性极化电阻探针插入不添加缓蚀剂的釜式容器中；统计三电极线性极化电阻探针上缓蚀剂保护膜脱落的速率，根据统计结果评价所述缓蚀剂的持久性。

进一步，上述评价方法还包括：当三电极线性极化电阻探针上缓蚀剂保护膜脱落的时间达到预设时间时，向所述不添加缓蚀剂的釜式容器中加入特征性腐蚀介质；统计三电极线性极化电阻探针上缓蚀剂保护膜脱落的速率。

进一步，上述向釜式容器的腐蚀性介质中添加预设浓度的缓蚀剂的步骤之前，包括：将腐蚀介质装入釜式容器中，密封釜式容器；根据预设的评价需求确定是否通入腐蚀性气体或者惰性气体，以形成评价溶液；设置搅拌装置的搅拌速率在预设范围内，以使搅拌装置搅拌腐蚀介质；向釜式容器的夹套中注入循环热流体，使釜式容器中的腐蚀介质的温度达到预设温度；记录开始评价实验时间、腐蚀介质的pH值和三电极线性极化电阻探针的腐蚀速率。

进一步，上述向釜式容器的腐蚀性介质中添加预设浓度的缓蚀剂的步骤，还包括：在预设的评价实验时间内，保持腐蚀速率稳定，当腐蚀速率稳定的时间达到预设时间段后，向腐蚀性介质中添加预设浓度的缓蚀剂。

进一步，上述缓蚀剂的浓度范围为5μg/g～50μg/g。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明提供了一种缓蚀剂成膜性能的评价装置和方法，其中，该评价装置包括釜式容器、三电极线性极化电阻探针、压力表、泄压阀和热电偶；该釜式容器用于盛放腐蚀性介质，压力表用于检测釜式容器内的压力值，在当釜式容器内的压力值超出预设值时，泄压阀将释放釜式容器内的压力，以使釜式容器内的压力值达到预设值；热电偶用于测量釜式容器内的温度，三电极线性极化电阻探针上形成缓蚀剂保护膜，以根据缓蚀剂保护膜从三电极线性极化电阻探针上脱落的速率评定缓蚀剂保护膜的持久性。本发明可以较为准确地评价缓蚀剂成膜的持久性，以及评价缓蚀剂成膜对缓蚀效果的影响。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种缓蚀剂成膜性能的评价装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种缓蚀剂成膜性能的评价装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种缓蚀剂成膜性能的评价装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种缓蚀剂成膜性能的评价方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种缓蚀剂成膜的持久性评价实验腐蚀速率与时间关系示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种缓蚀剂成膜性能的评价方法的流程图；

图7为本发明实施例提供的模拟现场生产中缓蚀剂的持久性评价实验腐蚀速率与时间关系示意图；

图8为本发明实施例提供的缓蚀剂1和缓蚀剂2成膜性能的评价结果图；

图9为本发明实施例提供的缓蚀剂3和缓蚀剂4成膜性能的评价结果图；

图10为本发明实施例提供的缓蚀剂5和缓蚀剂6成膜性能的评价结果图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前评价缓蚀剂成膜性能的方法仅能定性评价缓蚀剂成膜效果，难以评价缓蚀剂成膜持久性和缓蚀剂成膜对缓蚀效果的影响，基于此，本发明实施例提供的一种缓蚀剂成膜性能的评价装置和方法，该技术可以应用于石油开采、化学清洗、水处理和金属制品储运等场景中。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种缓蚀剂成膜性能的评价装置进行详细介绍。

参见图1所示的一种缓蚀剂成膜性能的评价装置的结构示意图，该评价装置包括釜式容器10、三电极线性极化电阻(Linear polarization resistance，简称为LPR)探针11、压力表12、泄压阀13和热电偶14；该釜式容器10的顶部设置有多个插口；三电极线性极化电阻探针11和热电偶14分别从对应的插口插入釜式容器10中，电压表12与泄压阀13设置于釜式容器10的顶部。

上述釜式容器10用于盛放腐蚀性介质，压力表12用于检测釜式容器10内的压力值，泄压阀13用于当釜式容器10内的压力值超出预设值时，释放釜式容器10内的压力，以使釜式容器10内的压力值达到预设值；热电偶14用于测量釜式容器10内的温度，在三电极线性极化电阻探针11上形成缓蚀剂保护膜，以根据缓蚀剂保护膜从三电极线性极化电阻探针11上脱落的速率评定缓蚀剂保护膜的持久性。

上述釜式容器10具有密封性，并且含有多个插口，用于插入评价缓蚀剂成膜性能所需的设备。

上述压力表12通常是以弹性元件为敏感元件，测量并指示釜式容器10中压力的仪表；压力表12通过表内的敏感元件(波登管、膜盒、波纹管)的弹性形变，再由表内机芯的转换机构将压力形变传导至指针，引起指针转动来显示压力。

上述泄压阀13，在釜式容器10内的压力超过泄压阀预设的压力值时，泄压阀13自动开启泄压，保证釜式容器10内的压力值满足预设值，该预设值是根据将要评价的缓蚀剂成膜性能所需的环境设定的。

上述热电偶14通常为是温度测量仪表中常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质(相当于釜式容器10)的温度。

上述三电极线性极化电阻探针11相当于被腐蚀金属，该探针的材质可以为碳钢材质；缓蚀剂可在三电极线性极化电阻探针11上形成缓蚀剂保护膜，该保护膜可以防止三电极线性极化电阻探针11被腐蚀介质腐蚀，以延长被腐蚀金属的使用寿命。

根据缓蚀剂保护膜从三电极线性极化电阻探针11上脱落的速率(相当于腐蚀速率)，可以准确地将缓蚀效果随时间的变化规律以腐蚀速率的形式展现出来，同时也可以评定缓蚀剂保护膜的持久性。

本实施例提供了一种缓蚀剂成膜性能的评价装置，该评价装置包括釜式容器、三电极线性极化电阻探针、压力表、泄压阀和热电偶；该釜式容器用于盛放腐蚀性介质，压力表用于检测釜式容器内的压力值，在当釜式容器内的压力值超出预设值时，泄压阀将释放釜式容器内的压力，以使釜式容器内的压力值达到预设值；热电偶用于测量釜式容器内的温度，三电极线性极化电阻探针上形成缓蚀剂保护膜，以根据缓蚀剂保护膜从三电极线性极化电阻探针上脱落的速率评定缓蚀剂保护膜的持久性。本发明可以较为准确地评价缓蚀剂成膜的持久性，以及评价缓蚀剂成膜对缓蚀效果的影响。

参见图2所示的另一种缓蚀剂成膜性能的评价装置的结构示意图；该装置在图1中所示评价装置的基础上实现；该评价装置包括釜式容器10、三电极线性极化电阻探针11、压力表12、泄压阀13和热电偶14。

具体地，上述釜式容器10包括夹套20；该夹套20包围在釜式容器10的器壁上；该夹套20用于存放循环流入的热流体，使釜式容器10内达到预设的温度。

上述热流体通常可以为热水浴或者热油浴，向釜式容器10中注入该热流体，可以使釜式容器10中的腐蚀介质的温度达到预设温度，该预设温度通常为评定缓蚀剂成膜性能所要考察的温度。

进一步地，上述评价装置还包括气体通入管路21和分散头22；气体通入管路21从对应的插口插入釜式容器10中，分散头22与气体通入管路21插入釜式容器10中的一端相连；气体通入管路21和分散头22用于通入腐蚀性气体或者惰性气体。

上述气体通入管路21主要用于导入腐蚀性气体或者惰性气体，上述分散头22可以使腐蚀性气体或者惰性气体快速地在整个釜式容器10中散布开。

上述评价装置可根据评价方法的需要选择是否通入腐蚀性气体，或者是否通入惰性气体以排除氧气对缓蚀剂成膜性能的影响。

进一步地，上述评价装置还包括搅拌装置，该搅拌装置为搅拌桨23或者磁力搅拌设备；搅拌桨23从对应的插口插入釜式容器10中，上述搅拌桨23用于搅拌釜式容器10中的腐蚀介质；如图2所示为另一种缓蚀剂成膜性能的评价装置的结构示意图，其中搅拌装置为搅拌桨。

上述磁力搅拌设备包括磁子30和底座31，该磁子30放置于釜式容器10的底部，釜式容器10放置于底座31的托盘上，该底座31用于产生旋转磁场，带动磁子30转动，以使磁子30搅拌釜式容器10中的腐蚀介质；如图3所示为另一种缓蚀剂成膜性能的评价装置的结构示意图，其中搅拌装置为搅拌设备。

上述搅拌桨23可以设置转速，以使搅拌桨23的转速满足评定缓蚀剂成膜性能的条件，从而得到更好的评定结果。

上述磁子30通常为用来描述基元磁体的类似电子的物质；通常采用优质永久性磁钢研制而成，是科研、石油、医疗卫生、对比分析、国防工农业生产等部门的实验室、化验室搅拌溶液时的必用配件；一般磁子30具有耐腐蚀、耐酸碱、耐高温、旋转力矩大、无毒性和运转稳定等优点。

磁力搅拌设备的工作原理是：底座31产生旋转磁场，带动釜式容器10中的磁子30转动，磁子30转动后相当于搅拌浆23的作用，使整个腐蚀介质混合均匀；通常情况下磁力搅拌设备适合于溶液不太粘稠然且需要持续搅拌的液体。

上述磁子30可以根据磁场的旋转速度来调节转速；当磁场旋转速度大时，该磁子30的转速会比较大，当磁场旋转速度小时，磁子30的转速也会随之变小。本实施例提供的另一种缓蚀剂成膜性能的评价装置，该装置可以对腐蚀介质提供热流体，以使釜式容器的温度达到评定实验的设定值，该装置还可以搅拌腐蚀介质，以使腐蚀介质搅拌均匀，从而为评价缓蚀剂成膜性能做了充分的准备。

对应于上述评定装置实施例，参见图4所示的一种缓蚀剂成膜性能的评价方法的流程图，该方法应用于缓蚀剂成膜性能的评价装置；该评价方法的具体步骤，包括：

步骤S402，向评价装置的釜式容器10的腐蚀性介质中添加预设浓度的缓蚀剂，开始计时。

上述缓蚀剂的浓度通常需要预先设定，该预设浓度的范围通常为5ug/g～50ug/g，该浓度一般是相对于腐蚀介质设定的。

上述缓蚀剂通常采用有机缓蚀剂，因为其具有成本低、缓蚀效率高和低毒等优点；有机缓蚀剂通常由以电负性较大的N、O、S等中心原子组成的极性基团和C、H等原子组成的非极性基团构成，通过极性基团以某种键的形式与金属(相当于上述三电极线性极化电阻探针11)表面相结合，在金属表面形成保护膜，该膜能够阻碍腐蚀介质向金属表面的扩散，抑制金属腐蚀的动力学过程，从而达到减缓金属腐蚀的目的。

步骤S404，上述缓蚀剂加入腐蚀性介质中的计时时长达到预设时长后，三电极线性极化电阻探针11表面形成缓蚀剂保护膜，将三电极线性极化电阻探针11从添加预设浓度的缓蚀剂的釜式容器10中取出。

上述预设时长通常为4～8小时，此时，缓蚀剂在金属(相当于上述三电极线性极化电阻探针11)表面形成的保护膜达到平衡，也就是腐蚀速率降到了最低值，其中，腐蚀速率包括电极电位、腐蚀电流等化学参数。也就是在开始计时4～8小时时，将三电极线性极化电阻探针11从釜式容器10中取出。

步骤S406，将三电极线性极化电阻探针11表面的液体甩干，仅保留三电极线性极化电阻探针11表面形成的缓蚀剂保护膜。

步骤S408，将形成缓蚀剂保护膜的三电极线性极化电阻探针11插入不添加缓蚀剂的釜式容器10中。

取出三电极线性极化电阻探针11后，快速甩干探针表面液体，插入不含有缓蚀剂的釜式容器10中，此时仅保留了存在于三电极线性极化电阻探针11表面的缓蚀剂，相对于仅保留了三电极线性极化电阻探针11表面形成的缓蚀剂保护膜。

步骤S410，统计三电极线性极化电阻探针11上缓蚀剂保护膜脱落的速率，根据统计结果评价缓蚀剂的持久性。

随着时间的进行，统计三电极线性极化电阻探针11的腐蚀速率，其中，腐蚀速率代表着缓蚀剂保护膜从三电极线性极化电阻探针11表面脱落的速率，基于此规律，可以判断缓蚀剂的持久性；等到腐蚀速率稳定后停止实验，统计得到缓蚀剂的持久性的评价结果，如图5所示，其中，向腐蚀介质中注入缓蚀剂后，三电极线性极化电阻探针11的腐蚀速率逐渐减小，将三电极线性极化电阻探针11移至无缓蚀剂的腐蚀介质中，腐蚀速率随着时间的进行逐渐增大。

本发明实施例提供的一种缓蚀剂成膜性能的评价方法能够准确地将缓蚀剂缓释效果随时间的变化规律以腐蚀速率的形式展现出来，对于间歇性注入缓蚀剂的企业考评缓蚀性能的助益很大；而且本方法采用线性极化电阻的手段，对注入缓蚀剂前后的腐蚀介质中金属的腐蚀速率进行直观评价，该评价方法具有重复性高、操作方便、评估结果量化、节约试剂和金属材料等优点，可以横向比照成膜性能与缓释效果，对缓蚀效果的持久性进行考量。

参见图6所示的另一种缓蚀剂成膜性能的评价方法的流程图；该评价方法在图4中所示评价方法的基础上实现；该评价方法可以称为模拟现场生产中缓蚀剂的持久性的评价方法，具体步骤包括：

步骤S602，将腐蚀介质装入釜式容器10中，密封釜式容器10。

上述釜式容器10装入腐蚀介质后需密封所述釜式容器10，为评价实验密提供密闭的实验环境。

步骤S604，根据预设的评价需求确定是否通入腐蚀性气体或者惰性气体，以形成评价溶液。

例如，当评价实验需要在无氧环境(如，分馏塔顶通常是无氧的)下进行时，需要通入惰性气体(如，氮气)，以排除氧气；当评价实验需要在有腐蚀性气体的环境中进行时，需要通入腐蚀性气体，以模拟现场生产中的真实环境。

步骤S606，设置搅拌装置的搅拌速率在预设范围内，以使搅拌装置搅拌腐蚀介质。

形成评价溶液后，设置搅拌装置的转速在预设范围内，该范围是根据评定实验的条件设定的；开启搅拌装置搅拌所述评价溶液。

步骤S608，向釜式容器10的夹套20中注入循环热流体，使釜式容器10中的腐蚀介质的温度达到预设温度。

在现场生产过程中或者其他场景中，釜式容器10中的腐蚀介质具有一定的温度，想要得到与真实场景相符合的实验温度，可以向釜式容器10的夹套20中注入循环热流体，该热流体可以为热水或者热油；此时通过评价装置的热电偶14观测釜式容器中的温度，在即将达到预设温度时，停止供应热流体。

步骤S610，记录开始评价实验时间、所述腐蚀介质的pH值和所述三电极线性极化电阻探针的腐蚀速率。

在上述过程中已经形成了需要评定缓蚀剂成膜性能的实验环境，此时需要记录开始实验时间、溶液pH值、腐蚀电流密度、相对于参比电极的电极电位等参数，记录时间间隔可以根据需求设置(例如，10min/次)。

步骤S612，在预设的评价实验时间内，保持腐蚀速率稳定，当腐蚀速率稳定的时间达到预设时间段后，向腐蚀性介质中添加预设浓度的缓蚀剂。

上述预设时间段不小于30分钟，以保证在评价实验开始初期可保持腐蚀速率稳定，其中，腐蚀速率包括电极电位、腐蚀电流等化学参数。

步骤S614，向评价装置的釜式容器10的腐蚀性介质中添加预设浓度的缓蚀剂，开始计时。

步骤S616，上述缓蚀剂加入腐蚀性介质中的计时时长达到预设时长后，三电极线性极化电阻探针11表面形成缓蚀剂保护膜，将三电极线性极化电阻探针11从添加预设浓度的缓蚀剂的釜式容器10中取出。

步骤S618，将三电极线性极化电阻探针11表面的液体甩干，仅保留三电极线性极化电阻探针11表面形成的缓蚀剂保护膜。

步骤S620，将形成缓蚀剂保护膜的三电极线性极化电阻探针11插入不添加缓蚀剂的釜式容器10中，统计三电极线性极化电阻探针11上缓蚀剂保护膜脱落的速率。

步骤S622，当三电极线性极化电阻探针11上缓蚀剂保护膜脱落的时间达到预设时间时，向不添加缓蚀剂的釜式容器中加入特征性腐蚀介质。

现场生产时可能存在物料混合不均匀或原料、产品质量波动，导致腐蚀介质含量变化，因此，需要在向腐蚀介质中添加特征性腐蚀介质作为物料成分变化的考量措施。

步骤S624，统计三电极线性极化电阻探针11上缓蚀剂保护膜脱落的速率，根据统计结果评价缓蚀剂的持久性。

参见图7所示为模拟现场生产中缓蚀剂的持久性评价实验腐蚀速率与时间关系示意图；其中，向腐蚀介质中注入缓蚀剂后，三电极线性极化电阻探针11的腐蚀速率逐渐减小，将三电极线性极化电阻探针11移至无缓蚀剂的腐蚀介质中，腐蚀速率随着时间的进行逐渐增大，添加特征性腐蚀介质时，腐蚀速率突增，在此基础上，随着时间的进行，腐蚀速率越来越大。

本发明实施例提供的一种缓蚀剂成膜性能的评价方法，可以模拟现场腐蚀介质波动来综合评判缓蚀剂成膜的持久性，有助于提升评价结果的准确度和与实际情况结合的能力，而且在对缓蚀效果的持久性进行考量时综合考虑现场因素对缓蚀剂成膜性能的影响，提高了缓蚀剂成膜性能的可靠性和准确性。

参见图8所示的缓蚀剂1和缓蚀剂2成膜性能的评价结果图；该评价结果在图4中所示评价方法的基础上实现。

考察用于催化裂化装置分馏塔顶冷凝冷却系统的两种缓蚀剂(缓蚀剂1和缓蚀剂2)成膜效果。根据工况及介质成分，确定评价试验温度为66℃，腐蚀介质由1mol/L的NH₄Cl水溶液和100μg/gNa₂S组成，油相为汽油。由于上述分馏塔顶无氧气，通入釜式容器的气体为N₂(氮气)，三电极线性极化电阻探针11的材质均采用Q245R碳钢材质。

将缓蚀剂成膜性能的评价装置的电路连接好，实验开始前，向釜式容器10中加入腐蚀介质和汽油，其中腐蚀介质500mL，汽油200mL。开启搅拌，设置转速为200rpm，釜式容器10的温度升高至66℃，开始计时，电化学工作站上记录腐蚀速率随时间的变化情况。在45分钟时，向腐蚀介质中加入20μg/g的缓蚀剂1(相对于腐蚀介质)，6小时时，将三电极线性极化电阻探针11从上述液体中取出，快速甩干表面液体，然后转移至不含缓蚀剂的包含NH₄Cl水溶液和100μg/gNa₂S的腐蚀介质与汽油的混合体系中，直至20小时时，停止试验。

重复以上步骤，对缓蚀剂2进行评价。将两组评价实验中腐蚀速率与时间的关系做在一张图上对比，如图8所示。

从图8可以看出，缓蚀剂1对于迅速抑制该工况下的腐蚀作用效果优于缓蚀剂2(缓蚀剂1在加入后的斜率更陡)，在6小时时，两种缓蚀剂都可以达到令人满意的效果(腐蚀速率不大于0.05mm/a)；随着三电极线性极化电阻探针11的转移，氧气接触三电极探针表面，造成腐蚀速率突跃，而介质中仅金属(相当于上述三电极线性极化电阻探针11)表面的缓蚀剂保护膜保留下来，腐蚀介质的流动冲刷对剩余缓蚀剂保护膜的面积有一定影响，其中缓蚀剂1在金属表面形成保护膜的脱落速度高于缓蚀剂2(缓蚀剂1的斜率高于缓蚀剂2)；在14小时时，缓蚀剂1在金属表面形成的保护膜基本上完全脱落，随后腐蚀速率恒定，维持在1.35mm/a左右，直至实验结束。通过对两个缓蚀剂在6小时后腐蚀速率增长速率与时间的关系进行拟合发现，缓蚀剂1在金属表面形成保护膜的脱落速度约为缓蚀剂2的9倍，可以推测，在约70小时时，添加缓蚀剂2的腐蚀体系中腐蚀速率才维持稳定。

实验果表明，缓蚀剂1在短期内能够有效缓解腐蚀，但持久性比缓蚀剂2差；若采用间歇性注缓蚀剂的方法，缓蚀剂2是更好的选择。

参见图9所示的缓蚀剂3和缓蚀剂4成膜性能的评价结果图；该评价结果在图6中所示评价方法的基础上实现。

考察用于原油蒸馏装置塔顶冷凝冷却系统的两种缓蚀剂(缓蚀剂3和缓蚀剂4)在现场生产中的成膜效果。根据工况及介质成分，确定评价实验温度80℃，腐蚀介质为0.01mol/L的盐酸溶液，油相为石脑油，三电极线性极化电阻探针11均采用Q345R碳钢材质。

连接好评价装置的电路后，向釜式容器10中加入腐蚀介质和石脑油，其中腐蚀介质400mL，石脑油250mL。开启搅拌，设置转速为220rpm；釜式容器10的温度升高至80℃，开始计时。电化学工作站上记录腐蚀速率随时间的变化情况。在30分钟时，向腐蚀介质中加入18μg/g的缓蚀剂3(相对于腐蚀介质)；6小时时，将三电极线性极化电阻探针11从液体中取出，快速甩干表面液体，然后转移至不含缓蚀剂的0.05mol/L盐酸腐蚀介质与石脑油的混合体系中；7.8小时时，向混合体系中加入2g浓盐酸(相当于上述特征性腐蚀介质)，12小时时，停止试验。

重复以上步骤，对缓蚀剂4进行评价。将两组评价试验中腐蚀速率与时间的关系做在一张图上对比，如图9所示。

从图9可以看出，两种缓蚀剂都能够将腐蚀速率降低至0.04mm/a以下，将三电极线性极化电阻探针11转移到不含缓蚀剂的腐蚀介质中之后，腐蚀速率缓慢上升，缓蚀剂3的腐蚀速率高于缓蚀剂4；7.8小时时，由于注入了浓盐酸，pH值从2.4降低至1.1左右，两种缓蚀剂评价实验中均出现腐蚀速率急剧上升的现象，且添加缓蚀剂3的试验比添加缓蚀剂4的试验中金属的腐蚀速率升高更快。在7.9小时时，添加缓蚀剂4的试验中，金属腐蚀速率出现下降，直至9小时时又开始迅速升高；添加缓蚀剂3的试验中，8.2小时时出现拐点，腐蚀速率停止骤增，而8.5小时时，腐蚀速率又开始急剧升高。

实验结果表明，缓蚀剂3和缓蚀剂4的短期缓蚀能力均很好，而缓蚀剂4的成膜性能优于缓蚀剂3(6～7.8小时的数据显示)；当腐蚀介质成分波动时，缓蚀剂4的缓蚀能力明显优于缓蚀剂3，缓蚀剂4在金属表面形成的保护膜能够耐实验中波动的时长为1.1小时，而缓蚀剂3的时长则为0.3小时；因此，缓蚀剂4在模拟现场生产中的综合成膜性能由于缓蚀剂3。

参见图10所示的缓蚀剂5和缓蚀剂6成膜性能的评价结果图；该评价结果在图6中所示评价方法的基础上实现。

考察用于煤气化装置合成气洗涤塔塔底流出物管道中的两种缓蚀剂(缓蚀剂5和缓蚀剂6)成膜效果。根据工况及介质成分，确定评价试验温度230℃，腐蚀介质包含0.01mol/L的NH₄Cl和0.07mol/L的NH₄HS水溶液，通过气体通入管路21充入N₂除氧30min。三电极线性极化电阻探针11均采用Q245R碳钢材质。

将评价装置的电路连接好，实验开始前，向釜式容器10中加入700mL腐蚀介质并充入H₂S。开启搅拌，设置转速为400rpm，将釜式容器10的温度升高至230℃，开始计时，过程中注意压力变化。电化学工作站上记录腐蚀速率随时间的变化情况，在45分钟时，向腐蚀介质中加入20μg/g的缓蚀剂5(相对于腐蚀介质)，6小时时，卸掉压力，将三电极线性极化电阻探针11从液体中取出，快速甩干表面液体，然后转移至已除氧的、不含缓蚀剂的包含0.01mol/L的NH₄Cl和0.07mol/L的NH₄HS水溶液中，快速升温至230℃，直至20小时时，停止试验。

重复以上步骤，对缓蚀剂6进行评价。将两组评价实验中腐蚀速率与时间的关系做在一张图上对比，如图10所示。

从图10可以看出，缓蚀剂5和缓蚀剂6对于迅速抑制该工况下的腐蚀作用均十分明显。6小时时，随着三电极探针的转移，氧气接触三电极探针表面，造成腐蚀速率突跃，而介质中仅金属表面的缓蚀剂保护膜保留下来，介质的流动冲刷对剩余保护膜的面积有一定影响，其中缓蚀剂5能够在短期内(1～2小时)保留缓蚀剂保护膜，而随着时间的延长，缓蚀剂保护膜的脱落速度高于缓蚀剂6，在11小时时，缓蚀剂5在金属表面形成的保护膜基本完全脱落，随后腐蚀速率恒定，维持在1.37mm/a左右，直至实验结束。缓蚀剂6在20小时内均能够较好地存留在金属表面，腐蚀速率维持在0.17mm/a左右。

试验结果表明，缓蚀剂5和缓蚀剂6在短期内均能够有效缓解腐蚀，但缓蚀剂5的持久性比缓蚀剂6差。若采用间歇性注缓蚀剂的方法，缓蚀剂6是更好的选择。

本发明提供的缓蚀剂成膜性能的评价方法可用于石化、油气、新能源等领域内发生电化学腐蚀且使用缓蚀剂的场合，尤其是对间断性注入缓蚀剂的可靠性考察尤为必要，本发明对于缓蚀剂的遴选，或考察间断性注剂的时间间隔、注入量等具有指导意义。

本发明实施例提供的一种缓蚀剂成膜性能的评价方法，与上述实施例提供的缓蚀剂成膜性能的评价装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和/或装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种缓蚀剂成膜性能的评价装置，其特征在于，所述评价装置包括釜式容器、三电极线性极化电阻探针、压力表、泄压阀和热电偶；

所述釜式容器的顶部设置有多个插口；所述三电极线性极化电阻探针和所述热电偶分别从对应的所述插口插入所述釜式容器中，所述压力表与所述泄压阀设置于所述釜式容器的顶部；

所述釜式容器用于盛放腐蚀性介质，所述压力表用于检测所述釜式容器内的压力值，所述泄压阀用于当所述釜式容器内的压力值超出预设值时，释放所述釜式容器内的压力，以使所述釜式容器内的压力值达到所述预设值；所述热电偶用于测量所述釜式容器内的温度，所述三电极线性极化电阻探针上形成缓蚀剂保护膜，以根据所述缓蚀剂保护膜从所述三电极线性极化电阻探针上脱落的速率评定所述缓蚀剂保护膜的持久性。

2.根据权利要求1所述的评价装置，其特征在于，所述釜式容器包括夹套；所述夹套包围在所述釜式容器的器壁上；所述夹套用于存放循环流入的热流体，使所述釜式容器内达到预设的温度。

3.根据权利要求1所述的评价装置，其特征在于，所述评价装置还包括气体通入管路和分散头；

所述气体通入管路从对应的所述插口插入所述釜式容器中，所述分散头与所述气体通入管路插入所述釜式容器中的一端相连；

所述气体通入管路和所述分散头用于通入腐蚀性气体或者惰性气体。

4.根据权利要求1所述的评价装置，其特征在于，所述评价装置还包括搅拌装置，所述搅拌装置为搅拌桨或者磁力搅拌设备；

所述搅拌桨从对应的所述插口插入所述釜式容器中，所述搅拌桨用于搅拌所述釜式容器中的腐蚀介质；

所述磁力搅拌设备包括磁子和底座，所述磁子放置于所述釜式容器的底部，所述釜式容器放置于所述底座的托盘上，所述底座用于产生旋转磁场，带动所述磁子转动，以使所述磁子搅拌所述釜式容器中的腐蚀介质。

5.根据权利要求1所述的评价装置，其特征在于，所述三电极线性极化电阻探针的材质为碳钢材质。

6.一种缓蚀剂成膜性能的评价方法，其特征在于，所述评价方法应用于权利要求1-5任一项所述的评价装置；所述评价方法包括：

向所述评价装置的釜式容器的腐蚀性介质中添加预设浓度的缓蚀剂，开始计时；

所述缓蚀剂加入所述腐蚀性介质中的计时时长达到预设时长后，所述三电极线性极化电阻探针表面形成缓蚀剂保护膜，将所述三电极线性极化电阻探针从所述添加预设浓度的缓蚀剂的釜式容器中取出；

将所述三电极线性极化电阻探针表面的液体甩干，仅保留所述三电极线性极化电阻探针表面形成的缓蚀剂保护膜；

将形成缓蚀剂保护膜的所述三电极线性极化电阻探针插入不添加缓蚀剂的釜式容器中；

统计所述三电极线性极化电阻探针上缓蚀剂保护膜脱落的速率，根据统计结果评价所述缓蚀剂的持久性。

7.根据权利要求6所述的评价方法，其特征在于，所述评价方法还包括：

当所述三电极线性极化电阻探针上缓蚀剂保护膜脱落的时间达到预设时间时，向所述不添加缓蚀剂的釜式容器中加入特征性腐蚀介质；

统计所述三电极线性极化电阻探针上缓蚀剂保护膜脱落的速率。

8.根据权利要求6所述的评价方法，其特征在于，所述向所述釜式容器的腐蚀性介质中添加预设浓度的缓蚀剂的步骤之前，所述评价方法还包括：

将所述腐蚀介质装入所述釜式容器中，密封所述釜式容器；

根据预设的评价需求确定是否通入腐蚀性气体或者惰性气体，以形成评价溶液；

设置所述搅拌装置的搅拌速率在预设范围内，以使所述搅拌装置搅拌所述腐蚀介质；

向所述釜式容器的夹套中注入循环热流体，使所述釜式容器中的腐蚀介质的温度达到预设温度；

记录开始评价实验时间、所述腐蚀介质的pH值和所述三电极线性极化电阻探针的腐蚀速率。

9.根据权利要求6所述的评价方法，其特征在于，所述向所述釜式容器的腐蚀性介质中添加预设浓度的缓蚀剂的步骤，还包括：

在预设的评价实验时间内，保持腐蚀速率稳定，当所述腐蚀速率稳定的时间达到预设时间段后，向所述腐蚀性介质中添加预设浓度的缓蚀剂。

10.根据权利要求6所述的评价方法，其特征在于，所述缓蚀剂的浓度范围为5μg/g～50μg/g。