CN111289428A - 一种金属局部腐蚀闭塞电池模拟装置的氟氯离子传输通道 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属局部腐蚀闭塞电池模拟装置的氟氯离子传输通道，属于金属腐蚀技术领域。该金属局部腐蚀闭塞电池的模拟装置，包括外部溶液池和模拟闭塞区，外部溶液池中外电极与恒电位仪相连；模拟闭塞区包括主体和盖体，内部盛有待测溶液，盖体上设有工作电极通道、参比电极通道、氟氯离子传输通道。氟氯离子传输通道的填充物选自定性快速滤纸、有机半透膜、水系滤膜、一价离子透过膜、铁粉、混铁化合物、硫酸钙、氟化钙中的至少两种。本发明首次提出并优化了氟氯离子传输通道的组成，有效地解决了目前金属局部腐蚀发展的研究只针对单一化学组分体系，对于复杂化学组分中氟氯离子迁移过程易受其它共存离子干扰而难以消除的问题。
Description
技术领域
本发明属于金属腐蚀技术领域，具体涉及一种金属局部腐蚀闭塞电池模拟装置的氟氯离子传输通道。
背景技术
烟道气氨法脱硫浆液和油气田钻井液等复杂化学组分体系中含有大量的F-和Cl-，在加剧设备均匀腐蚀的同时，还导致严重的点蚀、缝隙腐蚀及其引发的应力腐蚀破裂等局部腐蚀问题，局部腐蚀闭塞区的酸化自催化作用会大大加剧其发展，导致设备穿孔(如图1所示)，严重影响了工艺的正常运行，且存在极大的安全隐患。
目前所知，现有技术的一些模拟装置，存在以下问题：1、借助金属局部腐蚀闭塞电池模拟装置对金属局部腐蚀发展的研究多数只针对单一化学组分体系，且传输通道仅为滤纸；2、复杂化学组分体系中氟氯离子迁移过程易受其它共存离子干扰。
发明内容
针对现在技术中存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种金属局部腐蚀闭塞电池模拟装置的氟氯离子传输通道，以解决现有金属局部腐蚀闭塞电池模拟装置对金属局部腐蚀发展的研究多数只针对单一化学组分体系，针对复杂化学组分体系，氟氯离子迁移过程易受其它共存离子干扰的问题。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案为：
一种金属局部腐蚀闭塞电池模拟装置的氟氯离子传输通道，其填充物选自定性快速滤纸、有机半透膜、水系滤膜、一价离子透过膜、铁粉、混铁化合物、硫酸钙、氟化钙中的至少两种。
进一步的，铁粉为经待测溶液浸泡后的铁粉。
进一步的，混铁化合物为三氧化二铁、四氧化三铁和氢氧化铁的混合物。
进一步的，三氧化二铁、四氧化三铁和氢氧化铁的质量比为50～65∶25～40∶10～15。
进一步的，金属局部腐蚀闭塞电池的模拟装置，包括外部溶液池和模拟闭塞区，外部溶液池中外电极与恒电位仪相连；模拟闭塞区包括主体和盖体，内部盛有待测溶液，盖体上设有工作电极通道、参比电极通道、氟氯离子传输通道。
有益效果：本发明为了解决现有金属局部腐蚀闭塞电池模拟装置对金属局部腐蚀发展的研究多数只针对单一化学组分体系，针对复杂化学组分体系，氟氯离子迁移过程易受其它共存离子干扰的问题，采用定性快速滤纸、有机半透膜、水系滤膜、一价离子透过膜、铁粉、混铁化合物、硫酸钙、氟化钙中的至少两种作为金属局部腐蚀闭塞电池模拟装置的氟氯离子传输通道的填充物，可以消除复杂化学组分中氟氯离子迁移过程易受其它共存离子干扰的问题，能够更好地模拟金属局部腐蚀过程。
附图说明
图1是油田钻杆和氨法脱硫系统结晶槽的小孔腐蚀图；
图2是本申请金属局部腐蚀闭塞电池模拟装置的示意图；图中标记说明如下：1恒电位仪；2外电极；3温度计；4工作电极；5参比电极；6氟氯离子传输通道；7闭塞区。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，但这些实施例并不用来限制本发明。
以下实施例和对比例所使用的金属局部腐蚀闭塞电池的模拟装置，如图2所示，包括外部溶液池和模拟闭塞区7，外部溶液池中外电极2与恒电位仪1相连；模拟闭塞区包括主体和盖体，内部盛有待测溶液，且盖体上设有工作电极4通道、参比电极5通道、氟氯离子传输通道6。
实施例1
以定性快速滤纸+铁粉(一层滤纸+1-3mm厚铁粉)为氟氯离子传输通道填充物，其中，铁粉经待测溶液浸泡后使用，于0.5mol/L氟化钠和0.5mol/L氯化钠的模拟盐水钻井液中进行模拟闭塞电池实验48小时，分别采用离子选择性电极法和电位滴定法测量F-和Cl-，结果如下表所示：
以含高浓度氟化钠和氯化钠的模拟盐水钻井液为腐蚀介质的实验过程中，氟氯离子均迁移，pH降低，酸化自催化效果明显，结果符合金属局部腐蚀闭塞区发展机理。
实施例2
分别以定性快速滤纸+混铁化合物、定性快速滤纸+混铁化合物+氟化钙、定性快速滤纸+混铁化合物+硫酸钙为氟氯离子传输通道填充物(一层滤纸+1-3mm厚混铁化合物或1-3mm厚混铁化合物+氟化钙或1-3mm厚混铁化合物+硫酸钙)，于0.05mol/L氟化铵、0.05mol/L氯化铵和10wt％硫酸铵的烟道气氨法脱硫模拟浆液中进行模拟闭塞电池实验72小时，其中，混铁化合物为三氧化二铁、四氧化三铁和氢氧化铁的混合物，其质量比为50～65∶25～40∶10～15，混铁化合物与氟化钙、硫酸钙的质量比均为4～9∶1，分别采用离子选择性电极法、电位滴定法和铬酸钡分光光度法测量F-、Cl-和SO4 2-，结果如下表所示：
在以氟化铵和氯化铵比例1∶1的烟道气氨法脱硫模拟浆液为腐蚀介质的实验过程中，pH降低，酸化自催化效果明显，结果符合金属局部腐蚀闭塞区发展机理。氟氯离子均迁移，共存离子硫酸根迁移量较小，能很好地模拟金属局部腐蚀过程。
实施例3
以定性快速滤纸+有机膜、定性快速滤纸+一价离子透过膜、定性快速滤纸+水系滤膜为氟氯离子传输通道填充物，于0.05mol/L氟化铵、0.005mol/L氯化铵和10wt％硫酸铵的烟道气氨法脱硫模拟浆液中进行模拟闭塞电池实验72小时，分别采用离子选择性电极法、电位滴定法和铬酸钡分光光度法测量F-、Cl-和SO4 2-，结果如下表所示：
在以氟化铵和氯化铵比例10∶1的烟道气氨法脱硫模拟浆液为腐蚀介质的实验过程中，pH降低，酸化自催化效果明显，结果符合金属局部腐蚀闭塞区发展机理。氟氯离子均迁移，共存离子硫酸根迁移量小。其中，一价离子透过膜使得干扰离子8O4 2-迁移量极小，而对F-和Cl-迁移量的影响也较小，能更好地模拟金属局部腐蚀过程。
对比例1
以定性快速滤纸为氟氯离子传输通道填充物，于0.05mol/L氟化铵、0.05mol/L氯化铵和10wt％硫酸铵的烟道气氨法脱硫模拟浆液中进行模拟闭塞电池实验72小时，分别采用离子选择性电极法、电位滴定法和铬酸钡分光光度法测量F-、Cl-和8O4 2-，结果如下表所示：
在以氟化铵和氯化铵比例1∶1的烟道气氨法脱硫模拟浆液为腐蚀介质的实验过程中，pH虽然有所降低，但是共存离子8O4 2-迁移量很大，严重影响了F-和C1-的迁移，不能很好地模拟金属局部腐蚀过程。
需要注意的是，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种金属局部腐蚀闭塞电池模拟装置的氟氯离子传输通道，其特征在于，所述氟氯离子传输通道的填充物选自定性快速滤纸、有机半透膜、水系滤膜、一价离子透过膜、铁粉、混铁化合物、硫酸钙、氟化钙中的至少两种。
2.根据权利要求1所述的金属局部腐蚀闭塞电池模拟装置的氟氯离子传输通道，其特征在于，所述铁粉为经待测溶液浸泡后的铁粉。
3.根据权利要求1所述的金属局部腐蚀闭塞电池模拟装置的氟氯离子传输通道，其特征在于，所述混铁化合物为三氧化二铁、四氧化三铁和氢氧化铁的混合物。
4.根据权利要求3所述的金属局部腐蚀闭塞电池模拟装置的氟氯离子传输通道，其特征在于，所述三氧化二铁、四氧化三铁和氢氧化铁的质量比为50～65∶25～40∶10～15。
5.根据权利要求1所述的金属局部腐蚀闭塞电池模拟装置的氟氯离子传输通道，其特征在于，所述金属局部腐蚀闭塞电池的模拟装置，包括外部溶液池和模拟闭塞区(7)，所述外部溶液池中外电极(2)与恒电位仪(1)相连；所述模拟闭塞区包括主体和盖体，内部盛有待测溶液，所述盖体上设有工作电极(4)通道、参比电极(5)通道、氟氯离子传输通道(6)。
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