CN113740240B - 一种缓蚀剂的缓蚀性能测试装置及方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种缓蚀剂的缓蚀性能测试装置及方法与应用，属于石化设备管道腐蚀防护技术领域。该测试装置包括挂片架和测试容器；挂片架包括底座和顶盖，底座和顶盖的表面分别设有用于卡接挂片的第一卡槽组和第二卡槽组；所有卡槽均间隔设置；顶盖开设有流通孔；挂片架的顶盖与测试容器的容器口之间预留有气相空间。上述装置简单，可通过使液体介质模拟实际的流速对挂片进行冲刷，待测定结束后，根据附着有缓蚀剂的挂片在单位时间内的失重量得出缓蚀剂的缓蚀能力。
Description
技术领域
本发明涉及石化设备管道腐蚀防护技术领域，具体而言，涉及一种缓蚀剂的缓蚀性能测试装置及方法与应用。
背景技术
石油、煤、天然气等行业中，通常会遇到湍流的工况环境，尤其是当介质为气液两相时，会出现液相夹带气泡高速冲刷金属表面的情况，若介质中含有腐蚀性成分，且金属表面没有涂层或涂层出现损坏，则设备和管道的完整性将受到严重威胁。例如，酸性水、黑水等溶有气体的介质，在泵出口、流速转变区等部位，由于压力波动，气体会从液相中逃逸出来，并随着液体高速冲刷在金属表面。在这些部位，加注的缓蚀剂能否有效保护金属表面，关系到设备的安全。
目前，关于湍流状态下，缓蚀剂保护性能的测试方法主要是循环回路法。其原理是模拟实际工况下，泵输送流体对试样表面造成冲刷。但该方法具有明显的局限性，例如：
①不能模拟夹带气泡的液相对试样表面造成的冲刷；
②试样必须安放在盲端，否则会影响介质流动。而盲端的流体湍流程度较弱，因此不适用于考察流速对缓蚀剂保护性能的影响；
③每次试验考察的样品数量少，评价效率不高；
④仪器空间体积大，占据空间。密封点较多，密闭性检查复杂。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种缓蚀剂的缓蚀性能测试装置，其至少能解决上述现有方法存在的一个技术问题。
本发明的目的之二在于提供一种采用上述缓蚀性能测试装置进行测试的方法。
本发明的目的之三在于提供一种上述缓蚀剂的缓蚀性能测试装置的应用。
本申请可这样实现：
第一方面，本申请提供一种缓蚀剂的缓蚀性能测试装置，包括挂片架和测试容器；
挂片架包括相对设置的底座和顶盖，底座和顶盖相互相对的表面分别设有相互配合的用于卡接挂片的第一卡槽组和第二卡槽组；所有卡槽均间隔设置；顶盖开设有沿顶盖的厚度方向的流通孔；
挂片架的顶盖与测试容器的容器口之间预留有气相空间。
在可选的实施方式中，气相空间的高度为测试容器总高度的1/10-1/5。
在可选的实施方式中，底座为圆形底座，第一卡槽组中的卡槽沿圆形底座的周向等距间隔设置。
在可选的实施方式中，底座的材质为聚四氟乙烯。
在可选的实施方式中，顶盖包括顶环以及盖板，盖板固定于顶环的上表面，流通孔开设于盖板。
在可选的实施方式中，盖板为圆形盖板，流通孔沿圆形盖板的周向等距间隔设置。
在可选的实施方式中，顶环的材质为聚四氟乙烯，盖板的材质为不锈钢。
在可选的实施方式中，缓蚀剂的缓蚀性能测试装置还包括挂片。
在可选的实施方式中，挂片的数量为2-10枚。
在可选的实施方式中，挂片的材质为金属。
在可选的实施方式中，测试容器的材质为丙烯酸树脂。
在可选的实施方式中，测试容器为透明容器。
在可选的实施方式中，缓蚀性能测试装置还包括用于与马达连接的旋转轴，测试容器的开口处配合设有封盖，封盖具有第一通孔，挂片架的底座和顶盖分别设有第二通孔和第三通孔，旋转轴的一端穿过第一通孔并伸入测试容器内，再依次穿过位于测试容器内部的挂片架的第二通孔和第三通孔并固定连接于底座的下表面。
第二方面，本申请提供一种缓蚀剂的缓蚀性能的测试方法，采用如前述实施方式任一项的缓蚀性能测试装置，使置于测试容器内的卡接有挂片的挂片架浸没于含有缓蚀剂的液体介质中，待缓蚀剂附着于挂片架后，使液体介质在模拟流速下与气相空间内的气体形成夹带气泡的气液两相介质后对挂片进行冲刷，通过计算单位时间内挂片的失重量得出缓蚀剂的缓蚀能力。
在可选的实施方式中，当缓蚀性能测试装置中含有旋转轴时，湍流状态通过旋转轴以不低于1000rpm的转速搅拌后形成。
在可选的实施方式中，缓蚀剂在液体介质中的含量为5-200mg/L。
在可选的实施方式中，液体介质的体积与挂片的表面积的比例不低于25mL：1cm2。
第三方面，本申请提供如前述实施方式任一项的缓蚀性能测试装置的应用，缓蚀性能测试装置用于：
通过改变缓蚀剂添加量，确定湍流情况下适宜的缓蚀剂用量；或，通过改变缓蚀剂类型，确定适宜的缓蚀剂；或，通过调节缓蚀性能测试装置中旋转轴的转速，测定缓蚀剂适用的流速范围；或，获取缓蚀剂在金属表面具有适宜附着能力时，金属的最低表面粗糙度；或，模拟汽蚀对缓蚀剂保护能力的影响。
本申请的有益效果包括：
本申请通过在测试容器中盛装含有缓蚀剂的液体介质，将挂片架置于所述测试容器内并在测试过程中使其被液体介质浸没并在液体介质的液位上方留有气相空间以使液体介质在模拟流速下与气相空间内的气体形成气液混合相后对所述挂片进行冲刷。通过计算单位时间内挂片的失重量即可得出金属腐蚀速率，进而反映出缓蚀剂所具有的缓蚀能力。
本申请提供的测试装置及测试方法可用于考察湍流状态下的流体对缓蚀剂附着能力的影响，也可考察因温度或压力变化导致液体中夹带气泡，气液两相高速冲刷金属时，介质中缓蚀剂对金属表面的保护效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请提供的缓蚀性能测试装置的结构示意图；
图2为图1中挂片架和挂片配合后的结构示意图；
图3为调节转速对湍流状态的影响示意图；
图4为模拟汽蚀对缓蚀剂保护能力的影响的汽蚀测试区示意图；
图5为应用例1中测试后金属的表面形貌图；
图6为应用例2中缓蚀剂D对金属的保护效果随添加量的变化规律图；
图7为应用例3中不同粗糙度的挂片在不添加和添加缓蚀剂E的情况下腐蚀速率图。
图标：1-测试容器；2-挂片架；3-旋转轴；4-液体介质；5-气相空间；6-顶盖；61-盖板；62-顶环；7-螺丝；8-流通孔；9-挂片；10-底座；11-第一通孔；12-第二通孔；13-封盖。
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，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本申请提供的缓蚀剂的缓蚀性能测试装置及方法与应用进行具体说明。
请参照图1，本申请提出一种缓蚀剂的缓蚀性能测试装置，其包括挂片架2、测试容器1以及挂片9。
进一步参照图2，挂片架2包括相对设置的底座10和顶盖6，底座10和顶盖6相互相对的表面分别设有相互配合的用于卡接挂片9的第一卡槽组和第二卡槽组；第一卡槽组中至少有一组相邻的两个卡槽间隔设置；顶盖6开设有沿顶盖6的厚度方向的流通孔8。
也即，底座10的上表面设有第一卡槽组，顶盖6的下表面设有第二卡槽组。第一卡槽组所含的卡槽的数量与第二卡槽组所含的卡槽的数量一致，且形成上下一一对应的关系。挂片9竖向卡接于顶盖6和底座10之间。优选地，挂片9的数量可以与单个卡槽组所含的卡槽的数量相同。
在优选的实施方式中，第一卡槽组所含的多个卡槽中，每个卡槽之间均间隔设置，更优为等距间隔设置。第二卡槽组同理。
可参考地，挂片9的数量可以为2-10枚，如2枚、3枚、4枚或5枚等，还可以为更多，优选为偶数枚。作为举例的，当挂片9数为4枚时，第一卡槽组和第二卡槽组所含的卡槽数量可以均为4个，分别于底座10和顶盖6呈“十”字形分布(也即4枚挂片9呈正方形方式分布)；当挂片9的数量为3枚时，3枚挂片9呈正三角方式分布；同理地，当挂片9的数量为其它枚时，所有的挂片9均呈正多边形设置，以避免在高速旋转时产生振动。
上述挂片9的材质为金属，此外，也可根据研究需要设置成其它材质。
值得说明的是，在同一测试过程中，若挂片9数量为多枚时，多枚挂片9可以互为不同，例如，当挂片9数量为10枚时，可分别对应具有不同表面粗糙度的10个金属片。当然，为提高测定结果的准确性，可将其中的某几枚设置为同样的金属片，以作为平行对照。
本申请中，底座10示例性但不限制性地为圆形底座10。其材质可以为聚四氟乙烯，也可以为其它耐腐蚀的材质。当底座10为圆形时，第一卡槽组中的多个卡槽优选沿圆形底座10的周向等距间隔设置。
本申请中，顶盖6可开设有2-4个(如2个、3个或4个)沿顶盖6的厚度方向的流通孔8，设置流通孔8为了使测试过程中气泡可从流通孔8进出。优选的，顶盖6开设的流通孔8的数量为3个，该数量下形成的气液高速冲刷明显强于无开孔时，也强于无不锈钢盖板61(即挂片架2上方全敞开)的情况。
本申请中，上方顶盖6可以根据需要进行设计安装，适用面较广。在某些实施方式中，其可通过螺丝固定，更换方便。顶盖材质可采用不锈钢，其表面可做钝化处理以起到防腐蚀作用，也可做抛光处理以起到防缓蚀剂过度附着在表面的作用，还可根据需要熔敷耐磨层以提高耐冲刷能力。较佳地，顶盖的厚度可以设置为0.5-2mm，如0.5mm、1mm、1.5mm或2mm等，顶盖6的厚度过薄容易被腐蚀冲刷坏，过厚则会影响气泡流出的通畅性。
上述流通孔8的内壁可设置为竖直的，也可设置为带有坡度的；内壁表面可以设置为光滑的，也可设置为带有竖直纹路的，上述设置均可用于增强流体湍动效果。
可参考地，流通孔8的孔径可以为圆形顶盖6的直径的1/20-1/5，如1/20、1/15、1/10或1/5等，也可为1/20-1/5范围内的其它值。
可参考地，顶盖6可直接为下表面设有卡槽的盖板61。为使挂片9在液体介质4高速冲刷下不脱离挂片架2，上述顶盖6优选同时包括顶环62以及盖板61，盖板61固定于顶环62的上表面，流通孔8开设于盖板61。
在一些具体的实施方式中，顶环62为圆环状，盖板61为圆形盖板61，顶环62的直径与盖板61的直径相等(此时顶环62的周缘与盖板61的周缘重合)或略小于盖板61的直径。流通孔8优选沿圆形盖板61的周向等距间隔设置。
上述顶环62的材质可以为聚四氟乙烯，盖板61的材质可以为不锈钢，同理地，也可根据研究需要设置成其它材质。
顶环62和盖板61之间可通过固定螺丝7等固定件固定。
本申请中，测试容器1用于盛装液体介质4，挂片架2在测试过程中用于置于测试容器1内并被液体介质4浸没，液体介质4的液位上方留有气相空间5以使液体介质4在模拟流速下与气相空间5内的气体形成气液混合相后对挂片9进行冲刷。也可理解为：挂片架2的顶盖6与测试容器1的容器口之间预留有气相空间。
气相空间5的高度可以为测试容器总高度的1/10-1/5，如1/10、1/9、1/8、1/7、1/6或1/5等。
可参考地，测试容器1的材质为丙烯酸树脂。该测试容器1优选为透明容器，以能够直观观察液体介质4在测定过程中的流动状态和冲刷情况。在某些具体的实施方式中，测试容器1为透明丙烯酸树脂釜。
进一步地，缓蚀性能测试装置还包括用于与马达连接的旋转轴3，测试容器1的开口处配合设有封盖13，封盖13具有第一通孔11，挂片架2的底座10和顶盖6分别设有第二通孔12和第三通孔，旋转轴3的一端穿过第一通孔11并伸入测试容器1内，再依次穿过位于测试容器1内部的挂片架2的第二通孔12和第三通孔(图未示)，最终固定连接于底座10的下表面。
因此，可通过运行马达带动旋转轴3旋转，进而带动挂片架2在测试容器1内旋转以对测试容器1内的液体基质起到搅动作用，气相空间5逐渐形成外缘高、中心低的漩涡状形态。继续增大转速，直至漩涡中心降低至不锈钢盖板61以下，气相被高速旋转的挂片架2从流通孔8抽入挂片架2内部，并在离心的作用下，以气泡形式冲击在挂片9表面。
相应地，本申请还提供一种缓蚀剂的缓蚀性能的测试方法，采用上述缓蚀性能测试装置，使卡接有挂片9的挂片架2浸没于含有缓蚀剂的液体介质4中，待缓蚀剂附着于挂片架2后，使液体介质4在模拟流速下与气相空间5内的气体形成夹带气泡的气液两相介质后对挂片9进行冲刷，通过计算单位时间内挂片9的失重量得出缓蚀剂的缓蚀能力。
旋转轴3转速与模拟流速之间的对应关系如下：
式中，v为模拟流速，m/s；n为转速，rpm；为挂片9外表面与旋转轴3中心的距离，cm。
较佳地，测试容器1中液体介质4的液位上方留有测试容器总高度的1/10-1/5的气相空间5，以使液体介质4在湍流状态下与气相空间5内的气体形成夹带气泡的气液两相介质后模拟气液高速冲刷环境对挂片9进行冲刷。
可参考地，挂片9外表面与旋转轴3中心的距离可设置为4cm，上述湍流状态可通过旋转轴3以不低于1000rpm的转速搅拌后形成。
在可选的实施方式中，缓蚀剂在液体介质4中的含量为5-200mg/L，如5mg/L、10mg/L、50mg/L、100mg/L、150mg/L或200mg/L等，也可以为5-200mg/L范围内的其它任意值。该含量范围可使缓蚀剂在挂片9浸没于液体介质4时快速附着于挂片9表面形成保护层。
液体介质4的体积与挂片9的表面积的比例不低于25mL：1cm2，如25mL：1cm2、30mL：1cm2、35mL：1cm2、40mL：1cm2或50mL：1cm2等。值得说明的是，若液体量较少，存在旋转时液体不能完全浸没试片的可能；若液体量较多，则存在气相不足以在旋转的过程中通过流通孔8进入挂片架2内部空间的可能，使得气相对试片的冲刷无法实现。类似的，若挂片9的表面积过大，则必须增加缓蚀剂的添加量，否则缓蚀剂不一定能完全附着在表面(由于旋转轴3、挂片架2表面都会附着缓蚀剂，因此需要保持一个合适的液体量，使得这些附着可以忽略)，但增大缓蚀剂量会造成与现场情况不一致。
可参考地，本申请提供的测试方法的操作步骤可参照以下方式进行：
(1)将挂片9组装于挂片架2上；
(2)于测试容器1中加入含有缓蚀剂的液体介质4，并使液位上方留有测试容器总高度的1/10-1/5的气相空间5；
(3)将卡接有挂片9的挂片架2置于测试容器1中，以封盖13对测试容器1进行密封。
(4)缓慢增大旋转轴3的转速，使气相空间5逐渐形成外缘高、中心低的漩涡状形态。继续增大转速，直至漩涡中心降低至不锈钢盖板61以下，气相被高速旋转的挂片架2从流通孔8抽入挂片架2内部，并在离心的作用下，以气泡形式冲击在挂片9表面。此时开始计时，维持2h。图3为调节转速对湍流的影响示意图，可见该介质在转速达到1000rpm时，可形成气液冲刷环境，继续增大流速，冲刷程度进一步增大。
(5)结果分析：测试结束后，取下挂片9，观察，称重。通过测试前后的失重量计算得到腐蚀速率，其计算公式参照现有的“失重法测定金属腐蚀速率”公式，在此不做过多赘述。将不添加缓蚀剂的空白试验得到的腐蚀速率，与添加缓蚀剂时的腐蚀速率进行比较，得到缓蚀效果。为节省测试时间，提高评价效率，当液体介质4在湍流情况下对金属的腐蚀程度较重，且挂片9表面宏观形貌差别较大时，可直观地通过观察确定缓蚀剂的保护效果；当腐蚀程度较轻时，再选择失重量进行对比。
承上，上述测试装置及测试方法可用于考察湍流状态下的流体对缓蚀剂附着能力的影响，也可考察因温度或压力变化导致液体中夹带气泡，气液两相高速冲刷金属时，介质中缓蚀剂对金属表面的保护效果。
此外，本申请还提供了上述缓蚀性能测试装置的应用，例如可用于：
A、通过改变缓蚀剂添加量，确定湍流情况下适宜的缓蚀剂用量；
B、通过改变缓蚀剂类型，确定适宜的缓蚀剂；
C、通过调节缓蚀性能测试装置中旋转轴3的转速，测定缓蚀剂适用的流速范围；
D、获取缓蚀剂在金属表面具有适宜附着能力时，金属的最低表面粗糙度；
E、模拟汽蚀对缓蚀剂保护能力的影响，其中汽蚀测试区如图4所示。需要指出的是，该区域上限压力依据测试温度对应的饱和蒸气压决定。温度越高，该区域越大，亦即在更低转速下即可实现汽蚀测试。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
请参照图1和图2，本实施例提供一种缓蚀剂的缓蚀性能的测试设备，其包括挂片架2、测试容器1、金属挂片9以及旋转轴3。
挂片架2包括相对设置的聚四氟乙烯圆形底座10和圆形顶盖6。底座10的上表面设有第一卡槽组，顶盖6的下表面设有第二卡槽组。第一卡槽组所含的卡槽的数量与第二卡槽组所含的卡槽的数量一致(均为10个)，且形成上下一一对应的关系。第一卡槽组中的所有卡槽沿圆形底座10的周向等距间隔设置。
顶盖6包括聚四氟乙烯顶环62以及圆形不锈钢盖板61，圆形不锈钢盖板61通过固定螺丝7固定于顶环62的上表面且顶环62的周缘与圆形不锈钢盖板61的周缘重合。圆形不锈钢盖板61开设有3个沿顶盖6的厚度方向的流通孔8，此3个流通孔8沿圆形不锈钢盖板61的周向等距间隔设置，流通孔8的孔径为顶盖6的直径的1/10。第二卡槽组中的所有卡槽沿圆形不锈钢盖板61的周向等距间隔设置。
金属挂片9数量为10个，其分别竖向卡接于顶盖6的卡槽和底座10的卡槽之间。
测试容器1为透明丙烯酸树脂釜，挂片架2在测试过程中用于置于测试容器1内并被液体介质4浸没，液体介质4的液位上方留有测试容器总高度的1/7的气相空间5以使液体介质4在模拟流速下与气相空间5内的气体形成气液混合相后对挂片9进行冲刷。
旋转轴3与外设马达连接，测试容器1的开口处配合设有封盖13，封盖13具有第一通孔11，挂片架2的底座10和顶盖6分别设有第二通孔12和第三通孔，旋转轴3的一端穿过第一通孔11并伸入测试容器1内，再依次穿过位于测试容器1内部的挂片架2的第二通孔12和第三通孔，最终固定连接于底座10的下表面。挂片9外表面与旋转轴3中心的距离设置为4cm，缓蚀剂在液体介质4中的含量为100mg/L，液体介质4的体积与挂片9的表面积的比例为25mL：1cm2。
由此，可通过运行马达带动旋转轴3旋转，进而带动挂片架2在测试容器1内旋转以对测试容器1内的液体基质起到搅动作用，气相空间5逐渐形成外缘高、中心低的漩涡状形态。继续增大转速，直至漩涡中心降低至不锈钢盖板61以下，气相被高速旋转的挂片架2从流通孔8抽入挂片架2内部，并在离心的作用下，以气泡形式冲击在挂片9表面。
实施例2
本实施例提供一种缓蚀剂的缓蚀性能的测试方法，采用实施例1提供的测试设备进行以下操作：
(1)将卡接有金属挂片9的挂片架2置于测试容器1中，并使液位上方留有测试容器总高度的1/7的气相空间5，用封盖13对测试容器1进行密封。
(2)缓慢增大旋转轴3的转速，使气相空间5逐渐形成外缘高、中心低的漩涡状形态。继续增大转速，直至漩涡中心降低至不锈钢盖板61以下，气相被高速旋转的挂片架2从流通孔8抽入挂片架2内部，并在离心的作用下，以气泡形式冲击在挂片9表面。此时开始计时，维持2h。
(3)测试结束后，取下挂片9，观察，称重。通过测试前后的失重量获得相应的腐蚀速率(定量判断)。将不添加缓蚀剂的空白试验得到的腐蚀速率，与添加缓蚀剂时的腐蚀速率进行比较，得到缓蚀效果。
应用例1
某硫磺生产企业酸性水汽提装置原料水泵出口管道第一弯头多次发生腐蚀泄漏，企业拟从三家缓蚀剂(缓蚀剂A、B、C)供应商中选择效果较好的一家予以应用。现采用模拟湍流介质冲刷的方式开展缓蚀剂保护性能的测试和评价。经测得管道内壁粗糙度Ra0.2，选择粗糙度分别为Ra0.05的挂片9两枚、Ra0.1的挂片9两枚、Ra0.2的挂片9一枚，参照实施例1提供测试装置组装好挂片架2(区别在于：5个挂片9沿底座10的周向间隔卡接于卡槽中)。取温度为40℃的现场原料酸性水，加入供应商建议浓度的缓蚀剂(空白试验不添加)，随后将液体转入到透明丙烯酸树脂釜中，组装好测试设备。打开马达的电源，调节变压器，使旋转轴3带动挂片架2旋转，转速升高至1200rpm时，气泡开始对金属表面造成冲刷，开始计时。2h后，关闭设备，停止试验。取出挂片9后，可见Ra0.1的金属表面形貌差异较大，能够清晰地分辨出腐蚀程度，如图5所示，因此仅采用目测法完成缓蚀剂保护性能的评价。
通过对比发现，可知气相缓蚀剂A、B在湍流环境下，对金属的保护性能较差，而缓蚀剂C则能够较好地起到保护金属的作用。此外，Ra0.05和Ra0.2的金属表面形貌与Ra0.1的金属表面形貌基本相同。因此，粗糙度差别不大的情况下，缓蚀剂的附着能力也较为相近。
应用例2
某石化企业粗汽油输送管线，在定期检查时发现弯头处局部减薄明显，经分析认为是油气冲刷导致，同时粗汽油中还含有一定量的水，形成的电化学腐蚀环境加剧了腐蚀程度。企业在输送管线上采用添加20μg/g缓蚀剂D的方式应对腐蚀，但效果不好，现拟采用模拟测试的方法，考察气液冲刷条件下，缓蚀剂的适宜加注量。首先，按照管道弯头内壁的粗糙度Ra0.05，分别选取2枚Ra0.025的挂片9两枚、Ra0.05的挂片9两枚、Ra0.1的挂片9一枚，分别称重，参照实施例1提供测试装置组装好挂片架2(区别在于：5个挂片9沿底座10的周向间隔卡接于卡槽中)。然后，从现场取粗汽油加入透明丙烯酸树脂釜中，分别开展添加0、10μg/g、20μg/g、50μg/g、100μg/g缓蚀剂D的5组试验，组装好测试设备，确保气相空间5的高度为测试容器总高度的1/7。调整转速至1500rpm，使挂片9受到气液冲刷。2h后，关闭设备，停止试验。取出挂片9，称重，利用失重法计算腐蚀速率。Ra0.05的挂片9在不同添加量的缓蚀剂溶液中的腐蚀速率如图6所示。
通过上述试验，可知缓蚀剂D在气液冲刷环境下，对粗糙度为Ra0.05的金属的保护作用需在添加量≥50μg/g时才具有良好的效果。此外，粗糙度为Ra0.025和Ra0.01的挂片9显示出与Ra0.05的挂片9相同的规律。因此，建议企业将缓蚀剂添加量增大至50μg/g。
应用例3
某企业动力车间污水曝气池进料泵出口管道出现多处汽蚀凹坑，且凹坑处腐蚀严重，局部穿孔。企业一方面延长曝气时间，减少液体溶气量，另一方面，进一步降低泵的安装高度。同时，企业拟考察正在使用的缓蚀剂E在30μg/g的浓度下，对汽蚀环境中的金属(包括泵叶片和出口管道)是否仍具有保护作用。首先，选取依据泵叶片粗糙度Ra0.025和管道内壁粗糙度Ra0.1，选取Ra0.012的挂片9两枚、Ra0.025的挂片9两枚、Ra0.05的挂片9两枚、Ra0.1的挂片9两枚、Ra0.2的挂片9两枚，分别称重，参照实施例1组装好挂片架2。然后，从现场取污水加入透明丙烯酸树脂釜中，添加30μg/g的缓蚀剂E，组装好测试设备，测量得到气相空间5的高度为测试容器总高度的1/5。调整转速至4000rpm，使挂片9发生汽蚀。2h后，关闭设备，停止试验。取出挂片9，称重，利用失重法计算腐蚀速率。不添加缓蚀剂和添加缓蚀剂E的情况下，不同粗糙度的挂片9腐蚀速率对比如图7所示，其中，柱形上部灰色部分代表不添加缓蚀剂比添加缓蚀剂E时高出的腐蚀速率数值。
通过试验评价，得知在汽蚀发生的条件下，无论泵叶片还是泵出口管道，添加30μg/g的缓蚀剂E不能对金属起到令人满意的保护效果。
综上所述，本申请提供了一种气液高速冲刷情况下，缓蚀剂附着于金属表面隔绝腐蚀介质能力的评价装置及使用方法。其评价类型属于旋转笼式挂片，利用的是失重法进行缓蚀剂保护性能的评测。但与传统的，或已公开的发明不同的是，本申请提供的评价方法能够使用较为简单的设备和方法，考察气液冲刷对缓蚀剂保护性能的影响。并且，其至少具有以下优势：
(1)设备简单，操作方便；
(2)湍流程度可调节，可用于模拟含气泡液体对金属表面的冲刷；
(3)可计量流速，能够考察缓蚀剂在不同流速下的保护能力；
(4)温度调节方便且控制稳定，能够保障试验结果的精确性；
(5)介质需用量小，且最多可同时考察10种不同表面粗糙度的金属。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种缓蚀剂的缓蚀性能的测试方法，其特征在于，采用缓蚀性能测试装置，所述缓蚀剂的缓蚀性能测试装置包括挂片架、挂片和测试容器；
所述挂片架包括相对设置的底座和顶盖，所述底座和所述顶盖相互相对的表面分别设有相互配合的用于卡接挂片的第一卡槽组和第二卡槽组；所有的所述卡槽均间隔设置；所述顶盖开设有沿所述顶盖的厚度方向的流通孔；
所述挂片架的所述顶盖与所述测试容器的容器口之间预留有气相空间；
使置于所述测试容器内的卡接有挂片的挂片架浸没于含有缓蚀剂的液体介质中，待所述缓蚀剂附着于所述挂片架后，使所述液体介质在模拟流速下与所述气相空间内的气体形成夹带气泡的气液两相介质后对所述挂片进行冲刷，通过计算单位时间内所述挂片的失重量得出所述缓蚀剂的缓蚀能力；
所述气相空间的高度为所述测试容器总高度的1/10-1/5；
所述缓蚀性能测试装置还包括用于与马达连接的旋转轴，所述测试容器的开口处配合设有封盖，所述封盖具有第一通孔，所述挂片架的所述底座和所述顶盖分别设有第二通孔和第三通孔，所述旋转轴的一端穿过所述第一通孔并伸入所述测试容器内，再依次穿过位于所述测试容器内部的所述挂片架的所述第二通孔和所述第三通孔并固定连接于所述底座的下表面；
所述缓蚀剂在所述液体介质中的含量为5-200mg/L；所述液体介质的体积与所述挂片的表面积的比例不低于25mL：1cm2。
2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述底座为圆形底座，所述第一卡槽组中的卡槽沿所述圆形底座的周向等距间隔设置；
所述底座的材质为聚四氟乙烯。
3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述顶盖包括顶环以及盖板，所述盖板固定于所述顶环的上表面，所述流通孔开设于所述盖板；
所述盖板为圆形盖板，所述流通孔沿所述圆形盖板的周向等距间隔设置；
所述顶环的材质为聚四氟乙烯，所述盖板的材质为不锈钢。
4.根据权利要求1-3任一项所述的测试方法，其特征在于，所述挂片的数量为2-10枚；
所述挂片的材质为金属。
5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述测试容器的材质为丙烯酸树脂；
所述测试容器为透明容器。
6.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，当所述缓蚀性能测试装置中含有旋转轴时，所述液体介质的湍流状态通过所述旋转轴以不低于1000rpm的转速搅拌后形成。
7.如权利要求1-6任一项所述的缓蚀性能测试方法的应用，其特征在于，所述缓蚀性能测试方法用于：
通过改变缓蚀剂添加量，确定湍流情况下适宜的缓蚀剂用量；或，通过改变缓蚀剂类型，确定适宜的缓蚀剂；或，通过调节缓蚀性能测试装置中旋转轴的转速，测定缓蚀剂适用的流速范围；或，获取缓蚀剂在金属表面具有适宜附着能力时，金属的最低表面粗糙度；或，模拟汽蚀对缓蚀剂保护能力的影响。
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