CN206945511U - 一种气相缓蚀剂性能评价的电化学实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种气相缓蚀剂性能评价的电化学实验装置，属于金属腐蚀抑制技术领域。其包括密闭容器、ACM电极、药剂盛放皿、电化学工作站、计算机、尾气处理罐和气瓶。其中ACM电极由若干个腐蚀钢片依次叠放而成，在相邻的腐蚀钢片之间用绝缘片隔开，奇数腐蚀钢片、偶数腐蚀钢片之间分别焊通，通过环氧树脂整体封胶；支架将ACM电极放入密闭容器内的气相区，通过药剂盛放皿向密闭容器内通入腐蚀介质溶液。本实用新型装置可模拟可变温度、气体溶解、及一般实验条件，并能通过动电位极化法、交流阻抗法等电化学方法计算缓蚀剂的缓蚀效率，具有结构简单，操作方便，测试速度快，数据准确可靠等优点，可应用于气相缓蚀剂的效果评价。
Description
技术领域
本实用新型涉及金属腐蚀抑制技术领域，具体涉及一种气相缓蚀剂性能评价的电化学实验装置。
背景技术
金属的腐蚀一直是困扰工业发展的重要问题，目前，在腐蚀介质中添加缓蚀剂是金属防腐最有效的方法之一。气相缓蚀剂(Vapor Phase Inhibitor,简称VPI)在常温下自动挥发出的气体能够扩散溶解到金属表面的薄层电解液中，抑制金属在气相中的腐蚀，具有防锈期长、操作简便、成本较低、使用范围广等优点，在各种工业设备、钢筋混泥土、机电产品等有着广泛的应用，遍布石油石化、军工企业、电力、电子、建筑、造船等各个行业。
电化学测试方法能够准确、连续地检测金属在腐蚀介质中的腐蚀速率及表面腐蚀特征，从而确定缓蚀剂对金属的缓蚀效率，该方法已被广泛应用于测定缓蚀剂缓蚀效率的实验研究。然而，在该方法对气相缓蚀剂性能评价的过程中，其所采用的实验装置的模拟条件繁琐，或者有的装置无法一次性满足模拟条件，需要多次实验，操作繁琐。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种气相缓蚀剂性能评价的电化学实验装置，该装置可模拟可变温度、气体溶解、及一般实验条件，其克服了现有技术中装置的缺点和不足，从而更加贴合实际腐蚀环境进行电化学实验。
其技术解决方案包括：
一种气相缓蚀剂性能评价的电化学实验装置，其包括密闭容器、ACM电极、药剂盛放皿、电化学工作站、计算机、尾气处理罐和气瓶，所述ACM电极是由若干个腐蚀钢片依次叠放而成，在相邻的腐蚀钢片之间用绝缘片隔开，奇数腐蚀钢片、偶数腐蚀钢片之间分别焊通，叠放而成的若干个腐蚀钢片通过环氧树脂整体封胶；
所述药剂盛放皿位于所述密闭容器内，所述药剂盛放皿用于向所述密闭容器内提供腐蚀介质和气相缓蚀剂溶液，且在所述密闭容器内的下方形成液相区；
所述密闭容器的侧壁上分别设置有进气口和排气口，所述进气口通过导管连接所述气瓶，通过所述气瓶向所述密闭容器内提供气体，且在所述密闭容器内的上方形成气相区，所述排气口通过导管连接所述尾气处理罐；
所述密闭容器底部还设置有支架，所述ACM电极放置在所述支架上，且通过所述支架将所述ACM电极置于气相区，所述ACM电极通过导线依次连接至电化学工作站和计算机；
所述密闭容器底部还设置有用于对其进行加热的水浴加热器。
作为本实用新型的一个优选方案，所述腐蚀钢片的数量为20片，每块腐蚀钢片大小为80.0mm×8.0mm×(0.3～1.0)mm。
作为本实用新型的另一个优选方案，所述密闭容器的器壁透明。
优选的，在所述进气口连接的导管、排气口连接的导管上均设置有阀门。
优选的，所述密闭容器的顶部设置有压力表。
本实用新型所带来的有益技术效果为：
(1)可模拟可变温度条件、气体溶解条件以及一般的实验条件，实现一个装置多个功能的目的，免除了因实际环境的不同，每次试验都要重新设计、组装实验装置的繁琐操作。
(2)能够充分应用大气腐蚀监测电池在气相缓蚀剂评价中的优点，实现大气腐蚀监测电池与气相缓蚀剂电化学评价相结合，能够考察气相缓蚀剂预挥发和预膜、试验温度和时间等对气相缓蚀剂作用效果的影响，试验条件可以灵活改变，操作简单，测试速度快。
(3)可向密闭容器内的腐蚀介质中通入H2S、CO2等腐蚀性气体，使试验环境更加贴近实际腐蚀环境，能够对气相缓蚀剂在腐蚀环境中的缓蚀效果进行准确的评价。
(4)设有尾气吸收罐，罐中装有尾气吸收液，以吸收试验过程中产生的尾气，对环境污染小。
附图说明
下面结合附图对本实用新型做进一步说明：
图1为本实用新型结构示意图；
图2为通过本实用新型装置测定的极化曲线图；
图中，1、ACM电极，2、压力表，3、密封盖，4、密闭容器，5、阀门，6、气瓶，7、导管，8、阀门，9、水浴加热器，10、支架，11、药剂盛放皿，12、导线，13、电化学工作站，14、计算机，15、尾气处理罐，16、阀门，17、环氧绝缘片，18、腐蚀钢片，19、导线。
具体实施方式
本实用新型提出了一种气相缓蚀剂性能评价的电化学实验装置，为了使本实用新型的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本实用新型做详细说明。
如图1所示，本实用新型气相缓蚀剂性能评价的电化学实验装置，包括密闭容器4、位于密闭容器顶部的压力表2、气瓶6、位于密闭容器底部的水浴加热器9，电化学工作站13、计算机14和尾气处理罐15，在密闭容器4的底部放置有支架10和药剂盛放皿11，其中，支架10上放置ACM电极1，并将该ACM电极1放入密闭容器内的气相区，在该密闭容器4相对侧的侧壁上设置有进气口和排气口，进气口通过导管7连接气瓶6，在导管7上设置有用于控制进气量的阀门5和阀门8，排气口通过导管连接尾气处理罐15，尾气处理罐15内盛放尾气吸收液，以降低实验造成的污染，在排气口与尾气处理罐15之间的导管上也设置有阀门16，ACM电极优选由20片腐蚀钢片18叠合，相邻的腐蚀钢片之间用薄环氧绝缘片17隔开，奇数片和偶数片分别焊通，叠合在一起的腐蚀钢片用环氧树脂整体胶封，打磨出工作面，引出导线19连接电化学工作站13，电化学工作站再通过导线12连接计算机14。
密闭容器材质可以为较大的塑料或者玻璃透明装置，密封盖3密封方式为橡胶圈密封，密闭容器上设置的各进出气口、导线接口密封方式也均为橡胶圈密封。ACM电极通过支架放入密闭容器时要水平，腐蚀钢片大小为80.0mm×8.0mm×(0.3～1.0)mm。
采用上述装置进行气相缓蚀剂评价的方法，评价试验之前各阀门均处于关闭状态，该方法包括如下步骤：
A、将20片腐蚀钢片18叠合，相邻两片之间用薄环氧绝缘片17隔开，奇数片和偶数片分别焊通，引出导线19连接电化学工作站13，用环氧树脂整体胶封，打磨出工作面，制成ACM电极1；
B、将腐蚀介质和盛有气相缓蚀剂或气相缓蚀剂溶液的药剂盛放皿11加入到密闭容器4中，向尾气处理罐15中加入尾气吸收液，通过支架10将ACM电极1放入密闭容器上部气相区，用密封盖3将容器密封；
C、打开水浴加热器9的加热装置，将水浴加热到所需的评价试验温度；
D、将气瓶6换为N2气瓶，打开进气口阀门5和8，向密闭容器4内通入N2除去密闭容器4内的氧气，被除去的氧气进入尾气处理罐15后放空，在对密闭容器4进行除氧的过程中，气相缓蚀剂同时对ACM电极1进行预膜处理，除氧后关闭阀门5、8和16；
E、如果实验需要加入腐蚀性气体(CO2、H2S、O2、SO2等)，则更换气瓶6为所需气体的瓶，重新打开阀门5和8，由腐蚀性气体的气瓶6向密闭容器4内腐蚀介质中通入腐蚀性气体至饱和状态，关闭阀门5和8，从顶部压力表2读取气相区压力数据；
F、打开电化学工作站，调整参数，开始试验测量缓蚀剂的极化曲线或交流阻抗，测试完毕后，关闭水浴加热器9，结束试验。
实施例1：
SO2、CO2等腐蚀性气体结合水蒸气在原油沉降罐顶部凝结，形成薄腐蚀液膜，腐蚀金属基体，对某油田原油沉降罐顶部造成了严重的腐蚀。气相缓蚀剂能够有效地抑制金属在气相环境中的腐蚀，因此以该油田采出水为腐蚀介质，使用本发明提供的装置及方法对该环境下市面上的气相缓蚀剂(VPI01和VPI02)进行缓蚀性能评价，从而筛选出适用于该环境中气相缓蚀剂。测试过程如下：
A、按照图1所示方式，将20片腐蚀钢片18叠合，相邻两片之间用薄环氧绝缘片17隔开，奇数片和偶数片分别焊通，引出导线19连接电化学工作站13，用环氧树脂整体胶封，打磨出工作面，制成ACM电极1；
B、将油田采出水1000ml和盛有VPI01气相缓蚀剂15g的药剂盛放皿11加入到10L玻璃容器中，向尾气处理罐15中加入尾气吸收液，通过支架10将ACM电极1放入密闭容器上部气相区，用密封盖3将容器密封；
C、打开水浴加热器9的加热按钮，将水浴加热到温度50℃；
D、将气瓶6换为N2气瓶，打开进气口阀门5和8，向密闭容器4内通入N2除去容器内的氧气，被除去的氧气进入尾气处理罐后放空，在对容器进行除氧的过程中，气相缓蚀剂同时对ACM电极进行预膜处理，除氧后关闭阀门5、8和16，除氧时间为1h；
E、更换气瓶6为CO2气瓶，通入适量CO2气体，重新打开阀门5和8，关闭阀门5和8；
F、更换气瓶6为SO2气瓶，通入适量SO2气体，重新打开阀门5和8，关闭阀门5和8；
G、打开电化学工作站，调整参数，扫描速率为0.2mv/s，极化范围为-250～1000mV(相对开路电位)，测量缓蚀剂的极化曲线，测试完毕后，关闭水浴锅(9)的加热装置，结束试验。
实施例2：
与实施例1不同之处在于：步骤B中不添加气相缓蚀剂，为空白对照试验。
实施例3：
与实施例1不同之处在于：步骤B中添加气相缓蚀剂为VPI02。
上述三个实施例的气相缓蚀剂的极化曲线数据表见表1所示。
表1气相缓蚀剂的极化曲线数据表
通过3个实施例，对测得数据进行处理，得到如图2所示的极化曲线图。从图2可以看出，气相缓蚀剂测得的自腐蚀电流密度均小于空白实验，因此均起到缓蚀的作用，达到了保护电极的效果。还可以看出VPI 02的腐蚀电流密度要小于VPI 01，按照公式计算缓蚀效率，得出VPI 02的缓蚀效率更高，对沉降罐的防护效果更好。
需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员所做出的任何等同方式，或明显变型方式均应在本实用新型的保护范围内。
Claims (5)
1.一种气相缓蚀剂性能评价的电化学实验装置，其包括密闭容器、ACM电极、药剂盛放皿、电化学工作站、计算机、尾气处理罐和气瓶，其特征在于：
所述ACM电极是由若干个腐蚀钢片依次叠放而成，在相邻的腐蚀钢片之间用绝缘片隔开，奇数腐蚀钢片、偶数腐蚀钢片之间分别焊通，叠放而成的若干个腐蚀钢片通过环氧树脂整体封胶；
所述药剂盛放皿位于所述密闭容器内，所述药剂盛放皿用于向所述密闭容器内提供腐蚀介质和气相缓蚀剂溶液，且在所述密闭容器内的下方形成液相区；
所述密闭容器的侧壁上分别设置有进气口和排气口，所述进气口通过导管连接所述气瓶，通过所述气瓶向所述密闭容器内提供气体，且在所述密闭容器内的上方形成气相区，所述排气口通过导管连接所述尾气处理罐；
所述密闭容器底部还设置有支架，所述ACM电极放置在所述支架上，且通过所述支架将所述ACM电极置于气相区，所述ACM电极通过导线依次连接至电化学工作站和计算机；
所述密闭容器底部还设置有用于对其进行加热的水浴加热器。
2.根据权利要求1所述的气相缓蚀剂性能评价的电化学实验装置，其特征在于：所述腐蚀钢片的数量为20片，每块腐蚀钢片大小为80.0mm×8.0mm×(0.3～1.0)mm。
3.根据权利要求1所述的气相缓蚀剂性能评价的电化学实验装置，其特征在于：所述密闭容器的器壁透明。
4.根据权利要求1所述的气相缓蚀剂性能评价的电化学实验装置，其特征在于：在所述进气口连接的导管、排气口连接的导管上均设置有阀门。
5.根据权利要求1所述的气相缓蚀剂性能评价的电化学实验装置，其特征在于：所述密闭容器的顶部设置有压力表。
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|---|---|---|---|---|
| CN108956445A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-12-07 | 中国科学院金属研究所 | 一种高通量自动化可实现原位测量的耐蚀性评价装置 |
| CN109724911A (zh) * | 2019-01-16 | 2019-05-07 | 克拉玛依市三达新技术股份有限公司 | 一种缓蚀剂评价一体化装置及其使用方法 |
| CN114509487A (zh) * | 2020-11-16 | 2022-05-17 | 中国石油化工股份有限公司 | 表面活性剂残余浓度测量装置及方法 |
| CN109724911B (zh) * | 2019-01-16 | 2024-05-17 | 克拉玛依市三达新技术股份有限公司 | 一种缓蚀剂评价一体化装置及其使用方法 |
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