一種垢下腐蝕實驗支架及其實驗方法

2023-09-16 08:56:15 1

專利名稱：一種垢下腐蝕實驗支架及其實驗方法
技術領域：
本發明屬於腐蝕實驗技術領域，具體的說，涉及一種可以調節垢層厚度的垢下腐蝕實驗支架及其實驗方法。
背景技術：
石油天然氣管道最為常見的腐蝕失效形式是CO2腐蝕和H2S腐蝕，這些腐蝕的腐蝕產物可能與油氣輸送介質中的砂、元素硫以及CaC03、BaSO4等垢層一起在管道內部表面沉積，造成垢下腐蝕，這類腐蝕兼有垢下腐蝕和電化學腐蝕的特徵。因為垢層的厚度不同，金屬表面的腐蝕行為也有所差異。在這些垢沉積的部位，緩蝕劑很難穿透垢層對金屬表面進 行保護，因此，研究垢下腐蝕的規律及機理十分重要，其可以為進一步開展腐蝕控制提供理論依據，而同時實現垢下腐蝕和電化學腐蝕的實驗方法和測量方法則是實驗室開展垢下腐蝕模擬研究的先決條件。電化學腐蝕研究通常需要採用在工作電極上焊電導線，從而實現腐蝕電化學信號的導出，然後採用環氧樹脂對工作電極進行封樣，只暴露工作電極的一面作為工作表面，而一般不在該工作電極上進行表面形貌觀察和失重測量。由於電化學腐蝕的部分參數需要採用腐蝕失重的結果進行修正，因此，一般採用在同一實驗裝置中懸掛試片進行腐蝕失重測量和表面形貌觀察，但是這種傳統的電化學腐蝕實驗方法至少需要2至4個工作電極，且由於在不同的試片上進行電化學腐蝕測量、腐蝕失重測量和表面形貌觀察，可能出現電化學腐蝕測量電極上的腐蝕行為與進行腐蝕失重測量和表面形貌觀察電極上的腐蝕行為不完全一致的情況，從而導致研究結果的可信性較差；另外，這種傳統的腐蝕實驗方法很難在工作電極上放置垢層，不能用於垢下腐蝕研究。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於提供了一種垢下腐蝕實驗支架及其實驗方法，其僅需一個工作電極，可以實現在同一腐蝕試片上進行電化學腐蝕測試、腐蝕失重測量和表面形貌觀察，其解決了傳統的電化學腐蝕實驗方法需要聯合不同工作電極才能完成電化學腐蝕研究所導致的研究結果可靠性差的問題；其實現了在工作電極上放置垢層，並且可以調節垢層的厚度，可以用於不同垢層厚度下的金屬腐蝕行為和緩蝕劑性能評價研究；其適用於電化學腐蝕及垢下腐蝕模擬研究，如油氣系統設備的CO2和H2S腐蝕，砂、元素硫及垢層沉積處金屬的腐蝕及緩蝕劑性能評價等。為解決上述技術問題，本發明提供了一種垢下腐蝕實驗支架，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邊緣處設有位置相對應的固定孔，所述支架面板和支架底座通過設置在固定孔內的固定件相連接固定；所述支架面板上設有和工作電極直徑相同的工作電極孔，所述工作電極孔的周圍設有面板凹槽，所述面板凹槽內設有對工作電極進行密封的內嵌面板O型圈；所述支架底座上設有底座凹槽，所述底座凹槽內設有對支架面板和支架底座進行密封的內嵌底座O型圈；所述支架底座上位於底座O型圈內徑圓周內的位置處設有三個電觸頭，所述電觸頭的下端插入電觸頭支座的頂部；所述支架底座上設有導線凹槽，所述電觸頭支座上均設有電導線，所述導線凹槽採用環氧樹脂將電導線與腐蝕介質進行隔絕。所述支架面板和支架底座的形狀和尺寸相同，且支架面板的厚度小於支架底座的厚度；所述支架面板和支架底座為圓形時，其外部邊緣處所設的位置相對應的固定孔的數量為三個或四個；或所述支架面板和支架底座為方形時，其外部邊緣處所設的位置相對應的固定孔的數量為四個。所述工作電極孔為圓形，且設置在支架面板的中心位置處；所述底座凹槽的數量為一個，且設置在支架底座的中心位置處，且其直徑比工作電極直徑大；所述電觸頭均設有內彈簧，且三個電觸頭在圓周向上呈120度均勻分布，所述電觸頭的頂部高於支架底座的表面；所述導線凹槽為圓形，且設置在支架底座的底部中心處，其直徑大於三個電觸頭所在的圓周的直徑。所述三個電觸頭支座上，其每個電觸頭支座上所設的電導線的數量為一根，且此三根電導線組合形成一根總導線，所述總導線的外部設有絕緣的塑料套管。
所述支架面板和支架底座通過設置在固定孔內的螺杆以及螺帽相連接固定。所述支架面板和支架底座採用聚四氟乙烯的耐蝕材料製成。為解決上述技術問題，本發明又提供了一種垢下腐蝕實驗支架其實驗方法，包括以下步驟實驗前，將打磨後的工作電極放入工作電極孔，通過面板O型圈對工作電極進行密封；將螺杆穿過支架底座和支架面板的固定孔，旋緊螺帽，使設有內彈簧的電觸頭的頂部與工作電極的表面相接觸，並通過底座O型圈對支架面板和支架底座進行密封；通過工作電極與三個電觸頭以及三根電導線共同實現工作電極的電化學腐蝕信號的導出；實驗中，通過工作電極、參比電極和輔助電極構成電化學三電極測量體系，分別與外部電化學測試裝置的相應電極連接，對工作電極的電化學腐蝕行為進行測量。所述垢下腐蝕實驗支架其實驗方法，實驗結束後，可利用工作電極進行腐蝕失重測量和表面形貌觀察。所述垢下腐蝕實驗支架其實驗方法，試驗中，可根據需要在工作電極表面放置垢 層。所述垢下腐蝕實驗支架其實驗方法，組裝支架時，可將螺杆穿過支架底座和兩個以上的支架面板的固定孔，然後旋緊螺帽，最後在工作電極上的工作電極孔內添加垢層至實驗要求的垢層厚度。本發明的一種垢下腐蝕實驗支架及其實驗方法與現有技術相比具有如下有益的技術效果其僅需一個工作電極，即能夠實現在同一腐蝕試片上進行電化學腐蝕測試、腐蝕失重測量和表面形貌觀察，其解決了傳統的電化學腐蝕實驗方法需要聯合不同工作電極才能完成電化學腐蝕研究所導致的研究結果可靠性差的問題；其實現了在工作電極上放置垢層，並且可以調節垢層的厚度，可以用於不同垢層厚度下的金屬腐蝕行為和緩蝕劑性能評價研究；其適用於電化學腐蝕及垢下腐蝕模擬研究，如油氣系統設備的CO2和H2S腐蝕，砂、元素硫及垢層沉積處金屬的腐蝕及緩蝕劑性能評價等；其具有裝置結構簡單，方便實用，實驗方法可靠，步驟合理的優點。


下面結合附圖和實施方式對本發明作進一步說明圖I為垢下腐蝕實驗支架的截面示意圖；圖2為支架面板俯視圖；圖3為支架底座俯視圖；圖4為電觸頭截面示意圖；
圖5為電觸頭支座截面示意圖。 圖中，I為支架面板，2為支架底座，3為工作電極孔，4為面板O型圈，5為底座O型圈，6為電觸頭，7為電導線，8為總導線，9為導線凹槽，10為螺杆，11為螺帽，12為固定孔，13為電觸頭支座，14為內彈簧。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細描述，實施例I一種垢下腐蝕實驗支架，包括支架面板I和支架底座2 ;所述支架面板I和支架底座2的外部邊緣處設有位置相對應的固定孔12，所述支架面板I和支架底座2通過設置在固定孔12內的固定件相連接固定；所述支架面板I上設有和工作電極直徑相同的工作電極孔3，所述工作電極孔3的周圍設有面板凹槽，所述面板凹槽內設有對工作電極進行密封的內嵌面板O型圈4 ;所述支架底座2上設有底座凹槽，所述底座凹槽內設有對支架面板I和支架底座2進行密封的內嵌底座O型圈5 ;所述支架底座2上位於底座O型圈5內徑圓周內的位置處設有三個電觸頭6，所述電觸頭6的下端插入電觸頭支座13的頂部；所述支架底座2上設有導線凹槽9，所述電觸頭支座13上均設有電導線7，所述導線凹槽9採用環氧樹脂將電導線7與腐蝕介質進行隔絕；所述支架面板I和支架底座2的形狀和尺寸相同，且支架面板I的厚度小於支架底座2的厚度；所述支架面板I和支架底座2為圓形，其外部邊緣處所設的位置相對應的固定孔的數量為三個；所述工作電極孔3為圓形，且設置在支架面板I的中心位置處；所述底座凹槽的數量為一個，且設置在支架底座2的中心位置處，且其直徑比工作電極直徑大；所述電觸頭6均設有內彈簧14，且三個電觸頭6在圓周向上呈120度均勻分布，所述電觸頭6的頂部高於支架底座2的表面；所述導線凹槽9為圓形，且設置在支架底座2的底部中心處，其直徑大於三個電觸頭6所在的圓周的直徑；所述三個電觸頭支座13上，其每個電觸頭支座13上所設的電導線7的數量為一根，且此三根電導線7組合形成一根總導線8，所述總導線8的外部設有絕緣的塑料套管；所述支架面板I和支架底座2通過設置在固定孔12內的螺杆10以及螺帽11相連接固定；所述支架面板I和支架底座2採用聚四氟乙烯的耐蝕材料製成。所述的垢下腐蝕實驗支架其實驗方法，包括以下步驟實驗前，組裝支架時，將螺杆10穿過支架底座2和兩個以上的支架面板I的固定孔12，然後旋緊螺帽11，最後在工作電極上的工作電極孔3內添加垢層至實驗要求的垢層厚度；將打磨後的工作電極放入工作電極孔3，通過面板O型圈4對工作電極進行密封；然後將螺杆10穿過支架底座I和支架面板2的固定孔12，旋緊螺帽11，使設有內彈簧14的電觸頭6的頂部與工作電極的表面相接觸，並通過底座O型圈5對支架面板I和支架底座2進行密封；通過工作電極與三個電觸頭6以及三根電導線7共同實現工作電極的電化學腐蝕信號的導出；實驗中，通過工作電極、參比電極和輔助電極構成電化學三電極測量體系，分別與外部電化學測試裝置的相應電極連接，對工作電極的電化學腐蝕行為進行測量；實驗結束後，利用工作電極進行腐蝕失重測量和表面形貌觀察。實施例2一種垢下腐蝕實驗支架，同實施例1，所不同的是，所述支架面板I和支架底座2為圓形，其外部邊緣處所設的位置相對應的固定孔12的數量為四個。所述的垢下腐蝕實驗支架其實驗方法，同實施例1，所不同的是，實驗前，組裝支架時，將螺杆10穿過支架底座2和兩個以上的支架面板I的固定孔12，然後旋緊螺帽11，最後在工作電極上的工作電極孔3內添加垢層至實驗要求的垢層厚度。實施例3一種垢下腐蝕實驗支架，同實施例1，所不同的是，所述支架面板I和支架底座2為 方形，其外部邊緣處所設的位置相對應的固定孔12的數量為四個。這樣在實驗時，本發明的一種垢下腐蝕實驗支架及其實驗方法，可以實現在同一腐蝕試片上進行電化學腐蝕測試、腐蝕失重測量和表面形貌觀察，適用於電化學腐蝕及垢下腐蝕模擬研究，如油氣系統設備的CO2和H2S腐蝕，砂、元素硫及垢層沉積處金屬的腐蝕及緩蝕劑性能評價等。顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬於本發明的技術方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之列。
權利要求
1.一種垢下腐蝕實驗支架，包括支架面板(I)和支架底座(2);所述支架面板(I)和支架底座(2 )的外部邊緣處設有位置相對應的固定孔(12 )，所述支架面板(I)和支架底座(2 )通過設置在固定孔(12)內的固定件相連接固定；其特徵在於所述支架面板(I)上設有和工作電極直徑相同的工作電極孔(3)，所述工作電極孔(3)的周圍設有面板凹槽，所述面板凹槽內設有對工作電極進行密封的內嵌面板O型圈(4);所述支架底座(I)上設有底座凹槽，所述底座凹槽內設有對支架面板(I)和支架底座(2)進行密封的內嵌底座O型圈(5);所述支架底座(2)上位於底座O型圈(5)內徑圓周內的位置處設有三個電觸頭(6)，所述電觸頭(6)的下端插入電觸頭支座(13)的頂部；所述支架底座(2)上設有導線凹槽(9)，所述電觸頭支座(13)上均設有電導線(7)，所述導線凹槽(9)採用環氧樹脂將電導線(7)與腐蝕介質進行隔絕。
2.根據權利要求I所述的垢下腐蝕實驗支架，其特徵在於所述支架面板(I)和支架底座(2)的形狀和尺寸相同，且支架面板(I)的厚度小於支架底座(2)的厚度；所述支架面板(1)和支架底座(2)為圓形時，其外部邊緣處所設的位置相對應的固定孔(12)的數量為三個或四個；或所述支架面板(I)和支架底座(2)為方形時，其外部邊緣處所設的位置相對應的固定孔(12)的數量為四個。
3.根據權利要求I所述的垢下腐蝕實驗支架，其特徵在於所述工作電極孔(3)為圓形，且設置在支架面板(I)的中心位置處；所述底座凹槽的數量為一個，且設置在支架底座(2)的中心位置處，且其直徑比工作電極直徑大；所述電觸頭(6)均設有內彈簧(14)，且三個電觸頭(6)在圓周向上呈120度均勻分布，所述電觸頭(6)的頂部高於支架底座(2)的表面；所述導線凹槽(9)為圓形，且設置在支架底座(2)的底部中心處，其直徑大於三個電觸頭(6)所在的圓周的直徑。
4.根據權利要求I所述的垢下腐蝕實驗支架，其特徵在於所述三個電觸頭支座(13)上，其每個電觸頭支座(13)上所設的電導線(7)的數量為一根，且此三根電導線(7)組合形成一根總導線(8)，所述總導線(8)的外部設有絕緣的塑料套管。
5.根據權利要求I所述的垢下腐蝕實驗支架，其特徵在於所述支架面板(I)和支架底座(2)通過設置在固定孔(12)內的螺杆(10)以及螺帽(11)相連接固定。
6.根據權利要求I所述的垢下腐蝕實驗支架，其特徵在於所述支架面板(I)和支架底座(2)米用聚四氟乙烯的耐蝕材料製成。
7.根據權利要求I至6任意一條權利要求所述的垢下腐蝕實驗支架其實驗方法，其特徵在於包括以下步驟實驗前，將打磨後的工作電極放入工作電極孔(3)，通過面板O型圈(4)對工作電極進行密封；將螺杆(10)穿過支架底座(2)和支架面板(I)的固定孔(12)，旋緊螺帽(11)，使設有內彈簧(14)的電觸頭(6)的頂部與工作電極的表面相接觸，並通過底座O型圈(5 )對支架面板(I)和支架底座(2 )進行密封；通過工作電極與三個電觸頭(6 )以及三根電導線(7)共同實現工作電極的電化學腐蝕信號的導出；實驗中，通過工作電極、參比電極和輔助電極構成電化學三電極測量體系，分別與外部電化學測試裝置的相應電極連接，對工作電極的電化學腐蝕行為進行測量。
8.根據權利要求7所述的垢下腐蝕實驗支架其實驗方法，其特徵在於實驗結束後，利用工作電極進行腐蝕失重測量和表面形貌觀察。
9.根據權利要求7所述的垢下腐蝕實驗支架其實驗方法，其特徵在於試驗中，根據需要在工作電極表面放置垢層。
10.根據權利要求7所述的垢下腐蝕實驗支架其實驗方法，其特徵在於組裝支架時，將螺杆(10)穿過支架底座(2)和兩個以上的支架面板(I)的固定孔(12)，然後旋緊螺帽(11)，最後在工作電極上的工作電極孔(3)內添加垢層至實驗要求的垢層厚度。
全文摘要
本發明屬腐蝕實驗技術領域，涉及一種垢下腐蝕實驗支架及其實驗方法，包括支架面板和支架底座；支架面板和支架底座的外部邊緣處設有位置相對應的固定孔，支架面板和支架底座通過設置在固定孔內的固定件相連接固定；支架面板上設有和工作電極直徑相同的工作電極孔，工作電極孔的周圍設有面板凹槽，內設有面板O型圈；支架底座上設有底座凹槽，底座凹槽內設有底座O型圈；支架底座上位於底座O型圈內徑圓周內的位置處設有三個電觸頭，電觸頭的下端插入電觸頭支座的頂部；支架底座上設有導線凹槽，電觸頭支座上均設有電導線；其實驗方法能在同一腐蝕試片上進行電化學腐蝕測試、腐蝕失重測量和表面形貌觀察，適用於電化學腐蝕及垢下腐蝕模擬研究。
文檔編號G01N17/00GK102680382SQ20121014458
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月10日 優先權日2012年5月10日
發明者劉小輝, 屈定榮, 蔣秀 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院