閉塞電池法金屬局部腐蝕特性的研究

辛本帥 牛文奇 程正聰 劉慧 陳學(xué)研（中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院油氣工程學(xué)院，山東東營(yíng)257061）

閉塞電池法金屬局部腐蝕特性的研究

辛本帥 牛文奇 程正聰 劉慧 陳學(xué)研（中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院油氣工程學(xué)院，山東東營(yíng)257061）

金屬油罐在運(yùn)行過(guò)程中，其罐底最容易腐蝕，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)罐罐底的腐蝕多以局部腐蝕為主。腐蝕過(guò)程不易發(fā)現(xiàn)，容易造成罐底板的腐蝕穿孔。關(guān)于局部腐蝕，其重要特征之一是縫隙、蝕孔內(nèi)部存在“閉塞電池”[1]。由于閉塞電池的存在，會(huì)使腐蝕部位發(fā)生陽(yáng)極極化，加速局部腐蝕。儲(chǔ)罐底板的防腐蝕措施主要有涂料防腐蝕和陰極保護(hù)兩種方法。陰極保護(hù)過(guò)程中局部腐蝕的保護(hù)電位設(shè)置情況決定了保護(hù)方案的優(yōu)劣?；诖耍ㄟ^(guò)閉塞電池法實(shí)驗(yàn)?zāi)M罐底的局部腐蝕閉塞效應(yīng)，驗(yàn)證局部腐蝕擴(kuò)展階段，閉塞區(qū)內(nèi)外溶液性質(zhì)的變化趨勢(shì)[2]。對(duì)指導(dǎo)金屬的陰極保護(hù)設(shè)計(jì)具有重要的實(shí)踐指導(dǎo)意義。

1 實(shí)驗(yàn)裝置

模擬閉塞電池的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，其中試驗(yàn)試樣為金屬儲(chǔ)罐常用鋼材Q235加工制作，內(nèi)試件設(shè)計(jì)成圓柱體：Φ4×4mm，外試件設(shè)計(jì)成長(zhǎng)方體：50×35×2 mm。內(nèi)外試件的工作面面積比大約為1：50。配置0.1mol/L的KCl溶液作為試驗(yàn)介質(zhì)，初始溶液的pH值7.2。試驗(yàn)過(guò)程中用pH值酸度計(jì)測(cè)量閉塞區(qū)內(nèi)外溶液的pH值。

圖1 模擬閉塞電池的實(shí)驗(yàn)裝置

2 實(shí)驗(yàn)步驟

連接模擬閉塞電池實(shí)驗(yàn)裝置；配置0.1mol/L的KCl溶液作為試驗(yàn)介質(zhì)。恒溫30度，間隔一小時(shí)分別測(cè)量閉塞區(qū)內(nèi)外溶液的PH值，直至PH值不變?yōu)橹?，記錄?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。改變溫度，分別用40度、50度，重新測(cè)上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)果

將不同溫度條件下測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖如圖2所示，

圖2 閉塞區(qū)內(nèi)pH值隨極化時(shí)間的變化規(guī)律

4 結(jié)語(yǔ)

（1）經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，結(jié)果表明，局部腐蝕的擴(kuò)展階段存在閉塞效應(yīng)，即在在閉塞效應(yīng)的作用下，內(nèi)部試件發(fā)生陽(yáng)極極化，加速腐蝕，外部試件發(fā)生陰極計(jì)劃，減緩腐蝕，在陽(yáng)極極化的作用下，內(nèi)部溶液的pH值減小，最終會(huì)達(dá)到臨界值。該實(shí)驗(yàn)條件下的臨界pH值為3.31。

（2）經(jīng)測(cè)量，在30、40、50℃的條件下，該體系的臨界pH值均為3.31。即對(duì)于同一個(gè)穩(wěn)定的閉塞區(qū)，不同的溫度環(huán)境下，其臨界pH值為恒定值。

（3）在對(duì)局部腐蝕外加陰極保護(hù)時(shí)，在陰極保護(hù)電位設(shè)置的時(shí)候，可以參考該系統(tǒng)的臨界pH值所對(duì)應(yīng)的自腐蝕電位，這樣就可以避免金屬的過(guò)保護(hù)現(xiàn)象。

[1]辛艷萍局部腐蝕閉塞區(qū)內(nèi)臨界pH值的影響因素探討[J].材料保護(hù)，2015，48（3）：20-22.

[2]辛艷萍，樁西聯(lián)合站罐底水質(zhì)對(duì)罐底局部腐蝕的影響[J].石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào)，2013，26（4）：39-42.

辛本帥：（1996-），本科，中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)學(xué)生。