[发明专利]一种用于在线连续监测金属局部腐蚀过程的模拟装置及其测定方法

说明书

本发明公开了一种用于在线连续监测金属局部腐蚀过程的模拟装置及其测定方法，属于金属腐蚀技术领域。该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；模拟闭塞区侧壁设有三个斜插管，分别安装氟离子复合电极、氯离子复合电极和pH复合电极，顶部设有闭塞通道，工作电极、参比电极与恒电位仪相连。采用此装置对金属局部腐蚀发展进行在线监测，能够及时反映出金属局部腐蚀发展与溶液组成变化关系的问题，以解决现有监测方法对闭塞区腐蚀介质造成损失，不能够持续、多次测量的问题；同时，消除了因离线测量带来的破坏闭塞区低氧或无氧条件而无法继续研究的矛盾，大大缩短了研究时间。

技术领域

本发明属于金属腐蚀技术领域，具体涉及一种用于在线连续监测金属局部腐蚀过程的模拟装置及其测定方法。

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^-、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，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：闭塞区的研究大多采用离线测量的方式，无法及时反映出模拟闭塞区中金属腐蚀的发展和内部溶液的变化；另外离线检测取样时会进入空气，改变了闭塞区的低氧或无氧条件，无法继续模拟闭塞区中腐蚀的发展，需要做大量不同反应条件和反应时间的模拟闭塞区实验。

辛本帅等(2017)进行了闭塞电池法金属局部腐蚀特性的研究，提供了一种模拟闭塞电池的实验装置，可对模拟闭塞区内溶液pH进行测量。但文中未述及是如何测量闭塞区内溶液pH，且在示意图上也未标示出酸度计及其位置，故，应该是离线取出闭塞区内溶液进行pH的测量，不是实时在线测量；同时，也未提及其它离子浓度的测量。中国发明专利申请CN 110146560 A公开了一种实现离子浓度和电化学参数实时原位监测的实验装置，通过模拟多层涂层体系层间的闭塞区，可对不同腐蚀阶段下闭塞区内的离子浓度进行原位模拟监测，实现对整个腐蚀过程中离子扩散与体系中各部分电化学参数的监测。但该装置主要用于多层涂层体系，其离子浓度的测量是通过取液孔抽取出腐蚀介质稀释后借助离子色谱仪进行后续检测。闭塞区腐蚀介质有损失，不能够进行持续、多次的测量，且后续检测具有一定的滞后性，不是严格意义上的实时测量。

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用于在线连续监测金属局部腐蚀过程的模拟装置，以解决现有模拟装置采用离线测量方式无法及时反映出模拟闭塞区中金属腐蚀的发展和内部溶液的变化；改变了闭塞区的低氧或无氧条件，无法继续模拟闭塞区中腐蚀的发展的问题。本发明所要解决的另一技术问题是提供一种在线监测方法，以解决现有监测方法对闭塞区腐蚀介质造成损失，不能够进行持续、多次的测量，且后续检测具有一定滞后性的问题。

为了实现解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于在线连续监测金属局部腐蚀过程的模拟装置，包括外部溶液池和模拟闭塞区，所述外部溶液池中外电极与恒电位仪相连；所述模拟闭塞区包括有机玻璃圆柱主体和聚四氟乙烯盖体，所述主体侧壁上设有沿圆周方向均匀分布且与主体底部成预设角度的斜插管；所述斜插管底部与圆柱主体内侧壁相切；所述斜插管顶部有内螺纹，复合电极上设有与内螺纹相配合的外螺纹，所述斜插管与复合电极通过螺纹连接；所述盖体上设有工作电极通道、参比电极通道、闭塞通道。

进一步的，外部溶液池为有机玻璃材质，外部溶液池内设有主体溶液；预设角度为45°。

进一步的，模拟闭塞区置于垫层上，内部盛有研究溶液，垫层与加热圈相连，并设于外部溶液池内部。

进一步的，复合电极包括氟离子复合电极、氯离子复合电极和pH复合电极，分别与在线氟离子计、在线氯离子计和在线pH计连接。

进一步的，复合电极在使用前先活化再标定。