辛本帥 牛文奇 程正聰 劉慧 陳學研（中國石油大學勝利學院油氣工程學院，山東東營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 陳學研（中國石油大學勝利學院油氣工程學院，山東東營257061）

金屬油罐在運行過程中，其罐底最容易腐蝕，經研究發(fā)現(xiàn)，儲罐罐底的腐蝕多以局部腐蝕為主。腐蝕過程不易發(fā)現(xiàn)，容易造成罐底板的腐蝕穿孔。關于局部腐蝕，其重要特征之一是縫隙、蝕孔內部存在“閉塞電池”[1]。由于閉塞電池的存在，會使腐蝕部位發(fā)生陽極極化，加速局部腐蝕。儲罐底板的防腐蝕措施主要有涂料防腐蝕和陰極保護兩種方法。陰極保護過程中局部腐蝕的保護電位設置情況決定了保護方案的優(yōu)劣?；诖耍ㄟ^閉塞電池法實驗模擬罐底的局部腐蝕閉塞效應，驗證局部腐蝕擴展階段，閉塞區(qū)內外溶液性質的變化趨勢[2]。對指導金屬的陰極保護設計具有重要的實踐指導意義。

1 實驗裝置

模擬閉塞電池的實驗裝置如圖1所示，其中試驗試樣為金屬儲罐常用鋼材Q235加工制作，內試件設計成圓柱體：Φ4×4mm，外試件設計成長方體：50×35×2 mm。內外試件的工作面面積比大約為1：50。配置0.1mol/L的KCl溶液作為試驗介質，初始溶液的pH值7.2。試驗過程中用pH值酸度計測量閉塞區(qū)內外溶液的pH值。

圖1 模擬閉塞電池的實驗裝置

2 實驗步驟

連接模擬閉塞電池實驗裝置；配置0.1mol/L的KCl溶液作為試驗介質。恒溫30度，間隔一小時分別測量閉塞區(qū)內外溶液的PH值，直至PH值不變?yōu)橹?，記錄實驗?shù)據(jù)。改變溫度，分別用40度、50度，重新測上述實驗內容。對實驗結果進行分析。

3 實驗結果結果

將不同溫度條件下測得的實驗數(shù)據(jù)作圖如圖2所示，

圖2 閉塞區(qū)內pH值隨極化時間的變化規(guī)律

4 結語

（1）經過實驗數(shù)據(jù)分析，結果表明，局部腐蝕的擴展階段存在閉塞效應，即在在閉塞效應的作用下，內部試件發(fā)生陽極極化，加速腐蝕，外部試件發(fā)生陰極計劃，減緩腐蝕，在陽極極化的作用下，內部溶液的pH值減小，最終會達到臨界值。該實驗條件下的臨界pH值為3.31。

（2）經測量，在30、40、50℃的條件下，該體系的臨界pH值均為3.31。即對于同一個穩(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）在對局部腐蝕外加陰極保護時，在陰極保護電位設置的時候，可以參考該系統(tǒng)的臨界pH值所對應的自腐蝕電位，這樣就可以避免金屬的過保護現(xiàn)象。

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

[2]辛艷萍，樁西聯(lián)合站罐底水質對罐底局部腐蝕的影響[J].石油化工高等學校學報，2013，26（4）：39-42.

辛本帥：（1996-），本科，中國石油大學勝利學院油氣儲運專業(yè)學生。