一种气相缓蚀剂的评价装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属腐蚀抑制技术领域，具体来说涉及到一种气相缓蚀剂的评价装置 及方法。
【背景技术】
[0002] 气相缓蚀剂又称为挥发性缓蚀剂或气相防锈剂，常温下能自动挥发出具有缓蚀作 用的成分，扩散溶解到金属表面的薄层电解液中，吸附在金属表面，从而抑制金属腐蚀。气 相缓蚀剂在使用时，在不必直接接触金属表面的情况下就能使金属制品的表面、沟槽以及 缝隙等部位得到很好的保护，具有防蚀效果好、操作简便、成本较低等特点，因此特别适合 用于结构复杂的金属制品与构件的非涂装性保护。目前气相缓蚀剂已广泛应用于金属材 料、制品、工业设备、仪器等的防锈处理中。例如在石油加工领域，气相缓蚀剂用于防止C0 2、 H2S对油气集输设备和管线、大型储油罐顶部的腐蚀，以及抑制常减压塔顶油气中HC1、H2S 对冷凝冷却系统设备和管线的腐蚀。
[0003] 通常，气相缓蚀剂缓蚀效果的评价可分为自然环境试验和实验室加速试验两种方 法。自然环境试验虽然试验结果可靠，但试验时间往往过长，不利于气相缓蚀剂的开发和评 价，因此各种实验室加速评价方法得到广泛认可并迅速发展起来。目前针对气相缓蚀剂，最 常用的实验室评价方法是电化学法和失重法。相比较而言，失重法虽然较原始，但却是一种 最可靠的直接测定法；除了被广泛应用于评价筛选气相缓蚀剂外，还可被用于验证其它测 试方法的准确性。
[0004] 《包装工程》杂志2007年第1期刊登的"气相缓蚀剂失重评价方法研究"一文，整理 了国内外近些年来评价方法的一些热点和变化，对比了各个试验装置，阐述了预挥发和预 膜、试验温度、腐蚀试片位置、试验方法对气相缓蚀剂缓蚀效果的影响。从中可以看出，所列 举的试验装置及方法过于简单，都是在没有除氧的环境中进行试验的，另外不能考察h 2s、 CO2等腐蚀性介质的影响。这使其试验环境与石油加工炼油厂的实际腐蚀环境相差较大，导 致不能对气相缓蚀剂在炼油厂腐蚀环境中的缓蚀效果进行准确的评价。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种气相缓蚀剂的评价装置及方法，以解决现有的气相缓蚀 剂的评价装置及方法所存在的因试验环境与石油加工炼油厂的实际腐蚀环境相差较大而 导致不能对气相缓蚀剂在炼油厂腐蚀环境中的缓蚀效果进行准确评价的问题。
[0006] 为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种气相缓蚀剂的评价装置，设有反 应釜，反应釜设有顶盖，外部设有水浴缸，内部设有腐蚀试片架，其特征在于：该装置还设有 H2S气瓶、CO2气瓶、N2气瓶、缓冲罐和尾气吸收罐，H2S气瓶、CO 2气瓶、N2气瓶分别通过设有 第一阀门、第二阀门、第三阀门的管线与反应釜相连，N2气瓶还通过设有第四阀门的管线与 缓冲罐相连，缓冲罐通过设有第五阀门的管线与反应釜相连，反应釜通过设有第六阀门的 管线与尾气吸收罐相连。
[0007] 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：
[0008] A、将腐蚀介质加入到缓冲罐中，将盛有气相缓蚀剂或气相缓蚀剂溶液的缓蚀剂罐 放入反应釜中，将腐蚀试片安装于腐蚀试片架上并一同置于反应釜内，向尾气吸收罐中加 入尾气吸收液；
[0009] B、打开水浴缸的加热装置，将水浴加热到所需的评价试验温度；
[0010] C、打开第三阀门、第六阀门，由N2气瓶向反应釜内通入N2除去反应釜内的氧气，被 除去的氧气进入尾气吸收罐后放空，在对反应釜进行除氧的过程中，气相缓蚀剂同时对腐 蚀试片进行预膜处理，除氧后关闭第三阀门；
[0011] D、打开第四阀门、第五阀门，由N2气瓶向缓冲罐内通入N2，将缓冲罐内的腐蚀介质 压入反应釜，之后关闭第四阀门、第五阀门，打开第一阀门和/或第二阀门，由H 2S气瓶和/ 或CO2气瓶向反应釜内的腐蚀介质中通入H2S和/或CO 2至饱和状态，开始试验并记录时间， 到达规定的试验时间后，关闭第一阀门和/或第二阀门，结束试验；
[0012] E、关闭水浴缸的加热装置，从反应釜内取出腐蚀试片进行分析。
[0013] 采用本发明，具有如下的有益效果：①本发明是在除氧的环境中进行试验的，并且 向反应釜内的腐蚀介质中通入H 2S和/或CO2，使试验环境与炼油厂的实际腐蚀环境十分接 近，真正模拟了炼油厂的腐蚀环境。这样就能够对气相缓蚀剂在炼油厂腐蚀环境中的缓蚀 效果进行准确的评价。②本发明最多可对安装在腐蚀试片架的4个腐蚀试片安装位置上的 4组8片腐蚀试片进行气相缓蚀剂评价试验，一次试验可以考察多组平行腐蚀试片，腐蚀试 片形状选择的灵活性也比较大。③本发明设有尾气吸收罐、装有尾气吸收液，以吸收评价试 验过程中产生的尾气，不会使尾气进入空气、污染环境。④本发明具有现有气相缓蚀剂的评 价装置及方法所具有的优点，能够考察预挥发和预膜、试验温度和时间、腐蚀试片位置等对 气相缓蚀剂缓蚀效果的影响，试验条件可以灵活改变。试验在密闭空间进行，采用失重法进 行定量评价；试验时间短、重现性较好。⑤本发明的装置经济适用、操作简单。
[0014] 本发明主要用于对在炼油厂腐蚀环境中使用的气相缓蚀剂的缓蚀效果进行评价。
[0015] 下面结合附图、【具体实施方式】和实施例对本发明作进一步详细的说明。附图、具体 实施方式和实施例并不限制本发明要求保护的范围。
【附图说明】
[0016] 图1是本发明气相缓蚀剂评价装置及工艺流程的示意图。
[0017] 图2是图1中腐蚀试片架和腐蚀试片的左视图（放大），腐蚀试片为长方形。
[0018] 图3是图1中腐蚀试片架和腐蚀试片的左视图（放大），腐蚀试片为圆形。
[0019] 图1至图3中，相同附图标记表示相同的技术特征。
【具体实施方式】
[0020] 参见图1，本发明气相缓蚀剂的评价装置（简称为装置）设有反应釜1 ;反应釜1 设有顶盖，外部设有水浴缸2,内部设有腐蚀试片架5。水浴缸2为恒温水浴缸，设有加热装 置（图略）。该装置还设有H 2S气瓶6、C02气瓶7、N2气瓶8、缓冲罐10和尾气吸收罐。H2S 气瓶6、CO2气瓶7、N2气瓶8分别通过设有第一阀门91、第二阀门92、第三阀门93的管线 与反应釜1相连，N2气瓶8还通过设有第四阀门94的管线与缓冲罐10相连，缓冲罐10通 过设有第五阀门95的管线与反应釜1相连。反应釜1 一般采用经济适用的玻璃反应釜，也 可以采用不锈钢反应釜或更高等级的蒙乃尔合金反应釜。
[0021] 图1所示装置的尾气吸收罐为一级尾气吸收罐41和二级尾气吸收罐42。反应釜 1通过设有第六阀门96的管线与一级尾气吸收罐41相连，一级尾气吸收罐41与二级尾气 吸收罐42之间通过连接管线12相连，二级尾气吸收罐42设有放空管线13。如图1所示， 缓冲罐10、一级尾气吸收罐41和二级尾气吸收罐42均设有顶盖，设有第一阀门91、第二阀 门92、第三阀门93、第四阀门94、第五阀门95、第六阀门96的管线以及连接管线12、放空管 线13分别穿过上述顶盖以及反应釜1的顶盖，与相应的顶盖之间均密封连接。
[0022] 腐蚀试片架5上最好是沿垂直方向设有3~4个腐蚀试片安装位置，其中在腐蚀 试片架5的上部设置1个，中部设置1~2个，下部设置1个；每个腐蚀试片安装位置可供 安装2个腐蚀试片11，2个腐蚀试片11组成1组。图1所示的腐蚀试片架5主要由1根垂 直杆件和4根水平杆件组成（水平杆件还可以是3根，图略），其中垂直杆件的上部固定于 反应釜1的顶盖上。各根水平杆件的两端开设有螺纹，腐蚀试片11上设有开孔、套在水平 杆件端部再用螺母固定，以此将腐蚀试片11安装于腐蚀试片架5上。腐蚀试片11可以是 长方形和圆形。图1和图2所示的腐蚀试片架5沿垂直方向安装有4组长方形腐蚀试片， 图3与图2的不同之处是腐蚀试片为圆形。每组腐蚀试片中的2个腐蚀试片11相互平行、 相对于腐蚀试片架5的垂直杆件对称设置。
[0023] 腐蚀试片架5上也可以只设1个腐蚀试片安装位置，或沿垂直方向设有2个腐蚀 试片安装位置，每个腐蚀试片安装位置可供安装2个腐蚀试片11 ;详细说明及附图省略。
[0024] 下面结合【附图说明】采用上述装置进行气相缓蚀剂评价的方法（简称为方法，气相 缓蚀剂简称为缓蚀剂）。评价试验之前，各阀门均处于关闭状态；对腐蚀试片11进行如下 的处理：用砂纸打磨腐蚀试片11，之后将腐蚀试片11浸入丙酮溶液中除油，再放入无水乙 醇中浸泡2~5min (分钟），取出并吹干；之后将腐蚀试片11用滤纸包裹后存于干燥器中， 24~48h (小时）后称重待用[称重精确值0· OOOlg (克）]。
[0025] 评价方法包括如下步骤：
[0026] A、将腐蚀介质加入到缓冲罐10中，将盛有气相缓蚀剂或气相缓蚀剂溶液的缓蚀 剂罐3放入反应釜1中，将腐蚀试片11安装于腐蚀试片架5上并一同置于反应釜1内，向 一级尾气吸收罐41和二级尾气吸收罐42中加入尾气吸收液。
[0027] 所述的腐蚀介质为NaCl水溶液、乙酸水溶液等，可根据炼油厂具体的腐蚀场合灵 活确定。气相缓蚀剂溶液为气相缓蚀剂的水溶液；气相缓蚀剂为低温气相缓蚀剂，使用温度 在120°C以下。缓蚀剂罐3放置于腐蚀试片架5的下方，其顶部为敞口结构，位于反应釜1 内的腐蚀介质液面之上。尾气吸收液通常是5 %~20 %的NaOH水溶液（本发明中的百分 数均为重量百分数）。
[0028] B、打开水浴缸2的加热装置，将水浴加热到所需的评价试验温度。
[0029] C、打开第三阀门93、第六阀门96 (第六阀门96此后一直保持开启状态），由