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）

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，經研究發現，儲罐罐底的腐蝕多以局部腐蝕為主。腐蝕過程不易發現，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劣。基于此，通過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內外溶液的PH值，直至PH值不變為止，記錄實驗數據。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據作圖如圖2所示，

圖2 閉塞區內pH值隨極化時間的變化規律

4 結語

（1）經過實驗數據分析，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，內部試件發生陽極極化，加速腐蝕，外部試件發生陰極計劃，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。即對于同一個穩定的閉塞區，不同的溫度環境下，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象。

[1]辛艷萍局部腐蝕閉塞區內臨界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學生。