[发明专利]一种用于研究剥离涂层下金属基体腐蚀行为的实验装置

说明书

技术领域

本发明属于管道腐蚀与防护检测领域，特别适用一种用于研究剥离涂层下金属基体腐蚀行为的实验装置。

背景技术

近年来随着我国石油及能源工业的发展，地下埋设了大量的输油及天然气金属管道，其中长输管道高达2万公里以上，城市管网更是不计其数。由于目前这些管道的铺装方法多采用埋地方式，因此其在安装和使用过程中不可避免地会受到机械力、应力损伤，从而导致其外防腐涂层上出现针孔、起泡、翘起等缺陷，结果在破损涂层和基体之间形成剥离区，这样在其后的使用过程中土壤溶液中的电解质就可深入到剥离区，经长期物理作用与化学/电化学反应就可形成与本体土壤溶液性质截然不同的滞留液。埋地管道的外防腐涂层剥离一方面可严重降低管线钢使用寿命，造成重大经济损失，另一方面可增大突然失效发生事故的几率，从而严重威胁人身和生产安全。因此，加强剥离涂层下管道的腐蚀研究，对这些管道在土壤环境中的安全运行和长期服役具有重要的意义。

由于涂层受损状态的多样性以及相应环境的复杂性，防腐蚀涂层下金属管道的腐蚀研究依然是一个难点，近些年主要集中在涂层受损处管道缝隙腐蚀的发生与发展，包括影响因素、产生与发展机理、敏感性试验评定和研究方法，防护与控制措施，阴极保护作用下缝隙内的电位电流分布、阴极保护防止缝隙腐蚀的机理，以及缝隙腐蚀及其阴极保护的数学模型等方面，其中室内试验研究作为一种简单便捷的数据获取方式，在该研究领域内得到了较为广泛的应用。目前，在欧美，分别建立了平板类试验装置和环状试验装置，就土壤和水环境中金属管道轴向和周向腐蚀特性进行了试验研究；而国内主要借助于平板类试验装置针对水环境展开试验研究，但该类装置的缺点是制作较为复杂，不适用于重复试验。为此，在广泛调研国内外相关试验装置的基础上，有必要设计制造一套制造简单、便于重复试验的试验装置，以模拟剥离涂层下金属发生腐蚀的真实环境，进而深入研究金属在该环境下的腐蚀行为。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种搭建简便、能够简化原本复杂的实验设备、便于重复实验、节省实验工作量的用于研究剥离涂层下金属基体腐蚀行为的实验装置。

为了达到上述目的，本发明提供的用于研究剥离涂层下金属基体腐蚀行为的实验装置包括环氧树脂板、有机玻璃板、有机玻璃盒、多个工作电极、至少一个辅助阳极、多个参比电极、多个针管、多根导线、多个螺栓、钢管、垫片、电压表、恒电位仪、电化学测试仪和杂散电流源；其中环氧树脂板水平设置；垫片为环形结构，设置在环氧树脂板的表面边缘部位；有机玻璃板设置在垫片上，其上形成有至少一个破损口，并且利用多个螺栓将环氧树脂板、垫片和有机玻璃板结合成一体，由此在这三者之间形成缝隙空间；有机玻璃盒为长方体形结构，设置在有机玻璃板上破损口上部，内部装有土壤模拟溶液，同时底面上形成有与上述破损口相对应的通孔，用于模拟涂层破损口与土壤环境的交接部分；有机玻璃盒内每个破损口上方设有一个辅助阳极和一个参比电极；多个工作电极分别设置在每个破损口及缝隙空间内部不同位置处，用于模拟涂层破损口及剥离涂层下距离涂层破损口不同距离处的金属管道情况；每个工作电极上方的有机玻璃板上均设置一个以针管作为盐桥的参比电极，针管的针头穿过有机玻璃板后延伸到缝隙空间内；恒电位仪的负极通过一根导线与所有工作电极的一端相连，正极通过另一根导线与辅助阳极相连；电压表的一端通过一根导线与一个参比电极相连，另一端通过一根导线与一个待测工作电极相连；电化学测试仪的两端分别通过一根导线与一个辅助阳极和一个参比电极相接；各工作电极分别通过一根导线连接在带有防腐层的钢管上；杂散电流源的两端分别通过一根导线与钢管两端相连接。

所述的参比电极为带盐桥的饱和甘汞电极(SCE)。

所述的辅助阳极为铂电极或碳棒电极。

所述的垫片的数量为一至多个，用于调节缝隙空间的厚度。

所述的多个工作电极在缝隙空间内均匀设置。

本发明提供的研究剥离涂层下金属基体腐蚀行为的实验装置是用带有一定缝隙空间的有机玻璃板和环氧树脂板模拟剥离涂层下的介质环境，通过调节垫片的个数来控制缝隙厚度，在破损处及剥离涂层下不同距离处安装若干个工作电极，用于模拟涂层破损处及剥离涂层下不同距离处的金属基体；用恒电位仪对装置施加阴极保护，并用电压表依次测出破损处及缝隙空间内部不同深度处工作电极的电位；用杂散电流源对管道施加杂散电流干扰，进而对缝隙空间内与管道相连的工作电极施加杂散电流干扰；这样仅用一套实验装置便可在室内进行多组剥离涂层下杂散电流、缝隙厚度和阴极保护电位等因素对金属基体腐蚀行为的实验研究。

附图说明