本發(fā)明涉及緩蝕劑對油氣管焊縫腐蝕控制效果的測定方法。
背景技術：
緩蝕劑對管道母材、熱變形區(qū)和焊縫的防腐效率存在一定的差異，為此需評估焊縫區(qū)的腐蝕風險，驗證緩蝕劑的有效性，保障防腐設計安全。目前國內(nèi)這方面的研究很少，基礎薄弱，造成防腐工藝存在空白，急需進行填補。焊接接頭腐蝕屬于危害非常嚴重的局部電偶腐蝕，常常造成焊接部位的失效，而且其經(jīng)濟損失相當可觀。為了控制集輸管線腐蝕，常用的方法包括碳鋼管道加注緩蝕劑、采用耐蝕合金管材(包括復合管)、管道內(nèi)表面使用防腐涂層和非金屬襯管等。其中應用最普遍、最有效、最經(jīng)濟的方法仍是加注緩蝕劑防腐。緩蝕劑作為一項經(jīng)濟、有效、操作簡單的防腐手段在石油和天然氣工業(yè)中得到了廣泛運用，但是在一般情況下，選擇緩蝕劑作為防腐方案時候只是考慮了緩蝕劑對整個集輸管線材料的腐蝕。對于緩蝕劑對焊縫的腐蝕行為往往被忽視。從現(xiàn)有研究文獻上看，國內(nèi)外的文獻資料中關于緩蝕劑對焊縫腐蝕影響的研究鮮有報道。
對于油氣緩蝕劑的評價方法，主要由以下的標準可作參考，SY/T 5273-2014《油田采出水用緩蝕劑性能評價方法》，SY/T 7025-2014《酸性油氣田用緩蝕劑性能實驗室評價方法》以及標準ASTM G170-06(2012)《評價和檢定油田、煉廠緩蝕劑的標準導則》，這些標準中對緩蝕劑溶解性、乳化性、起泡性、緩蝕率測試方法進行了規(guī)定。在緩蝕作用的評價方面，同時參照JB/T 7901-1999《金屬材料實驗室均勻腐蝕全浸試驗方法》，試片浸泡評價緩蝕劑作用。在這些標準中，都沒有對緩蝕劑對焊縫腐蝕作用效果進行評價的方法說明。
技術實現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明提供了一種緩蝕劑對油氣管焊縫腐蝕控制效果的測定方法。
本發(fā)明所采用的技術方案是：一種緩蝕劑對油氣管焊縫腐蝕控制效果的測定方法，包括如下步驟：
步驟一、用焊接接頭材料自制電化學測試系統(tǒng)的工作電極：
將焊接接頭材料劃分切割為母材區(qū)、近熱影響區(qū)、遠熱影響區(qū)和焊縫四個區(qū)域；將所取材料的管道內(nèi)壁面作為工作電極的工作面，其他面為非工作面，在工作面的背面采用錫焊連接一根帶絕緣皮的電導線，然后使用環(huán)氧樹脂將非工作面和錫焊點包封起來，只露出電極的工作面；
步驟二、使用電流感應精度為±100nA～±1A，最小電流分辨率為1nA的電化學測試系統(tǒng)進行測試：
先逐個測定開路電位以確定測試系統(tǒng)的電路連接穩(wěn)定，當測試系統(tǒng)穩(wěn)定后即測定極化曲線；在恒溫水浴鍋穩(wěn)定溫度后，使用動電位極化掃描的方法，先測試不加緩蝕劑時焊接接頭的母材和熱影響區(qū)的腐蝕電位；然后再測試加緩蝕劑時焊接接頭的母材和熱影響區(qū)的腐蝕電位變化情況；
步驟三、利用步驟二測量的腐蝕電位計算緩蝕劑的緩蝕效率。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的積極效果是：本發(fā)明使用電化學的方法成功將焊接接頭的腐蝕和緩蝕劑作用效果聯(lián)系起來，采用本發(fā)明的測定方法，能更準確地評價緩蝕劑對焊接接頭的腐蝕控制效果，具體優(yōu)點表現(xiàn)如下：
1、焊縫的取材：本測試方法主要針對大口徑的油氣集輸碳鋼管道焊接接頭，口徑小的管道，焊縫不同部位取材困難，焊接接頭不同區(qū)域電位相差小，不容易測試出電位差。
2、加工的影響：焊接接頭切割采用冷加工方法，使材料在加工過程中不會受熱過量。
3、電化學工作站測試敏感度：設備能夠測試的最小電流等于或者低于10-9A，最小電壓10-4V，參比電極穩(wěn)定。
具體實施方式
一種緩蝕劑對油氣管焊縫腐蝕控制效果的測定方法，包括如下步驟：
1、工作電極的制備：
在電化學測試中，電化學測試系統(tǒng)由三電極系統(tǒng)組成，分別為工作電極、參比電極和輔助電極。其中參比電極為飽和甘汞電極或者氯化銀電極，輔助電極為石墨電極或者鉑電極，參比電極和輔助電極在市場上可以隨意購買到，而工作電極需要自制，是用焊接接頭材料自制的電極。將焊接接頭分為母材區(qū)、近熱影響區(qū)、遠熱影響區(qū)和焊縫四個區(qū)域，根據(jù)焊接接頭的實際情況，將四個區(qū)域進行編號制作成工作電極。
當焊縫的區(qū)域的材料被劃分切割出來后，在所取材料的管道內(nèi)壁面(腐蝕介質(zhì)接觸面)做標記，最后作為工作電極的工作面，其他面為非工作面，在工作面的背后連接一根帶絕緣皮的電導線，使用錫焊連接，然后使用環(huán)氧樹脂把非工作面和錫焊點包封起來，只露出電極的工作面。
2、具體測試
使用電化學工作站，電流感應精度(電流范圍：±100nA～±1A，最小電流分辨率1nA)試驗時，先逐個測定開路電位確定電路連接效果，當體系穩(wěn)定后馬上測定極化曲線，各個電極在測定極化曲線前浸泡在被測溶液中的時間要一致。在恒溫水浴鍋穩(wěn)定溫度，先進行開路電位掃描，再進行動電位極化測試。試驗參數(shù)設置：開路電位測試時間600s；極化范圍(相對開路電位)：陽極+200mV，陰極-150mV，掃描速度：0.6mV/s。
使用動電位極化掃描的方法，在不加有緩蝕劑的情況下，測試焊接接頭的母材和熱影響區(qū)的腐蝕電位。然后加入緩蝕劑，重新測試加入緩蝕劑后的電位變化情況。計算公式為：
式中：——加入緩蝕劑前母材電位的平均值；
——加入緩蝕劑前熱影響區(qū)電位的平均值；
——加入緩蝕劑后母材電位的平均值；
——加入緩蝕劑后熱影響區(qū)電位的平均值。
X為緩蝕劑的緩蝕效率，根據(jù)焊縫腐蝕的原理，焊縫的腐蝕動力來源于腐蝕電位差，腐蝕電位差和腐蝕電流成正比，腐蝕電流和腐蝕速度成正比，緩蝕效率計算公式：
為未加入緩蝕劑腐蝕速度，為加入緩蝕劑后的腐蝕速度。因此可以計算得出使用電位差計算緩蝕劑效率的計算公式。
本發(fā)明方法的測試效果如下：
取同一區(qū)段焊接接頭的母材和熱影響區(qū)，進行10次重復性試驗，并分別測試加入緩蝕劑前后的腐蝕電位，測試結果見表1。
表1腐蝕電位
一、A類不確定度的評定
實驗過程中具體操作和人員影響因素之間無具體的函數(shù)關系，所以評定過程中的可采用A類方法進行。
1、a的最佳估值
同理：
2、標準差S按貝塞爾公式
同理：
3、平均值標準差
4、分量不確定度
同理：
二、B類標準不確定度的評定
1、電化學工作站儀器測量示值誤差引入的不確定度分量
工作站的示值誤差不超過0.01％。
/2、電化學工作站儀器電位分辨率引入的不確定度分量
U2＝0.29δx＝2.9×10-6工作站的電位分辨率為0.0001V。
三、合成標準不確定度的評定
四、擴展不確定度U的評定
U＝K·Ux＝2×0.059＝0.118
其中，K為包含因子，一般取2。因此使用本測試方法，測量不確定度為：X＝0.75±0.118。