空氣壓縮機(jī)儲(chǔ)氣罐的設(shè)計(jì)

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Kharshan 著，周楚 譯1 摘要研究和實(shí)地調(diào)查表明，氣相緩蝕劑本身或與VpCIs的組合可用于保護(hù)具有陰極保護(hù)的儲(chǔ)罐底部（AST）。氣相腐蝕抑制劑的化合物是在一個(gè)封閉的系統(tǒng)中進(jìn)行使用，通過(guò)揮發(fā)或擴(kuò)散進(jìn)行腐蝕。VPCI保護(hù)是作用于金屬表面吸附的分子。 VpCIs在保護(hù)金屬表面是特別有用的，傳統(tǒng)方法是很難達(dá)到陰極保護(hù)控制儲(chǔ)罐腐蝕。對(duì)兩個(gè)市售腐蝕抑制劑進(jìn)行了調(diào)查，他們的作用與陰極保護(hù)相符合。對(duì)本研究的結(jié)果進(jìn)行分析后，建議使用該產(chǎn)品。幾種電化學(xué)腐蝕方法證實(shí)了這款產(chǎn)品的性能。簡(jiǎn)介：金屬腐蝕成本在美國(guó)一年大約是$276億。通過(guò)節(jié)約使用耐腐蝕材料和應(yīng)用國(guó)家最先進(jìn)的腐蝕控制技術(shù)，腐蝕的成本約三分之一（約合100億美元）是可以避免的。氣相腐蝕抑制劑或揮發(fā)性腐蝕抑制劑（VpCIs）屬于有機(jī)類(lèi)抑制劑。它們吸附在金屬表面上，并抑制金屬的溶解和還原反應(yīng)。這些過(guò)程影響到陽(yáng)極和陰極。這類(lèi)的有機(jī)胺和羧酸鹽是典型的例子，汽相腐蝕抑制劑具有高度的蒸氣壓，并且能防止VPCI腐蝕不直接施加到金屬表面上 。VpCIs的優(yōu)點(diǎn)是揮發(fā)的分子可以達(dá)到難以到達(dá)的空間。當(dāng)VPCI到達(dá)金屬連接到的活性基團(tuán)。蒸氣壓為VPCI有效性的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。在室溫下，最有利的壓力范圍是帕。壓力過(guò)低 導(dǎo)致建立保護(hù)層比較緩慢，如果壓力過(guò)高，VPCI的有效性將被限制在很短的時(shí)間內(nèi)。VpCIs的有效性也取決于其在金屬上吸附能力。VPCI的胺不同之處是它所形成的保護(hù)層不超過(guò)三個(gè)月，并且，作為一項(xiàng)規(guī)則，低分子量的胺是更傾向于解吸較高的分子量的胺。氣相腐蝕抑制劑能夠防止腐蝕，不僅當(dāng)作包裝輔助工具使用，或使用在電氣和電子產(chǎn)品外殼，還可以使用在被暴露于惡劣大氣條件下的金屬設(shè)備。例如，VPCI保護(hù)可以成功地用于保溫。對(duì)于這個(gè)調(diào)查， VPCI處理覆蓋濕硅酸鈣保溫材料，碳鋼管的截面中的金屬/絕緣界面。試驗(yàn)條件為200F（93C）的表面溫度和5帕斯卡蒸汽壓，保持連續(xù)注水5ml/h。6個(gè)月后，發(fā)現(xiàn)了以下結(jié)果：控制管約80是覆蓋著積聚的腐蝕而管件上面大約5的是VPCI兩個(gè)水噴射點(diǎn)腐蝕。，20除塵器和VPCI處理，然后用熱絕緣材料包裹起來(lái)，連同相關(guān)的設(shè)備，通過(guò)河流運(yùn)輸，存放1年，現(xiàn)場(chǎng)結(jié)果顯示沒(méi)有或很少有腐蝕。燃料儲(chǔ)存罐的腐蝕保護(hù)是一項(xiàng)非常重要的任務(wù) ，一旦其保護(hù)措施不起效果，損失將是巨大的：虧損的油箱，污染的環(huán)境，維修的高成本，而且還有為達(dá)到效果所依賴(lài)的燃油輸送項(xiàng)目。VPCI技術(shù)已經(jīng)提供了可靠的地上儲(chǔ)罐單雙層底的長(zhǎng)期腐蝕保護(hù)。從1986年開(kāi)始，在很多情況下，通過(guò)添加氣相緩蝕劑防止儲(chǔ)罐底部腐蝕。單底艙和雙層底液艙 - 底之間的空間中VpCIs中加入了砂儲(chǔ)罐定位，。用過(guò)的不同方法被開(kāi)發(fā)為新的技術(shù)，應(yīng)用于儲(chǔ)罐保護(hù)。儲(chǔ)罐最脆弱的部分為儲(chǔ)罐的底部。VpCIs保護(hù)用于儲(chǔ)罐的底部，是由康菲石油公司油脂有限公司VPCI粉與碎石和沙子混合。在2年間進(jìn)行腐蝕監(jiān)測(cè)，被證實(shí)VPCI防腐蝕保護(hù)采用后那些儲(chǔ)罐底部會(huì)超過(guò)15年。這種類(lèi)型的保護(hù)被納入現(xiàn)有的罐底腐蝕控制標(biāo)準(zhǔn)，未來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)里它也將被沿用。陰極保護(hù)（CP）是一種控制金屬表面電的陰極腐蝕技術(shù)。由于腐蝕發(fā)生在電池的陽(yáng)極，陰極表面保持被保護(hù)。目前陰極保護(hù)（CP）被施加在艙內(nèi)，以防止腐蝕。陰極保護(hù)有兩種方式可以實(shí)現(xiàn)：通過(guò)犧牲金屬陽(yáng)極（鋅，鋁，鎂）或金屬設(shè)備的電源 - 外加電流陰極保護(hù)陰極電位。在這兩種情況下，是通過(guò)控制金屬的腐蝕，使電化學(xué)電勢(shì)保持在一定的水平時(shí)，電子從腐蝕結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移，并移動(dòng)到陽(yáng)極。在石油/天然氣中，CP是用來(lái)保護(hù)儲(chǔ)罐外部表面的毛刺和水下管道，油井套管，罐底，離岸結(jié)構(gòu)和處理儲(chǔ)罐內(nèi)的液體和容器的內(nèi)表面。陰極保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)電化學(xué)電勢(shì)，應(yīng)該是：-0.85V銅/硫酸銅，或-0.80 V，-0.78V和-0.25V氯化鉀飽和甘汞電極，銀/氯化銀，高純度的鋅。CP故障的常見(jiàn)原因是連接不良或犧牲的陽(yáng)極表面鈍化。本文的目的是：分析使用VPCI保護(hù)儲(chǔ)罐的底部的優(yōu)勢(shì)，PR代替了陰極保護(hù)。2 實(shí)驗(yàn)2.1 戶(hù)外實(shí)驗(yàn)進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)，VPCI的使用，找到最大距離。準(zhǔn)備地面上一個(gè)裝滿(mǎn)沙子的箱子。這箱空間的尺寸分別為：3（長(zhǎng)）3（寬）2（直徑）（909060厘米）。一個(gè)塑料管，含有VPCI緩蝕劑。這條管道是埋在沙里1英尺（0.3048米）的深度和預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)超過(guò)30天的期限。預(yù)處理在30天之后，放置在砂箱中的測(cè)試券沿著從管道的距離范圍從0到60英寸（0 - 150厘米）的長(zhǎng)度，深度為3-5英寸（7.5-10.5厘米）（圖1）。腐蝕速率的測(cè)定，根據(jù)下式：腐蝕速度（米/年）=（KW）/（AT），其中K=常數(shù)，3.45106W =質(zhì)量損失，克;A =面積的金屬券，平方厘米;t =時(shí)間，小時(shí);=的金屬的密度，克每立方厘米。2.2 室內(nèi)試驗(yàn)2.2.1 型砂試驗(yàn)：VPCI腐蝕抑制劑和常規(guī)的陽(yáng)極抑制劑，測(cè)試中進(jìn)行了陰極保護(hù)。來(lái)控制數(shù)據(jù)的陰極保護(hù)，在不腐蝕抑制劑的作用下，對(duì)其中的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了比較。制備混合物：型砂 - 70.0;自來(lái)水 - 29.4氯化鈉 - 0.3;VPCI - 0.3;塑料容器都充滿(mǎn)了這種混合物。前面板由5厘米9厘米大小的碳鋼（SAE1010），1厘米5厘米大小的鋅（99.9），插在沙中相距10厘米的距離。每個(gè)容器中的鋼和鋅板通電連接。斯佩里有限公司制造的AW萬(wàn)用表DM-860經(jīng)過(guò)12天測(cè)量鋼和鋅板之間的電流，板從沙土中取出，并確定他們的增減（表1）。2.2.2 評(píng)價(jià)VPCI和CP電化學(xué)的作用：當(dāng)CP提供外加的電流，使用以下的方法進(jìn)行了研究： 由EGG公司制造恒電位儀Versastat與軟件352 SoftCorr111，“三電極電化學(xué)電池，飽和甘汞電極（SCE）作為參考;高密度石墨作為對(duì)電極，和被利用的碳鋼材SAE1018的工作電極研究。 根據(jù)通常的做法，陰極電位為-900毫伏（SCE），適用于碳鋼電極，和對(duì)應(yīng)到該電位電流進(jìn)行了測(cè)量。 為了評(píng)估在不同的抑制劑與CP組合，動(dòng)電位極化曲線(xiàn)和腐蝕電位測(cè)定鋅與碳鋼。電化學(xué)腐蝕測(cè)試在3氯化鈉電解液中進(jìn)行;中加入濃度為0.5（重量）的抑制劑。用掃描速率為0.5毫伏/秒電位進(jìn)行研究。2.3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用VPCI技術(shù)減少腐蝕速率實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的防腐蝕現(xiàn)有罐底的底部的雙層底和用高密度聚乙烯（HDPE）保護(hù)一個(gè)單底箱二級(jí)容器襯墊。用電阻腐蝕速率探針測(cè)量的結(jié)果分析：在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，VPCI制備漿料通過(guò)混合的600磅VPCI粉與900加侖的水。歧管組件的建立是為了讓泥漿流入指示管。在使用過(guò)程中漿料分布完全被控制。VPCI應(yīng)用程序腐蝕速率測(cè)定數(shù)據(jù)，然后每2周應(yīng)用，直到實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用VPCI的腐蝕速率逐漸減小，最后，在56天之后，減少到67-76的初始腐蝕速率。3 結(jié)果3.1 室外測(cè)試VPCI的使用出現(xiàn)較低的腐蝕速率。人們可以看到比位于上面的距離大60英寸（150厘米），到氣相緩蝕劑源的距離為48英寸（125厘米），腐蝕速率較低。可能在所描述的條件下，在氣相緩蝕劑遷移通過(guò)型砂距離（L）為：45英寸（125厘米）L 60英寸（150厘米）。3.2 室內(nèi)測(cè)試3.2.1 “型砂”測(cè)試結(jié)果列于表1:這個(gè)試驗(yàn)表明，腐蝕抑制劑的存在影響這兩種金屬的腐蝕速率。幾乎是傳統(tǒng)的腐蝕抑制劑鋅犧牲陽(yáng)極腐蝕速率的兩倍，鋼材的腐蝕速度的三倍以上。在同一時(shí)間，VPCI降低電連接的鋅和鋼的腐蝕速率。表1 電氣連接的碳素鋼和鋅的腐蝕速率材料變化量/千克變化量/千克鋅鋼電路電流/納安鋅鋼VpCI0.50.01131.7傳統(tǒng)的陽(yáng)極抑制劑1.30.1137.5控制*0.70.03135.0不添加抑制劑砂3.2.2 電化學(xué)評(píng)定：結(jié)果列于表2中得到的3NaCl溶液與無(wú)抑制劑的添加。由碳鋼SAE1018的工作電極的電化學(xué)電勢(shì)為-900 mV對(duì)飽和甘汞參比電極。表2 恒電位測(cè)試材料電流 -900 mV, k/cm0.5% VpCI22.90.5%傳統(tǒng)的腐蝕抑制劑38.80控制（3%的NaCl）27.2這些結(jié)果表明，在溶液中的抑制劑電流的不同，取決于在溶液中的緩蝕劑類(lèi)型。 VPCI加入到溶液中時(shí)，抑制陰極反應(yīng)和降低其后陰極電平給定電位的電流。此外，傳統(tǒng)的陽(yáng)極抑制劑會(huì)導(dǎo)致相反的結(jié)果 - 它指出了這個(gè)相對(duì)應(yīng)的潛在電流。表3 碳鋼SAE1018和鋅的腐蝕電位在3NaCl溶液中含有腐蝕抑制劑材料碳鋼 腐蝕電流/毫伏鋅 腐蝕電流 /毫伏碳素結(jié)構(gòu)鋼和鋅在電化學(xué)電位/毫伏0.5%VpCI-515-9954800.5%傳統(tǒng)的腐蝕抑劑-360-795435控制（3%的NaCl）-535-995460從極化曲線(xiàn)得到的表3數(shù)據(jù)可以看出，在VPCI含有3NaCl電解液和控制碳素鋼和鋅的腐蝕電位接近。它確定了成膜的機(jī)理，汽相腐蝕抑制劑的腐蝕保護(hù)。根據(jù)這一機(jī)制VPCI吸附在金屬的腐蝕不會(huì)導(dǎo)致電位的移位，因?yàn)樗鼤?huì)影響陽(yáng)極和陰極反應(yīng)。它還表明，使用鋅作為系統(tǒng)的有效的陰極在碳鋼、鋅的電化學(xué)中保持足夠的電位差。同時(shí)存在在系統(tǒng)方式中金屬鋅的電連接時(shí)，傳統(tǒng)的陽(yáng)極腐蝕抑制劑的影響，將不會(huì)足以保護(hù)其8，9，10的陰極極化碳鋼的腐蝕電位。3.3 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表4 VPCI的雙槽間隙中的應(yīng)用日期探測(cè)儀計(jì)算單位/年腐蝕率降低的腐蝕率13天之后，原來(lái)的腐蝕率（控制）12/16/04P121.2P216.5P328.5P417.3安裝后21天抑制腐蝕率1/6/05P112.442%P29.542%P310.762%P45.966%安裝后56天抑制腐蝕率2/10/05P17.067%P23.976%P39.467%P44.872%4 討論戶(hù)外測(cè)試結(jié)果與實(shí)踐結(jié)果一致。它們表明，當(dāng)所保護(hù)源是超過(guò)金屬表面4英尺（1.2米），VPCI可以保護(hù)金屬免受腐蝕。VPCI比碳鋼的保護(hù)腐蝕速率低2-3倍。在與陰極保護(hù)相結(jié)合，不同的腐蝕抑制劑的作用不同。根據(jù)室內(nèi)的腐蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)（表1），VPCI改進(jìn)了兩種金屬（碳素鋼和鋅）電偶腐蝕條件，再進(jìn)行研究。同時(shí)在傳統(tǒng)的陽(yáng)極抑制劑作用下，鋼陰極保護(hù)是不太有效的，并導(dǎo)致?tīng)奚?yáng)極的腐蝕速率更高。在飽和甘汞參比電極的電位-900 mV時(shí)， VPCI存在“控制”陰極電流比傳統(tǒng)的腐蝕抑制劑（表2）的存在下高。根據(jù)抑制劑其化學(xué)性質(zhì)，可以影響陰極保護(hù)的有效性。所獲得的數(shù)據(jù)分析表明VPCI和陰極保護(hù)該組合比陰極保護(hù)本身提供了更好的防腐蝕保護(hù)。然而，并不是所有的抑制劑都可以被成功地用于與陰極保護(hù)相組合，一起使用。下面是與某些抑制劑的陰極保護(hù)的非相容性的幾個(gè)原因：CP是通過(guò)犧牲陽(yáng)極提供保護(hù)，但抑制金屬陽(yáng)極比它更有效的保護(hù)鋼；在這種情況下，CP是不太有效。CP提供外加電流，電位的電流是導(dǎo)致抑制劑存在下的腐蝕的一個(gè)因素。在嚴(yán)格陽(yáng)極氧化抑制劑的情況下，可采取強(qiáng)制的電流，保持所需的潛在CP水平高于無(wú)抑制劑水平。對(duì)于這兩種類(lèi)型的CP，使用抑制劑，要使偏振穩(wěn)定很重要的條件是不發(fā)生水解/電解造成起反作用的陰陽(yáng)離子。5 結(jié)論1.VPCI為單雙層底儲(chǔ)罐提供極為有效的防銹保護(hù)。VPCI使用形式是在罐的安裝時(shí)與砂混合的粉末或作為漿料。2.據(jù)證實(shí)，VPCI提供保護(hù)的金屬到VPCI源的距離至少為1m。3.根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，VPCI與陰極保護(hù)結(jié)合使用時(shí)，降低了鋼和鋅的腐蝕速率。VPCI還可以降低所需的陰極保護(hù)的電量使用。4.并非所有類(lèi)型的抑制劑，可與陰極保護(hù)組合使用。成膜和陽(yáng)離子活性抑制劑能更好的與陰極保護(hù)組合。參考1、CC技術(shù)和NACE國(guó)際研究，聯(lián)邦公路管理局研究2、B.A. Miksic. 83腐蝕用于金屬制品的防腐蝕保護(hù)的氣相緩蝕劑的使用，第83頁(yè)，美國(guó)，休斯敦，德克薩斯州，1983年 3、B.A. Miksic.通過(guò)氣相緩蝕劑金屬保護(hù)的某些方面，雜志，抗腐蝕，方法和材料，sawell出版物，1975三月，第5頁(yè) 4、B.A. Miksic.遷徙的VCI抑制劑保溫，在濕腐蝕保溫下的腐蝕研討會(huì)第89，頁(yè)，新奧爾良 5、B.A. Miksic和R.H. Miller.腐蝕防護(hù)的基本原則與氣相抑制劑，第五屆歐洲緩蝕劑研討會(huì)上，歐洲腐蝕聯(lián)合會(huì)，意大利， 80年的9月 6、A. Gandhi.儲(chǔ)罐底保護(hù)使用揮發(fā)性緩蝕劑，材料性能，2001（1），第28-30頁(yè) 7、T. Whited.在罐底腐蝕放緩，蒸汽腐蝕抑制劑用來(lái)減輕一個(gè)雙槽的間隙，管道與天然氣雜志，2005年6月，第49-50頁(yè)。8、NACE RPO675-88.海上鋼質(zhì)管道外腐蝕控制9、NACE RPO169-96.地下或水下管路系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和其他注意事項(xiàng)，第6頁(yè)，陰極保護(hù)的外部腐蝕的控制 10、H.G. Byars.在石油生產(chǎn)中的腐蝕控制，NACE國(guó)際，TPC第五期出版物，181頁(yè)11、ASTM G31-72.金屬實(shí)驗(yàn)室浸泡腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程第 8 頁(yè) （共 8 頁(yè)）