交替潤(rùn)濕頻 率情況下的金屬腐蝕情況的實(shí)驗(yàn)室模擬，進(jìn)而可以研究油水交替潤(rùn)濕情況下油水交替潤(rùn)濕 頻率對(duì)金屬腐蝕的影響?？烧{(diào)頻率范圍為〇. 〇l~2. 0 Hz，取決于步進(jìn)電機(jī)精度和供電脈沖 設(shè)置。
[0044] 通過改變實(shí)驗(yàn)所用的油品或溫度，可以實(shí)現(xiàn)不同粘度油品情況下的金屬腐蝕實(shí)驗(yàn) 室模擬，進(jìn)而可以研究油水交替潤(rùn)濕情況下油品粘度對(duì)金屬腐蝕的影響?？烧{(diào)溫度范圍為 室溫至80°C。
[0045] 通過改變實(shí)驗(yàn)所用的電極材質(zhì)及表面狀態(tài)(如不同粗糙度、表面預(yù)成膜情況)，可 以實(shí)現(xiàn)對(duì)油水交替潤(rùn)濕情況下不同金屬材質(zhì)及其不同表面狀態(tài)下的腐蝕情況的實(shí)驗(yàn)室模 擬，進(jìn)而可以研究油水交替潤(rùn)濕情況下不同金屬材質(zhì)及其不同表面狀態(tài)下的腐蝕情況。
[0046] (2)油水交替潤(rùn)濕條件下緩蝕劑效果快速評(píng)價(jià)： 緩蝕劑廣泛應(yīng)用于油田集輸系統(tǒng)和污水系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)采用電化學(xué)方法評(píng)價(jià)其緩蝕效 果具有快速可靠等特點(diǎn)。然而，目前緩蝕劑效果評(píng)價(jià)結(jié)果主要是基于水溶液環(huán)境測(cè)試，針對(duì) 含原油情況和油水交替潤(rùn)濕條件下緩蝕劑的效果評(píng)價(jià)并沒有成熟的研究方法。本發(fā)明提供 一種快速、簡(jiǎn)便、可靠的電化學(xué)測(cè)試方法，通過模擬油水交替潤(rùn)濕環(huán)境下碳鋼腐蝕行為，從 而確定緩蝕劑合理添加量，為現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜多相流環(huán)境提供更直接的參照數(shù)據(jù)。電化學(xué)測(cè)試方 法所具有的快速、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等特點(diǎn)將促使本發(fā)明所闡述的研究方法在緩蝕劑評(píng)價(jià)方面得到 廣泛應(yīng)用，將為油田生產(chǎn)提供快速有效的參考依據(jù)，提高生產(chǎn)安全性和效率。
[0047] 本發(fā)明提供了一種深入揭示原油潤(rùn)濕與水潤(rùn)濕交替作用下碳鋼表面腐蝕研究的 方法，所獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)于拓展腐蝕領(lǐng)域相關(guān)認(rèn)識(shí)具有重要意義。對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更細(xì)致 和深刻的解析還需更多研究支持。
[0048] 以上所述實(shí)施例僅是為充分說明本發(fā)明而所舉的較佳的實(shí)施例，本發(fā)明的保護(hù)范 圍不限于此。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種油水交替潤(rùn)濕腐蝕模擬裝置，其特征在于，包括： 電化學(xué)信號(hào)處理系統(tǒng)，其為一可記錄電流信號(hào)的電化學(xué)工作站，該電化學(xué)工作站具有 工作電極端子、參比電極端子和對(duì)電極端子； 油水交替潤(rùn)濕模擬電解池，包括電解池外筒和套設(shè)于電解池外筒中電解池內(nèi)筒，電解 池內(nèi)筒與電解池外筒連通；電解池內(nèi)筒內(nèi)設(shè)置有與對(duì)電極端子電連接的鉑對(duì)電極以及與參 比電極端子電連接的參比電極； 旋轉(zhuǎn)圓盤電極系統(tǒng)，包括圓盤電極和驅(qū)動(dòng)圓盤電極旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，圓盤電極伸 入至電解池內(nèi)筒中；鉑對(duì)電極位于圓盤電極的下方，且該鉑對(duì)電極與圓盤電極的底面平行； 參比電極的鹽橋尖管的管尖放置于鉑對(duì)電極與圓盤電極的底面之間；其中，所述圓盤電極 的底面是導(dǎo)電面作為工作電極，圓盤電極外表面的其余部分絕緣，工作電極與工作電極端 子電連接；或者，所述圓盤電極的側(cè)面設(shè)一環(huán)形導(dǎo)電面作為工作電極，圓盤電極外表面的其 余部分絕緣，工作電極與工作電極端子電連接； 油水界面控制系統(tǒng)，包括：浮子和用于控制浮子上下移動(dòng)的垂直位移控制裝置，其中， 浮子伸入到電解池外筒與電解池內(nèi)筒之間； 曝氣系統(tǒng)，包括設(shè)置于電解池外筒內(nèi)、電解池內(nèi)筒外的曝氣頭以及通過通氣管路與所 述曝氣頭連通的氣體供應(yīng)裝置； 用于對(duì)油水交替潤(rùn)濕模擬電解池加熱的溫度控制系統(tǒng)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油水交替潤(rùn)濕腐蝕模擬裝置，其特征在于，所述垂直位移控 制裝置，包括：固定架、步進(jìn)式電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)控制單元和精密螺紋導(dǎo)桿，步進(jìn)式電動(dòng)機(jī)與電 動(dòng)控制單元連接后固定于固定架，步進(jìn)式電動(dòng)機(jī)通過精密螺紋導(dǎo)桿與浮子連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油水交替潤(rùn)濕腐蝕模擬裝置，其特征在于，所述溫度控制系 統(tǒng)包括纏繞于電解池外筒外壁的電加熱帶以及與所述電加熱帶電連接的溫度控制單元。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油水交替潤(rùn)濕腐蝕模擬裝置，其特征在于，電解池內(nèi)筒的上 底面封設(shè)有腐蝕電池外接端面，該腐蝕電池外接端面上設(shè)有原油注入與回收孔、旋轉(zhuǎn)圓盤 電極插孔、參比電極插孔、對(duì)電極連接孔和呼吸孔；與對(duì)電極端子連接的導(dǎo)線穿過所述對(duì)電 極連接孔與鉑對(duì)電極連接；參比電極卡設(shè)在參比電極插孔中；圓盤電極連接固定于所述旋 轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置上，并通過所述旋轉(zhuǎn)圓盤電極插孔插入至電解池內(nèi)筒中。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油水交替潤(rùn)濕腐蝕模擬裝置，其特征在于，所述電解池外筒 的橫截面面積為浮子排水面積的2倍以上。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油水交替潤(rùn)濕腐蝕模擬裝置，其特征在于，所述圓盤電極由 導(dǎo)線、絕緣外殼以及與該導(dǎo)線連接的導(dǎo)電內(nèi)芯構(gòu)成，該導(dǎo)線與所述工作電極端子電連接； 其中，該絕緣外殼的底面設(shè)有開口，該開口形狀與導(dǎo)電內(nèi)芯的底面相同，導(dǎo)電內(nèi)芯的底 面卡設(shè)在該開口處作為工作電極；或者，該絕緣外殼由上、下兩部分構(gòu)成，該上、下兩部分的 橫截面與導(dǎo)電內(nèi)芯相同，該上、下兩部分將導(dǎo)電內(nèi)芯夾在中間，從而在絕緣外殼的側(cè)面形成 環(huán)形導(dǎo)電面作為工作電極。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油水交替潤(rùn)濕腐蝕模擬裝置，其特征在于，所述電解池內(nèi)筒 設(shè)有液面標(biāo)度裝置。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油水交替潤(rùn)濕腐蝕模擬裝置，其特征在于，所述鉑對(duì)電極與 工作電極之間的距離小于2cm。9.應(yīng)用根據(jù)利要求1所述的油水交替潤(rùn)濕腐蝕模擬裝置進(jìn)行油水交替潤(rùn)濕腐蝕模擬 的方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：配制水溶液，充填于所述油水交替潤(rùn)濕模擬電解池內(nèi)，液面控制在參比 電極的鹽橋尖管上方、工作電極的下方，通過曝氣系統(tǒng)通氣除氧，啟動(dòng)溫度控制系統(tǒng)，升溫 至設(shè)定值，控制垂直位移控制裝置將浮子壓入水中以將工作電極調(diào)整至水面以下、參比電 極的鹽橋尖管以上，連接工作電極端子和工作電極、參比電極端子和參比電極以及對(duì)電極 端子和鉑對(duì)電極啟動(dòng)控溫系統(tǒng)，升溫至設(shè)定值； (2) 原油預(yù)先加熱至測(cè)試溫度并通氣除氧，通過原油注入與回收孔注入電解池內(nèi)筒； (3) 啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)圓盤電極系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，并在特定轉(zhuǎn)速下使圓盤電極平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)；開 啟電化學(xué)工作站，測(cè)試開路電位使其達(dá)到穩(wěn)定； (4) 進(jìn)行恒電位腐蝕測(cè)試：測(cè)試初始時(shí)，工作電極在水相中，達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)定時(shí)間后，啟動(dòng) 油水界面控制系統(tǒng)，通過垂直位移控制裝置設(shè)定浮子在垂直方向上下移動(dòng)的速度、距離及 工作電極的油水界面往復(fù)運(yùn)動(dòng)周期，油水界面開始周期性上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入油水交替潤(rùn) 濕腐蝕測(cè)試階段，記錄電流一時(shí)間變化曲線； (5) 數(shù)據(jù)分析：工作電極表面腐蝕形貌進(jìn)行顯微觀察；電流一時(shí)間響應(yīng)曲線進(jìn)行統(tǒng)計(jì) 分析，1：。至ti時(shí)刻的平均腐蝕電流密度按下式計(jì)算：其中，r為平均電流密度，ia)為實(shí)驗(yàn)測(cè)試所得到的電流--時(shí)間響應(yīng)函數(shù)，t。為選定 的油水交替潤(rùn)濕起始記錄時(shí)間，h為所需計(jì)算平均電流密度的腐蝕時(shí)間。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種油水交替潤(rùn)濕腐蝕模擬裝置和方法，該裝置包括：電化學(xué)信號(hào)處理系統(tǒng)，油水交替潤(rùn)濕模擬電解池，旋轉(zhuǎn)圓盤電極系統(tǒng)，油水界面控制系統(tǒng)，曝氣系統(tǒng)和用于對(duì)油水交替潤(rùn)濕模擬電解池加熱的溫度控制系統(tǒng)。本發(fā)明所提供的裝置能夠?qū)崿F(xiàn)油水交替潤(rùn)濕環(huán)境中碳鋼腐蝕信號(hào)快速響應(yīng)，抓住油水兩相流環(huán)境的主要特征，能更全面、深層次揭示腐蝕規(guī)律。
【IPC分類】G01N17/02
【公開號(hào)】CN105092460
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510348572
【發(fā)明人】張建, 王子明, 韓霞, 李清方, 王田麗, 張啟陽, 陳偉, 劉雨文, 倫慶宇, 劉靜靜
【申請(qǐng)人】中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年6月23日