一種濕氣環(huán)路頂部腐蝕測試裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型是一種濕氣環(huán)路頂部腐蝕測試裝置，適用于在實際高溫高壓工況下的濕氣頂部腐蝕模擬實驗和腐蝕行為的機理研究。本實用新型包括加熱釜、管道循環(huán)系統(tǒng)、加熱保溫系統(tǒng)、循環(huán)冷凝水箱制冷系統(tǒng)、循環(huán)泵、信號傳導通路、外接控制箱、流態(tài)觀察窗、外接供氣系統(tǒng)、三電極系統(tǒng)、電化學工作站和計算機等。該裝置的優(yōu)點是能夠真實的模擬管線內(nèi)部的實際環(huán)境條件，包括管道內(nèi)流體的流態(tài)，流速，壓力，溫度等，從而可以最大限度的模擬實際環(huán)境，測出真實的電化學數(shù)據(jù)。利用此設備既可以對試樣進行頂部腐蝕原位電化學信號測試，也可以利用失重法對管線鋼的腐蝕機理進行研究。因此，本設備對管線鋼的濕氣頂部腐蝕機理研究具有非常重要的意義。
【專利說明】
一種濕氣環(huán)路頂部腐蝕測試裝置
技術(shù)領域
[0001]本實用新型涉及腐蝕電化學領域，特別是指一種高溫高壓環(huán)境下濕氣環(huán)路頂部腐蝕電化學測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著海上油氣田開發(fā)業(yè)日益興盛，海底輸送油氣的管道發(fā)生了很多的失效事故，頂部腐蝕是其中非常重要的一部分，因此高溫高壓條件下能夠進行濕氣環(huán)路頂部腐蝕電化學原位測試的研究也備受關注。然而到目前為止，用于研究管線鋼濕氣頂部腐蝕的設備較少，一般用于研究頂部腐蝕的設備為冷凝釜，而冷凝釜又不能完全模擬實際工況，測試的數(shù)據(jù)與實際存在差距;此外，在冷凝釜中進行模擬實驗后，再在靜態(tài)常壓反應容器中進行電化學測試，并不能得出實際情況下頂部腐蝕過程中的電化學腐蝕行為。而本實用新型在此領域較為先進，其可以最大程度的模擬實際環(huán)境，實現(xiàn)在不同流體流速、流態(tài)、溫度、壓力情況下研究管線鋼的腐蝕行為，對其腐蝕機理進行探索。在油氣工業(yè)開采和輸送過程中，主要涉及的腐蝕介質(zhì)包括CO2等酸性氣體，水以及部分含有的有機酸等。進行高溫高壓環(huán)路濕氣頂部腐蝕模擬實驗是研究管線鋼材料的耐蝕性、腐蝕機理并對其進行評價的先進手段。本實用新型可以實現(xiàn)在符合實際工況條件下管線鋼腐蝕原位電化學行為的測量，在一定程度上為深入的研究管線鋼腐蝕機理奠定了設備基礎。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種濕氣環(huán)路頂部腐蝕電化學測試裝置，以此來研究腐蝕介質(zhì)在不同流速、流態(tài)、溫度、壓力等條件下管線鋼濕氣頂部腐蝕行為的問題。
[0004]—種濕氣環(huán)路頂部腐蝕測試裝置，其特征在于:本裝置包括加熱釜、管道循環(huán)系統(tǒng)、加熱保溫系統(tǒng)、循環(huán)冷凝水箱制冷系統(tǒng)、循環(huán)栗、信號傳導通路、外接控制箱、流態(tài)觀察窗、外接供氣系統(tǒng)、三電極系統(tǒng)、電化學工作站和計算機;其中加熱釜包括加熱釜A和加熱釜B;管道循環(huán)系統(tǒng)包括各段管路;加熱保溫系統(tǒng)包括加熱爸上的加熱裝置A和加熱裝置B、加熱釜上的溫度傳感器C以及覆蓋整個管道周圍的保溫層;循環(huán)冷凝水箱制冷系統(tǒng)包括試驗管道循環(huán)通路、循環(huán)水控制箱、以及溫度傳感器A、循環(huán)栗;外接供氣系統(tǒng)包括高壓氣瓶、減壓閥、導氣管和壓力表C;三電極系統(tǒng)包括Ag/AgCl參比電極、工作電極和輔助電極。
[0005]加熱釜A和加熱釜B底部通過循環(huán)栗連接，加熱釜A周圍裝有加熱裝置A、加熱釜B周圍裝有加熱裝置B，外接供氣系統(tǒng)通過導氣管與加熱釜A連通，在此導氣管上裝有壓力表C和減壓閥，加熱釜A上裝有壓力表A，加熱釜A通過普通管道與試驗管道循環(huán)通路連接，并在此普通管道中裝有流量計和探測管道內(nèi)部濕氣壓力的壓力表B，試驗管道循環(huán)通路為雙層管道，外層冷卻水管道通過進出水口及水管與外接的冷卻水循環(huán)控制箱連接，試驗管道循環(huán)通路外層裝有溫度傳感器B，并在試驗管道循環(huán)通路頂部裝有一系列頂部試樣卡入槽，此處卡入的三電極試樣可與電化學工作站和計算機連接，試驗管道循環(huán)通路的末端與流態(tài)觀察窗連接，試驗管道循環(huán)通路與加熱釜B通過普通管道連接，此外加熱釜B與加熱釜A上部還有單獨一段導氣管路相連接，導氣管路中裝有控制閥C、控制閥D、排氣閥。
[0006]其中，溫度傳感器、加熱釜加熱裝置和外接控制箱通過導線連接，通過加熱釜的加熱裝置和溫度傳感器使釜內(nèi)溶液達到設定溫度;通過循環(huán)栗，把加熱釜B內(nèi)的溶液抽入加熱釜A內(nèi)，使得加熱釜A內(nèi)部蒸汽壓力增大，加熱釜B內(nèi)蒸汽壓力減小，從而在壓力差的作用下，使得濕氣沿固定的方向流動。外接供氣系統(tǒng)高壓氣瓶的減壓閥、導氣管和高壓釜的進氣口之間通過螺紋連接，外接供氣系統(tǒng)輸出的實驗氣體通過減壓閥控壓后通過導氣管進入加熱釜內(nèi)，使整個環(huán)路體系產(chǎn)生氣體壓強。Ag/AgCl參比電極、輔助電極和工作電極用環(huán)氧封裝在環(huán)狀夾具中，并將封裝好的試樣用砂紙打磨光滑，使三電極處在同一個平面上，然后通過導線與外接電化學工作站連接;三電極系統(tǒng)通過工作電極信號傳導通路與外接電化學工作站連接，進行電化學測試，外接電化學工作站接通計算機進行數(shù)據(jù)輸出、記錄和分析處理;濕氣環(huán)路的壓力通過壓力傳感器和壓力表顯示，并通過控制閥進行調(diào)節(jié)，壓力一旦超過環(huán)路各部件的額定值，安全閥將自動開啟，保護整個系統(tǒng)的安全性。
[0007]本實用新型的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
[0008]本設備具有可操作性強，使用壽命長，適應性強，切合實際的特點，彌補了傳統(tǒng)濕氣頂部腐蝕設備無法滿足實際工況的缺點。本設備可以真實的模擬管道內(nèi)部介質(zhì)真實的流動狀態(tài)、壓力、溫度等條件，再現(xiàn)濕氣頂部腐蝕環(huán)境，從而可以更加真實的測出實驗數(shù)據(jù)，為管線鋼濕氣頂部腐蝕機理研究奠定設備基礎。本裝置具有一定的首創(chuàng)性，并且實驗結(jié)果也證實了其可靠性。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型的濕氣環(huán)路頂部腐蝕測試裝置流程示意圖。
[0010]圖中:
[0011 ] 1-控制閥A;2-壓力表A;3-加熱釜A;4_加熱裝置A;5-腐蝕介質(zhì)進入口 ；6-流量計；
7-頂部試樣卡入槽;8-壓力表B; 9-試驗管道循環(huán)通路；10-循環(huán)冷卻水控制箱；11-溫度傳感器A; 12-介質(zhì)流態(tài)觀察窗；13-溫度傳感器B; 14-腐蝕介質(zhì)出口 ； 15-加熱裝置B; 16-加熱釜B;17-控制閥B; 18-控制閥C; 19-循環(huán)栗；20-高壓氣瓶;21-加熱釜內(nèi)濕氣溫度傳感器C ； 22-控制閥D; 23-高壓氣瓶減壓閥；24-壓力表C; 25-排氣閥。
【具體實施方式】
[0012]為使本實用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施方法進行詳細描述。
[0013]本實用新型提供一種濕氣環(huán)路頂部腐蝕測試裝置，本裝置包括加熱釜、管道循環(huán)系統(tǒng)、加熱保溫系統(tǒng)、循環(huán)冷凝水箱制冷系統(tǒng)、循環(huán)栗、信號傳導通路、外接控制箱、流態(tài)觀察窗、外接供氣系統(tǒng)、三電極系統(tǒng)、電化學工作站和計算機等;其中加熱釜包括加熱釜A(3)和加熱ΙΙΒ( 16);管道循環(huán)系統(tǒng)包括各段管路；加熱保溫系統(tǒng)包括加熱爸上的加熱裝置A
(4)、加熱裝置B(15)，釜上的溫度傳感器C(21)以及覆蓋整個管道周圍的保溫層;循環(huán)冷凝水箱制冷系統(tǒng)包括試驗管道循環(huán)通路(9)、循環(huán)水控制箱(10)、以及溫度傳感器A(Il);循環(huán)栗如(19)所示;外接供氣系統(tǒng)包括高壓氣瓶(20)、減壓閥(23)、導氣管和壓力表C(24);三電極系統(tǒng)包括Ag/AgCl參比電極、工作電極和輔助電極;流態(tài)觀察窗如(I 2)所示。加熱釜A( 3)和加熱釜B(16)底部通過一個循環(huán)栗(19)連接，加熱釜A(3)周圍裝有加熱裝置A(4)、加熱釜B(16)周圍裝有加熱裝置B(15)，外接供氣系統(tǒng)通過導氣管與加熱釜A(3)連通，在此導氣管上裝有壓力表C(24)和減壓閥(23)，加熱釜A(3)上裝有壓力表A(2)，加熱釜A(3)通過普通管道與試驗管道循環(huán)通路(9)連接，并在此普通管道中裝有流量計(6)和探測管道內(nèi)部濕氣壓力的壓力表B(S)，試驗管道循環(huán)通路(9)為雙層管道，外層冷卻水管道通過進出水口及水管與外接的冷卻水循環(huán)控制箱(10)連接，試驗管道循環(huán)通路(9)外層裝有溫度傳感器B(13)，并在試驗管道循環(huán)通路(9)頂部裝有一系列頂部試樣卡入槽(7)，此處卡入的三電極試樣可與電化學工作站和計算機連接，試驗管道循環(huán)通路(9)的末端與流態(tài)觀察窗(12)連接，試驗管道循環(huán)通路(9)與加熱釜B(16)通過普通管道連接，此外加熱釜B(16)與加熱釜A(3)上部還有單獨一段導氣管路相連接，導氣管路中裝有控制閥C(18)、控制閥D(22)、排氣閥(25)。
[0014]其中，溫度傳感器、加熱釜加熱裝置和外接控制箱通過導線連接，通過加熱釜的加熱裝置和溫度傳感器使釜內(nèi)溶液達到設定溫度;通過循環(huán)栗，把加熱釜B(16)內(nèi)的溶液抽入加熱釜A(3)內(nèi)，使得加熱釜A(3)內(nèi)部蒸汽壓力增大，加熱釜B(16)內(nèi)蒸汽壓力減小，從而在壓力差的作用下，使得濕氣沿固定的方向流動。外接供氣系統(tǒng)高壓氣瓶的減壓閥、導氣管和高壓釜的進氣口之間通過螺紋連接，外接供氣系統(tǒng)輸出的實驗氣體通過減壓閥控壓后通過導氣管進入加熱釜內(nèi)，使整個環(huán)路體系產(chǎn)生氣體壓強。Ag/AgCl參比電極、輔助電極和工作電極用環(huán)氧封裝在環(huán)狀夾具中，并將封裝好的試樣用砂紙打磨光滑，使三電極處在同一個平面上，然后通過導線與外接電化學工作站連接;三電極系統(tǒng)通過工作電極信號傳導通路與外接電化學工作站連接，進行電化學測試，外接電化學工作站接通計算機進行數(shù)據(jù)輸出、記錄和分析處理;濕氣環(huán)路的壓力通過壓力傳感器和壓力表顯示，并通過控制閥進行調(diào)節(jié)，壓力一旦超過環(huán)路各部件的額定值，安全閥將自動開啟，保護整個系統(tǒng)的安全性。
[0015]在應用過程中，先制備好三電極系統(tǒng)試樣，將工作電極，Ag/AgCl參比電極，輔助電極用環(huán)氧樹脂、鄰苯二甲酸二丁酯乙二脂、乙二胺按照100:10:7的比例混合配制而成的環(huán)氧封裝在夾具中，用水砂紙打磨至800#后用酒精清洗，丙酮除油后吹干備用。將頂部試樣裝入實驗管道頂部試樣卡槽內(nèi)。將配置好的腐蝕介質(zhì)溶液裝入加熱釜A(3)和加熱釜B(16)中，開啟排氣閥(25)，關閉控制閥D(22)，打開其他所有閥門進行除氧操作，通氣Sh以上以保證整個濕氣環(huán)路裝置內(nèi)的氧氣均被去除干凈。打開高壓氣瓶減壓閥(23)，關閉其他所有閥門，調(diào)整至合適的壓力，打開控制箱的加熱保溫系統(tǒng)控制開關，使兩個加熱釜內(nèi)溶液溫度升高到設定值并保溫。打開循環(huán)冷凝水箱(10)開關，設定冷凝溫度，使冷卻水循環(huán)流動起來。開啟循環(huán)栗，腐蝕介質(zhì)溶液從加熱釜B (16)流入加熱釜A(3)中，與此同時，加熱釜B (16)中的濕氣壓力減小，加熱釜A(3)中的濕氣壓力升高，當其壓力達到合適的值后，開啟所有閥門(排氣閥除外)，通過調(diào)節(jié)閥門流量大小來控制環(huán)路內(nèi)壓力值，當環(huán)路內(nèi)濕氣溫度和壓力達到設定值后保持此狀態(tài)進行試驗。在實驗過程中可以通過流態(tài)觀察窗觀察內(nèi)部介質(zhì)流動狀態(tài)。實驗管道上的頂部三電極試樣連接電化學工作站和計算機后就可以實現(xiàn)電化學數(shù)據(jù)輸出、記錄、處理和分析等功能。此外，也可以通過腐蝕一定周期后試樣的腐蝕失重情況計算其腐蝕速率，通過試樣表面及截面的腐蝕形貌研究管線鋼的腐蝕機理等。
[0016]以上所述是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種濕氣環(huán)路頂部腐蝕測試裝置，其特征在于:本裝置包括加熱釜、管道循環(huán)系統(tǒng)、加熱保溫系統(tǒng)、循環(huán)冷凝水箱制冷系統(tǒng)、循環(huán)栗、信號傳導通路、外接控制箱、流態(tài)觀察窗、外接供氣系統(tǒng)、三電極系統(tǒng)、電化學工作站和計算機;其中加熱釜包括加熱釜A(3)和加熱釜B( 16);管道循環(huán)系統(tǒng)包括各段管路;加熱保溫系統(tǒng)包括加熱爸上的加熱裝置A(4)和加熱裝置B(15)、加熱釜上的溫度傳感器C(21)以及覆蓋整個管道周圍的保溫層;循環(huán)冷凝水箱制冷系統(tǒng)包括試驗管道循環(huán)通路(9)、循環(huán)水控制箱(10)、以及溫度傳感器A(Il)、循環(huán)栗(19);外接供氣系統(tǒng)包括高壓氣瓶(20)、減壓閥(23)、導氣管和壓力表C(24);三電極系統(tǒng)包括Ag/AgCl參比電極、工作電極和輔助電極； 加熱釜A(3)和加熱釜B(16)底部通過循環(huán)栗(19)連接，加熱釜A(3)周圍裝有加熱裝置A(4)、加熱釜B(16)周圍裝有加熱裝置B(15)，外接供氣系統(tǒng)通過導氣管與加熱釜A(3)連通，在此導氣管上裝有壓力表C(24)和減壓閥(23)，加熱釜A(3)上裝有壓力表A(2)，加熱釜A(3)通過普通管道與試驗管道循環(huán)通路(9)連接，并在此普通管道中裝有流量計(6)和探測管道內(nèi)部濕氣壓力的壓力表B(S)，試驗管道循環(huán)通路(9)為雙層管道，外層冷卻水管道通過進出水口及水管與外接的冷卻水循環(huán)控制箱(10)連接，試驗管道循環(huán)通路(9)外層裝有溫度傳感器B(13)，并在試驗管道循環(huán)通路(9)裝有一系列頂部試樣卡入槽(7)，此處卡入的三電極試樣可與電化學工作站和計算機連接，試驗管道循環(huán)通路(9)的末端與流態(tài)觀察窗(12)連接，試驗管道循環(huán)通路(9)與加熱釜B(16)通過普通管道連接，此外加熱釜B(16)與加熱釜A(3)上部還有單獨一段導氣管路相連接，導氣管路中裝有控制閥C(18)、控制閥D(22)，排氣閥(25)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕氣環(huán)路頂部腐蝕測試裝置，其特征在于:所述溫度傳感器A(11)、溫度傳感器C(21)、加熱裝置A(4)和加熱裝置B(15)、壓力表A(2)和外接控制箱通過導線連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕氣環(huán)路頂部腐蝕測試裝置，其特征在于:所述外接供氣系統(tǒng)高壓氣瓶(20)的減壓閥(23)、導氣管和加熱釜的進氣口之間通過螺紋連接，外接供氣系統(tǒng)輸出的實驗氣體通過減壓閥控壓后通過導氣管進入加熱釜內(nèi)，并為整個環(huán)路實驗提供壓力。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕氣環(huán)路頂部腐蝕測試裝置，其特征在于:所述三電極系統(tǒng)中的Ag/AgCl參比電極、輔助電極和工作電極封裝在環(huán)狀夾具中，并將封裝好的試樣用砂紙打磨光滑，使三電極處在同一個平面上，然后通過導線與外接電化學工作站連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕氣環(huán)路頂部腐蝕測試裝置，其特征在于:所述三電極系統(tǒng)，通過工作電極信號傳導通路與外接電化學工作站連接，進行電化學測試，外接電化學工作站接通計算機進行數(shù)據(jù)輸出、記錄和分析處理。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕氣環(huán)路頂部腐蝕測試裝置，其特征在于:所述加熱釜A(3)內(nèi)部的壓力通過壓力傳感器和壓力表A(2)顯示，并通過控制閥A(I)和減壓閥(23)進行調(diào)節(jié)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕氣環(huán)路頂部腐蝕測試裝置，其特征在于:所述環(huán)路除氧的時候需開啟排氣閥(25)進行操作。
【文檔編號】G01N17/02GK205656106SQ201620280080
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年4月6日 公開號201620280080.5, CN 201620280080, CN 205656106 U, CN 205656106U, CN-U-205656106, CN201620280080, CN201620280080.5, CN205656106 U, CN205656106U
【發(fā)明人】許立寧, 路民旭, 常煒, 張雷, 王振國, 張玉楠, 趙書振
【申請人】北京科技大學, 安科工程技術(shù)研究院（北京）有限公司, 中海油研究總院