專利名稱：潮濕腐蝕性氣體腐蝕的模擬集氣管線簡易裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及潮濕腐蝕氣氛腐蝕領(lǐng)域，具體為一種潮濕腐蝕性氣體腐蝕的模擬 集氣管線簡易裝置，它是能夠控制混合氣體比例，并能實(shí)現(xiàn)常壓、<60°c環(huán)境下的潮濕腐蝕 性氣體腐蝕實(shí)驗(yàn)的裝置。
技術(shù)背景石油天然氣仍然是世界工業(yè)的主要能源，油氣田用材料的性能對(duì)油氣工業(yè)安全運(yùn) 營有至關(guān)重要的作用。然而目前開采中的絕大多數(shù)油氣田均不同程度的存在C02、H2S等腐 蝕性氣體，對(duì)油氣管道、壓力容器等設(shè)備造成嚴(yán)重的腐蝕，使油氣田運(yùn)營存在重大的安全隱 患。因此，研究油氣田用材料的腐蝕機(jī)理和規(guī)律，積累腐蝕數(shù)據(jù)，為油氣田用材料的設(shè)計(jì)和 檢測評(píng)價(jià)提供相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)具有重大意義。潮濕的腐蝕氣氛或腐蝕氣體的水溶液均可產(chǎn)生嚴(yán)重 的腐蝕，但濕氣腐蝕的研究則遠(yuǎn)不如水溶液那么充分。有些體系如集氣管線內(nèi)壁易形成冷 凝水，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的濕氣腐蝕，因此對(duì)濕氣腐蝕的研究有重要的意義。實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行油氣田腐蝕研究一般為加速實(shí)驗(yàn)，需要提供一定的腐蝕環(huán)境。而進(jìn)行 潮濕氣氛腐蝕加速實(shí)驗(yàn)需要控制氣體混合比例、控制溫度參數(shù)、模擬管壁水冷凝過程等。實(shí) 驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行高溫高壓實(shí)驗(yàn)都采用高溫高壓反應(yīng)釜，但其成本高，安裝調(diào)試較繁瑣，在進(jìn)行常 壓、不太高溫度的實(shí)驗(yàn)時(shí)，使用高溫高壓反應(yīng)釜無疑將大大增加實(shí)驗(yàn)成本和實(shí)驗(yàn)工作量。因 此，制備常壓、不太高溫度下的低成本簡易裝置來進(jìn)行相關(guān)濕氣腐蝕實(shí)驗(yàn)十分必要。目前國 內(nèi)尚未有此類裝置的報(bào)道
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型目的在于提供一種潮濕腐蝕性氣體腐蝕的模擬集氣管線簡易裝置，它 是能夠?qū)崿F(xiàn)常壓、不太高溫度下潮濕腐蝕性氣體腐蝕加速實(shí)驗(yàn)的低成本簡易裝置，該裝置 能夠較精確的控制實(shí)驗(yàn)溫度，控制腐蝕氣氛，模擬油氣田集輸管線腐蝕環(huán)境，為研究油氣田 集氣管線系統(tǒng)腐蝕提供條件。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種潮濕腐蝕性氣體腐蝕的模擬集氣管線簡易裝置，該裝置設(shè)有模擬主管道、樣 品室和氣體室，模擬主管道的上方設(shè)置樣品室，氣體室通過管路與模擬主管道連通；模擬主 管道兩端分別有進(jìn)氣口和排氣口，模擬主管道內(nèi)部偏下設(shè)有水氣隔板，水氣隔板下方為水 倉，上方為氣倉。所述的潮濕腐蝕性氣體腐蝕的模擬集氣管線簡易裝置，該裝置為有機(jī)玻璃制成， 潮濕腐蝕性氣體腐蝕的環(huán)境為常壓、溫度25-60°C。所述的潮濕腐蝕性氣體腐蝕的模擬集氣管線簡易裝置，水氣隔板上面開有孔，水 氣隔板和排氣口端面留有間隙。所述的潮濕腐蝕性氣體腐蝕的模擬集氣管線簡易裝置，樣品室為高出模擬主管道 管頂?shù)拈L方形平臺(tái)，平臺(tái)兩端設(shè)有溫度計(jì)插孔，平臺(tái)中間開有冷卻水槽，冷卻水槽下方開有樣品槽，平臺(tái)上面設(shè)有密封倉蓋。所述的潮濕腐蝕性氣體腐蝕的模擬集氣管線簡易裝置，樣品槽設(shè)在樣品室下方與 模擬主管道相接處，樣品槽上設(shè)有搭載樣品的臺(tái)階。所述的潮濕腐蝕性氣體腐蝕的模擬集氣管線簡易裝置，冷卻水槽內(nèi)插裝通入冷卻 水的冷卻水倉，冷卻水倉與樣品槽內(nèi)的樣品上表面接觸。所述的潮濕腐蝕性氣體腐蝕的模擬集氣管線簡易裝置，冷卻水槽和密封倉蓋為一 個(gè)整體，冷卻水槽的進(jìn)水口和出水口穿過密封倉蓋設(shè)在樣品室兩端。所述的潮濕腐蝕性氣體腐蝕的模擬集氣管線簡易裝置，密封倉蓋和樣品室之間夾 有橡膠墊，密封倉蓋、橡膠墊和樣品室通過緊固螺栓夾緊固定。所述的潮濕腐蝕性氣體腐蝕的模擬集氣管線簡易裝置，與模擬主管道相連的氣體 室為圓柱形倉體，其一端面接有氣體進(jìn)口，氣體進(jìn)口與氣體流量計(jì)相連。本實(shí)用新型的有益效果是1、本實(shí)用新型以有機(jī)玻璃為材料，制作簡單方便，成本低廉，外形美觀，可大大簡 化實(shí)驗(yàn)過程和節(jié)省成本。2、本實(shí)用新型的模擬主管道和樣品室的組合可以較為精確的模擬油氣田集輸管 線工作環(huán)境中冷凝水的腐蝕環(huán)境，為研究管道的腐蝕過程創(chuàng)造了條件。3、本實(shí)用新型的氣體室通過流量計(jì)測定氣體流量，可以方便且較精確的控制模擬 主管道中的混合氣體比例，為不同條件的腐蝕研究創(chuàng)造了條件，且節(jié)約成本，制作簡單。4、本實(shí)用新型的體積較小，結(jié)合恒溫水浴可較為精確的控制模擬主管道內(nèi)的實(shí)驗(yàn) 溫度，通過蒸發(fā)的水蒸汽產(chǎn)生一定濕度實(shí)現(xiàn)潮濕氣氛，實(shí)驗(yàn)過程非常便捷。

圖1為模擬集氣管線簡易裝置整體視圖；圖2為圖1中的局部放大圖；圖3為模擬集氣管線簡易裝置俯視圖；圖4為圖3中的A-A旋轉(zhuǎn)剖視圖；圖5為模擬集氣管線簡易裝置內(nèi)水氣隔板俯視圖；圖6為模擬集氣管線簡易裝置密封倉蓋俯視圖；圖7為圖6中的密封倉蓋B-B旋轉(zhuǎn)剖視圖。圖中，1模擬主管道；2樣品室；3氣體室；4水氣隔板；5進(jìn)氣口 ；6排氣口 ；7密封 倉蓋；8進(jìn)水口 ；9出水口 ； 10橡膠墊；11冷卻水倉；12冷卻水槽；13樣品槽；14螺栓孔；15 插孔(溫度計(jì))；16孔；17氣體進(jìn)口。
具體實(shí)施方式
如圖1-7所示，本實(shí)用新型潮濕腐蝕性氣體腐蝕的模擬集氣管線簡易裝置主要由 模擬主管道1、樣品室2和氣體室3組成，模擬主管道1的上方設(shè)置樣品室2，氣體室3通過 管路與模擬主管道1連通。整體主要由有機(jī)玻璃制成，可進(jìn)行常壓、低于60°C (—般為25 550C )條件下的實(shí)驗(yàn)。模擬主管道1為內(nèi)徑80mm、壁厚6mm的圓柱形管道，模擬主管道1兩端分別有模擬
4主管道進(jìn)氣口 5和模擬主管道排氣口 6。模擬主管道1內(nèi)部偏下設(shè)有水氣隔板4，水氣隔板 4下方為水倉，上方為氣倉。可模擬潮濕腐蝕氣體靜態(tài)條件下的腐蝕，也可模擬工況流動(dòng)條 件下的潮濕腐蝕性氣體腐蝕(圖1、2)。水氣隔板4下方的水倉可預(yù)裝入一定量的水或水溶液，其蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸汽氣使 管道內(nèi)部形成一定的濕度。水氣隔板4上方的氣倉可貯藏或流通要求比例的一種或幾種混 合氣體。二倉結(jié)合滿足實(shí)驗(yàn)要求的潮濕氣腐蝕環(huán)境。水氣隔板4厚約4mm，上面開有均勻密布的直徑為3mm的小孔16 (圖5)，可防止或 緩沖水蒸汽蒸發(fā)對(duì)樣品的沖刷腐蝕，也可防止樣品意外掉落進(jìn)水倉中。水氣隔板4和排氣 口 6端面留有間隙，方便水倉的輸水、排水和清洗。樣品室2為高出模擬主管道管頂約20mm的長方形平臺(tái)。平臺(tái)兩端設(shè)有插孔(溫度 計(jì))15，用以監(jiān)測模擬集氣管道內(nèi)溫度變化，平臺(tái)中間開有冷卻水槽12，冷卻水槽12下方開 有6個(gè)均布的“T”形樣品槽13，平臺(tái)上面設(shè)有密封倉蓋7，樣品室2通過密封倉蓋7密封， 保證氣密性(圖1、3、4)。樣品槽13設(shè)在樣品室2下方與模擬主管道1相接處，樣品槽13上設(shè)有小臺(tái)階可 使樣品搭載保證穩(wěn)定，樣品下(內(nèi))端面和模擬主管道內(nèi)部氣氛相接觸以產(chǎn)生腐蝕。冷卻水槽12開在樣品槽13上方，通入冷卻水的冷卻水倉11插入冷卻水槽12內(nèi) 和樣品上(外)表面接觸，使樣品內(nèi)外產(chǎn)生溫度差，從而在樣品表面產(chǎn)生冷凝水，使模擬集 氣管線實(shí)驗(yàn)條件更接近工況條件。冷卻水槽12和密封倉蓋7為一個(gè)整體，冷卻水槽12的 進(jìn)水口 8和出水口 9穿過密封倉蓋7設(shè)在樣品室2兩端(圖1、7)。密封倉蓋7可將冷卻水槽12密封，密封倉蓋7和樣品室2之間夾有橡膠墊10，并 通過環(huán)布的螺栓孔14安裝緊固螺栓夾緊固定，確保密封(圖1、6)。與模擬主管道1相連的氣體室3為直徑50mm、長50mm的圓柱形倉體，其一端面接 有三個(gè)氣體進(jìn)口 17，可以與三個(gè)氣體流量計(jì)相連以控制通入氣體室3的混合氣體的比例 (圖 1)。本實(shí)用新型的工作過程如下1、打開樣品密封倉蓋7將一定量的水或溶液倒入模擬主管道1，然后將樣品放在 樣品室2上的樣品槽13內(nèi)夾持好，蓋上密封倉蓋7并用緊固螺栓擰緊，確保密閉。2、將裝置模擬主管道1部分放入恒溫水浴(溫度范圍為25 55°C )中。3、通過冷卻水倉的進(jìn)水口和出水口與裝有冷卻水的容器連接好，并通過循環(huán)泵實(shí) 現(xiàn)冷卻水循環(huán)。4、將氣體室3的氣體進(jìn)口 17和相應(yīng)氣瓶連接，打開氣瓶并調(diào)節(jié)流量計(jì)達(dá)到實(shí)驗(yàn)要 求的比例，氣體通過氣體室混合后進(jìn)入模擬主管道1。5、通過溫度計(jì)檢測模擬主管道內(nèi)的溫度。實(shí)施例本實(shí)施例中，水氣隔板4下方的水倉中加入200ml Nace A溶液(5wt % NaCl+0. 5wt% HAc)。水氣隔板4上方的氣倉貯藏或流通H2S+N2，H2S與N2的體積比例為 18% 82%，H2S與N2的流量比30 137。二倉結(jié)合滿足實(shí)驗(yàn)要求的潮濕氣腐蝕環(huán)境。將裝置模擬主管道1部分放入恒溫水浴(溫度為55°C )中，通過溫度計(jì)檢測模擬 主管道內(nèi)的溫度，模擬潮濕腐蝕性氣體腐蝕環(huán)境的結(jié)果與實(shí)際潮濕腐蝕性氣體腐蝕環(huán)境的結(jié)果較為相符。 結(jié)果表明，本實(shí)用新型能夠模擬常壓、60°C以下、油氣工業(yè)集輸管線中潮濕腐蝕性 氣體環(huán)境下的腐蝕實(shí)驗(yàn)。模擬主管道貯存實(shí)驗(yàn)要求的潮濕腐蝕性氣體，樣品室夾持樣品并 使樣品工作面和模擬主管道的腐蝕環(huán)境接觸以模擬腐蝕過程，氣體室可使不同種類的氣體 以一定比例混合后進(jìn)入模擬主管道中，因而可以模擬多種工業(yè)環(huán)境的腐蝕過程。
權(quán)利要求一種潮濕腐蝕性氣體腐蝕的模擬集氣管線簡易裝置，其特征在于該裝置設(shè)有模擬主管道、樣品室和氣體室，模擬主管道的上方設(shè)置樣品室，氣體室通過管路與模擬主管道連通；模擬主管道兩端分別有進(jìn)氣口和排氣口，模擬主管道內(nèi)部偏下設(shè)有水氣隔板，水氣隔板下方為水倉，上方為氣倉。
2.按照權(quán)利要求1所述的潮濕腐蝕性氣體腐蝕的模擬集氣管線簡易裝置，其特征在 于該裝置為有機(jī)玻璃制成，潮濕腐蝕性氣體腐蝕的環(huán)境為常壓、溫度25-60°C。
3.按照權(quán)利要求1所述的潮濕腐蝕性氣體腐蝕的模擬集氣管線簡易裝置，其特征在 于水氣隔板上面開有孔，水氣隔板和排氣口端面留有間隙。
4.按照權(quán)利要求1所述的潮濕腐蝕性氣體腐蝕的模擬集氣管線簡易裝置，其特征在 于樣品室為高出模擬主管道管頂?shù)拈L方形平臺(tái)，平臺(tái)兩端設(shè)有溫度計(jì)插孔，平臺(tái)中間開有 冷卻水槽，冷卻水槽下方開有樣品槽，平臺(tái)上面設(shè)有密封倉蓋。
5.按照權(quán)利要求4所述的潮濕腐蝕性氣體腐蝕的模擬集氣管線簡易裝置，其特征在 于樣品槽設(shè)在樣品室下方與模擬主管道相接處，樣品槽上設(shè)有搭載樣品的臺(tái)階。
6.按照權(quán)利要求4所述的潮濕腐蝕性氣體腐蝕的模擬集氣管線簡易裝置，其特征在 于冷卻水槽內(nèi)插裝通入冷卻水的冷卻水倉，冷卻水倉與樣品槽內(nèi)的樣品上表面接觸。
7.按照權(quán)利要求4所述的潮濕腐蝕性氣體腐蝕的模擬集氣管線簡易裝置，其特征在 于冷卻水槽和密封倉蓋為一個(gè)整體，冷卻水槽的進(jìn)水口和出水口穿過密封倉蓋設(shè)在樣品 室兩端。
8.按照權(quán)利要求4所述的潮濕腐蝕性氣體腐蝕的模擬集氣管線簡易裝置，其特征在 于密封倉蓋和樣品室之間夾有橡膠墊，密封倉蓋、橡膠墊和樣品室通過緊固螺栓夾緊固定。
9.按照權(quán)利要求1所述的潮濕腐蝕性氣體腐蝕的模擬集氣管線簡易裝置，其特征在 于與模擬主管道相連的氣體室為圓柱形倉體，其一端面接有氣體進(jìn)口，氣體進(jìn)口與氣體流 量計(jì)相連。
專利摘要本實(shí)用新型涉及潮濕腐蝕氣體腐蝕領(lǐng)域，具體為一種潮濕腐蝕性氣體腐蝕的模擬集氣管線簡易裝置，它是能夠控制混合氣體比例，并能實(shí)現(xiàn)常壓、≤60℃環(huán)境下的潮濕腐蝕性氣體腐蝕實(shí)驗(yàn)的裝置。該裝置設(shè)有模擬主管道、樣品室和氣體室，模擬主管道的上方設(shè)置樣品室，氣體室通過管路與模擬主管道連通；模擬主管道兩端分別有進(jìn)氣口和排氣口，模擬主管道內(nèi)部偏下設(shè)有水氣隔板，水氣隔板下方為水倉，上方為氣倉。模擬主管道貯存實(shí)驗(yàn)要求的潮濕腐蝕性氣體，樣品室夾持樣品并使樣品工作面和模擬主管道的腐蝕環(huán)境接觸以模擬腐蝕過程，氣體室可使不同種類的氣體以一定比例混合后進(jìn)入模擬主管道中，因而可以模擬多種工業(yè)環(huán)境的腐蝕過程。
文檔編號(hào)G01N17/00GK201740720SQ20102028819
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日
發(fā)明者姚學(xué)軍, 屈定榮, 左景輝, 王儉秋 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院金屬研究所;中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院