一種模擬地面管線高溫高壓流動腐蝕測試裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種模擬地面管線高溫高壓流動腐蝕測試裝置，其要點在于模擬高溫高壓腐蝕介質(zhì)水平流動條件下，測試地面管線的腐蝕程度，可模擬研究腐蝕介質(zhì)含量、流速以及溫度、壓力等因素對地面管材的腐蝕作用程度，得出元素硫、硫化氫、二氧化碳氣體以及懸浮顆粒所形成的多相流介質(zhì)對地面管材腐蝕作用的影響規(guī)律。利用該實驗方法和裝置可實現(xiàn)各種地面管線工況的模擬，測定地面管線輸送高溫高壓流體的耐腐蝕性能及其腐蝕速率大小、緩蝕劑在動態(tài)沖刷條件下的防腐效果，根據(jù)測試結(jié)果實現(xiàn)地面管線防腐工藝的適用性評價。
【專利說明】一種模擬地面管線高溫高壓流動腐蝕測試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模擬地面管線高溫高壓流動腐蝕測試方法及裝置，更具體地說，它涉及一種用于地面管線高溫高壓多相流耐腐蝕性能測試方法，本發(fā)明還涉及使用該方法模擬測試高溫高壓多相流腐蝕實驗和評價的實驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在地面管線設(shè)計和運行參數(shù)設(shè)計時，需要對地面管線在輸送高溫高壓高流體的耐腐蝕性能進行測試，從而進行地面管線材質(zhì)優(yōu)選和腐蝕性能評價。目前國內(nèi)外現(xiàn)有的高溫高壓腐蝕測試方法一般都是在高溫高壓釜內(nèi)安裝攪拌裝置，將試樣安裝在攪拌器上實現(xiàn)試樣和腐蝕介質(zhì)的相對運動，不能模擬石油工業(yè)和化學(xué)工業(yè)中高溫高壓條件下腐蝕介質(zhì)的流動以及模擬沖刷腐蝕作用，材質(zhì)的腐蝕評價結(jié)果與現(xiàn)場結(jié)果相差較大。
[0003]在地面管線運行過程中，輸送介質(zhì)組分的復(fù)雜體系對地面管線的腐蝕和沖蝕與流場變異、多相體系的流態(tài)及流型有關(guān)。目前這類試驗評價在學(xué)術(shù)上和工程技術(shù)上具有重要價值，由于缺乏相應(yīng)的實驗方法和裝置，致使相應(yīng)的評價實驗不能進行。常規(guī)的高壓動態(tài)腐蝕評價試驗儀為葉片攪動或錐板轉(zhuǎn)動，其流態(tài)分布與實際的工業(yè)狀況相差甚遠，用常規(guī)方法評價材料的腐蝕或緩蝕劑的防腐效果與工業(yè)實際常常相差甚遠。
[0004]目前，常規(guī)的攪拌式高溫高壓腐蝕動態(tài)腐蝕實驗方法存在以下不足:
[0005](I)高溫高壓釜體的結(jié)構(gòu)局限性造成腐蝕介質(zhì)不能實現(xiàn)管路流動，無法模擬地面管線輸送過程中的運行狀態(tài)；
[0006](2)腐蝕介質(zhì)中的固相顆粒因重力作用將沉于釜底，安放在氣相和液相中的試樣不會受到固體顆粒的沖刷作用，因而不能模擬地面管線輸送過程中的沖刷腐蝕作用；
[0007](3)腐蝕介質(zhì)的水平流動無法實現(xiàn)，所測試腐蝕速率誤差較大，應(yīng)用價值嚴重受限。
[0008]為解決常規(guī)高溫高壓動態(tài)腐蝕試驗不能模擬地面管線生產(chǎn)運行的問題，本發(fā)明借助循環(huán)流動高溫高壓釜，提出了新型水平流動高溫高壓流動系統(tǒng)及實驗裝置，形成了適用于高溫高壓地面管線耐腐蝕性能測試的新型實驗方法，能夠很好的解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明專利的目的在于提供一種一種結(jié)構(gòu)簡單、易于操作、安全可靠、能夠同時測試多個試樣、用于模擬高溫高壓地面管線耐腐蝕性能測試裝置。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0011]一種模擬地面管線高溫高壓流動腐蝕測試裝置，其特征在于包括磁力攪拌裝置
(I)、釜蓋(3)、釜體(4)、攪拌軸(7)、攪拌葉片(8)、水平支管(9)、支管連通管(10)、支管密封裝置(11)、輸送介質(zhì)(12)。
[0012]所述釜體⑷為一端開口的空心柱狀體，內(nèi)部盛裝輸送介質(zhì)(12)，開口端由釜蓋
(3)密封，所述釜蓋(3)的上部安裝磁力攪拌裝置(I)，該磁力攪拌裝置(I)和攪拌軸(7)相連，所述攪拌軸(7)延伸至釜體(4)的輸送介質(zhì)(12)中，端部安裝有攪拌葉片(8)。
[0013]所述釜體(4)的側(cè)壁具有兩根平行設(shè)置水平支管(9)，該水平支管(9)的端部由支管密封裝置(11)密封，所述水平支管(9)之間由支管連通管(10)連接，使得輸送介質(zhì)(12)在釜體(4)、水平支管(9)、支管連通管(10)所形成的密閉系統(tǒng)中水平循環(huán)流動。
[0014]所述釜體(4)外部設(shè)置有保溫裝置(13)，保證釜體內(nèi)部溫度恒定，波動范圍可控，該釜體(4)側(cè)面設(shè)置有出氣口(5)，底端設(shè)有進氣口(6);所述釜蓋(3)上設(shè)置有溫度探針
(2)用于探測釜體(4)內(nèi)部的溫度；所述支管連通管(10)上具有超聲波流速測試儀(20)。
[0015]所述釜體(4)還具有第一液相介質(zhì)界面線I (14)和第二液相介質(zhì)界面線II (15)，當釜體(4)中液相界面低于第一液相介質(zhì)界面線I (14)位置時，可模擬測試地面管線輸送濕氣時的腐蝕狀態(tài)和腐蝕速率；當釜體(4)中液相界面高于第二液相介質(zhì)界面線II (15)位置時，可模擬測試地面管線輸送液相腐蝕介質(zhì)時的腐蝕狀態(tài)和腐蝕速率；當釜體(4)中液相界面位于第一液相介質(zhì)界面線I (14)與第二液相介質(zhì)界面線II (15)之間時，可模擬測試地面管線輸送多相流時的腐蝕狀態(tài)和腐蝕速率。
[0016]所述釜體(4)內(nèi)部的氣密封壓力最高達到70MPa，最高實驗溫度200°C，所述磁力攪拌裝置⑴、釜蓋⑶、釜體⑷、攪拌軸(7)、水平支管(9)、支管連通管(10)、支管密封裝置(11)均采用哈氏合金C276加工制造。
[0017]釜體(4)內(nèi)徑為D，支管連通管(10)內(nèi)徑為d，水平支管(9)長度為L，當滿足D=2d+10L時，超聲波流速測試儀(20)可準確測定水平支管(9)中流體流速。
[0018]有益效果:
[0019](I)高溫高壓釜內(nèi)輸送介質(zhì)與所測試地面管線材質(zhì)充分接觸，能夠真實模擬地面管線內(nèi)壁受輸送流體介質(zhì)沖刷腐蝕作用，從而對管線材質(zhì)耐腐蝕性能進行綜合評價。
[0020](2)模擬測試地面管線在高溫高壓氣相、液相、固相以及多相流狀態(tài)下，含硫化氫、二氧化碳氣體、殘余硫以及固相顆粒對地面管線腐蝕速率的影響作用機理，實驗結(jié)果更接近現(xiàn)場工況，能夠真實模擬地面管線腐蝕作用的影響因素，對現(xiàn)場判定地面管線材質(zhì)的抗腐蝕性能提供更可靠、更加穩(wěn)定的實驗方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]下面結(jié)合附圖及實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明:
[0022]圖1是實現(xiàn)本發(fā)明的主要裝置結(jié)構(gòu)正視圖；
[0023]圖2是實現(xiàn)本發(fā)明的主要裝置俯視圖；
[0024]圖3是實現(xiàn)本發(fā)明的試樣夾具裝置的立體視圖；
[0025]圖4是實現(xiàn)本發(fā)明的試樣夾具裝置的側(cè)視圖；
[0026]圖5是利用本發(fā)明測試某地面管線腐蝕速率的實驗結(jié)果。
[0027]圖6是利用本發(fā)明測試流速對某地面管線腐蝕速率的影響實驗結(jié)果。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。
[0029]參閱圖1所示，本發(fā)明中一種模擬地面管線高溫高壓流動腐蝕測試裝置，磁力攪拌裝置(I)、溫度探針(2)、釜蓋(3)、釜體(4)、出氣口(5)、進氣口(6)、攪拌軸(7)、攪拌葉片(8)、水平支管(9)、支管連通管(10)、支管密封裝置(11)、腐蝕流體(12)、保溫裝置
(13)、第一液相介質(zhì)界面線I (14)、第二液相介質(zhì)界面線II (15)、試樣夾持裝置(16)、固定槽(17)、試樣隔片(18)、試樣(19)、超聲波流速測試儀(20);所述的溫度探針(2)具有數(shù)據(jù)監(jiān)測特點，可通過與電腦連接控制；所述的釜蓋(3)設(shè)置有磁力攪拌裝置(I)、溫度探針
(2)，密封穩(wěn)定可靠；所述的釜體(4)外部設(shè)置有保溫裝置(13)，保證釜體內(nèi)部溫度恒定，波動范圍可控；所述的釜體⑷上設(shè)置有出氣口(5)和進氣口(6);所述的釜體⑷內(nèi)部設(shè)置有攪拌軸(7)、攪拌葉片(8)，由轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)的磁力攪拌裝置(I)控制，使流體水平方向循環(huán)流動從而模擬地面管線內(nèi)部腐蝕作用；所述的釜體(4)設(shè)置有兩個水平支管(9)，端部由支管密封裝置(11)密封，兩個水平支管(9)通過支管連通管(10)連通，形成水平循環(huán)流動裝置；所述的實驗試樣(19)固定在試樣夾持裝置(16)中，由試樣隔片(18)分隔，并通過固定槽(17)固定，并將夾持裝置(16)放置于兩個水平支管(9)中。
[0030]本發(fā)明中一種模擬地面管線高溫高壓流動腐蝕測試方法如下:
[0031](I)地面管線輸送工藝參數(shù)模擬化，具體方法如下:
[0032](A)根據(jù)地面管線生產(chǎn)運行狀態(tài)確定氣相、液相、固相組分，通過釜體容積計算得到氣相分壓、液相組分和固相組分的加入量；
[0033](B)按照地面管線運行參數(shù)，利用釜體設(shè)計參數(shù)計算模擬實驗流速所對應(yīng)的磁力攪拌裝置(I)旋轉(zhuǎn)速度，通過計算得到水平支管(9)中流速確定為實驗時輸送介質(zhì)流速；
[0034](C)根據(jù)地面管線運行特征，將測試試樣分別放置于水平支管(9)中，按照實驗預(yù)期指標設(shè)置平行試樣個數(shù)。
[0035](2)安裝試樣，具體方法如下:
[0036](A)將試樣逐個放置于水平支管(9)中，并使用絕緣隔片將試樣逐個隔開。
[0037](B)使用支管密封裝置(11)對水平支管(9)端部進行密封，從而在高溫高壓釜體
(4)內(nèi)部形成獨立、密閉的水平流動循環(huán)體系，。
[0038](C)開啟通風設(shè)備、氣體檢測報警器等防護設(shè)備，打開高溫高壓釜電源和監(jiān)控系統(tǒng)主機。除氧后關(guān)閉出氣口(5)，用氮氣進行試壓；然后對釜體(4)進行升溫至實驗指定溫度。待溫度達到實驗溫度后，依次按照計算所得實驗參數(shù)通入液相、氣相腐蝕介質(zhì)，并按實驗參數(shù)設(shè)定磁力攪拌裝置(I)轉(zhuǎn)速。
[0039](D)待實驗結(jié)束后，停止磁力攪拌裝置(I)旋轉(zhuǎn)，關(guān)閉高溫高壓釜電源，待溫度降至40°C以下后，泄壓、排氣，打開釜蓋，取出試樣。
[0040](3)清洗試樣并稱重，計算腐蝕速率大小。可對不同材質(zhì)、不同溫度下的耐腐蝕性能進行對比；對地面管線在管道積水、含微量硫化氫、二氧化碳、殘余硫等特定輸送狀態(tài)的平均腐蝕速率大小。
[0041 ] (4)測定試樣表面腐蝕產(chǎn)物膜組分，觀察腐蝕產(chǎn)物膜形貌特征，測定腐蝕產(chǎn)物膜的電化學(xué)特性。
[0042](5)對腐蝕實驗數(shù)據(jù)進行處理，并對地面管線試樣耐腐蝕性能進行綜合評價。
[0043]實例I測試某地面管線在不同溫度、流速狀態(tài)下的腐蝕速率大小
[0044]對某地面管線腐蝕性能進行測試，首先按照本發(fā)明將地面管線加工為腐蝕掛片試樣，試樣厚度可根據(jù)管線壁厚進行相應(yīng)調(diào)整，分別測試該地面管線在溫度為90°C和110°C、輸送介質(zhì)流速為Om/s和3m/s時腐蝕速率大小,如圖5。[0045]實驗周期168h，根據(jù)腐蝕速率測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該地面管線在溫度90°C、流速為Om/s和3m/s時，腐蝕速率分別為0.0039mm/a和0.0132mm/a ;而當溫度升高為110°C、流速仍為Om/s和3m/s時，腐蝕速率分別達到0.0115mm/a和0.0241mm/a ;腐蝕速率隨溫度、輸送腐蝕介質(zhì)流速的升高而增大，根據(jù)試樣腐蝕速率大小、表面損傷對管材進行適用性分析。
[0046]實例2測試某地面管線在不同流速狀態(tài)下腐蝕速率曲線
[0047]對某地面管線腐蝕性能進行測試，分別測試流速為5m/s、8m/s、10m/s、15m/s時地面管線腐蝕速率及其腐蝕狀態(tài)，繪制流速與腐蝕速率大小管線曲線，如圖6。
[0048]通過流速與腐蝕速率曲線發(fā)現(xiàn)，隨著腐蝕介質(zhì)流速的增大,地面管線試樣腐蝕速率呈線性增大。這說明該地面管線在輸送介質(zhì)過程中，其腐蝕速率受流速影響較大，在生產(chǎn)運行過程中應(yīng)嚴格控制輸送介質(zhì)流速，實時監(jiān)控地面管線腐蝕狀況以確保較大的腐蝕速率不會對管線的使用壽命造成嚴重影響。
[0049]應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種模擬地面管線高溫高壓流動腐蝕測試裝置，其特征在于包括磁力攪拌裝置(I)、釜蓋(3)、釜體(4)、攪拌軸(7)、攪拌葉片(8)、水平支管(9)、支管連通管(10)、支管密封裝置(11)、輸送介質(zhì)(12)； 所述釜體(4)為一端開口的空心柱狀體，內(nèi)部盛裝輸送介質(zhì)(12)，開口端由釜蓋(3)密封，所述釜蓋(3)的上部安裝磁力攪拌裝置(I)，該磁力攪拌裝置(I)和攪拌軸(7)相連，所述攪拌軸(7)延伸至爸體(4)的輸送介質(zhì)(12)中,端部安裝有攪拌葉片(8)； 所述釜體(4)的側(cè)壁具有兩根平行設(shè)置水平支管(9)，該水平支管(9)的端部由支管密封裝置(11)密封，所述水平支管(9)之間由支管連通管(10)連接，使得輸送介質(zhì)(12)在釜體(4)、水平支管(9)、支管連通管(10)所形成的密閉系統(tǒng)中水平循環(huán)流動。
2.如權(quán)利要求1所述的一種模擬地面管線高溫高壓流動腐蝕測試裝置，其特征在于，所述釜體(4)外部設(shè)置有保溫裝置(13)，保證釜體內(nèi)部溫度恒定，波動范圍可控，該釜體(4)側(cè)面設(shè)置有出氣口(5)，底端設(shè)有進氣口(6);所述釜蓋(3)上設(shè)置有溫度探針(2)用于探測釜體(4)內(nèi)部的溫度；所述支管連通管(10)上具有超聲波流速測試儀(20)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種模擬地面管線高溫高壓流動腐蝕測試裝置，其特征在于所述釜體(4)還具有第一液相界面I (14)和第二液相界面II (15)，當釜體(4)中液相界面低于第一液相界面I (14)位置時，可模擬測試地面管線輸送濕氣時的腐蝕狀態(tài)和腐蝕速率；當釜體(4)中液相界面高于第二液相介質(zhì)界面線II (15)位置時，可模擬測試地面管線輸送液相腐蝕介質(zhì)時的腐蝕狀態(tài)和腐蝕速率；當釜體(4)中液相界面位于第一液相介質(zhì)界面線I(14)與第二液相介質(zhì)界面線II (15)之間時，可模擬測試地面管線輸送多相流時的腐蝕狀態(tài)和腐蝕速率。
4.如權(quán)利要求1所述的一種模擬地面管線高溫高壓流動腐蝕測試裝置，其特征在于，所述釜體(4)內(nèi)部的氣密封壓力最高達到70MPa，最高實驗溫度200°C，所述磁力攪拌裝置(I)、釜蓋(3)、釜體(4)、攪拌軸(7)、水平支管(9)、支管連通管(10)、支管密封裝置(11)均采用哈氏合金C276加工制造。
5.如權(quán)利要求2所述的一種模擬地面管線高溫高壓流動腐蝕測試裝置，其特征在于釜體(4)內(nèi)徑為D，支管連通管(10)內(nèi)徑為d，水平支管(9)長度為L，尺寸關(guān)系滿足D=2d+10L。
【文檔編號】G01N17/00GK103940727SQ201410145967
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】曾德智, 侯鐸, 張智, 施太和, 任建, 朱紅鈞 申請人:西南石油大學(xué)