本發(fā)明屬于電化學(xué)測試設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

長距離輸送石油天然氣管含有油、水、氣、固態(tài)顆粒等多相，同時還受溫度跟流速的影響，使得油管內(nèi)部的環(huán)境極為復(fù)雜，而復(fù)雜多變的環(huán)境不僅僅會改變流體的狀態(tài)，同時也會對油氣管造成嚴(yán)重的腐蝕。因而，無論從降低更換管道的成本還是能源安全性的角度出發(fā)，探究在多因素耦合作用下油管在動態(tài)介質(zhì)中的腐蝕機理顯得尤為重要。

目前測試油氣管道在動態(tài)介質(zhì)中腐蝕的方法起初是通過在水箱中加攪拌器來模擬動態(tài)腐蝕過程，但是該方法無法保證在測試樣品表面的流速一致。隨后旋轉(zhuǎn)圓柱電極的開發(fā)彌補了這個缺陷，但是卻無法模擬油氣運輸過程中受環(huán)境因素而出現(xiàn)的氣泡流，環(huán)狀流等流體狀態(tài)。然而，環(huán)流系統(tǒng)的研發(fā)，無論是對流體狀態(tài)的計算還是考察不同的環(huán)境因素對材料腐蝕的影響均變得可能，但是在環(huán)流系統(tǒng)中實現(xiàn)腐蝕電化學(xué)測試卻十分困難，阻礙了在材料在動態(tài)腐蝕介質(zhì)中腐蝕機理的探討，其原因不僅是各電極無法直接插入到測試管路中間，而且還涉及絕緣等一系列問題。同時，早期的環(huán)流設(shè)備也無法實現(xiàn)同時改變溫度、流速、油液比等一系列參數(shù)，無法研究多因素耦合作用下材料失效的機理。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供了一種可以模擬油氣運輸過程中油管遭受到多因素耦合環(huán)境下的腐蝕并能夠?qū)崿F(xiàn)電化學(xué)測試的環(huán)流設(shè)備。將為日后石油工程材料的抗多因素耦合條件下的腐蝕評價、研究動態(tài)介質(zhì)下材料的腐蝕機制以及為日后的選材提供便利的實驗手段。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案具體如下：

所述的適用于多因素耦合環(huán)境下可實現(xiàn)電化學(xué)測試的環(huán)流設(shè)備主要包括水箱1，控溫箱2，閥門3，循環(huán)泵4，流速表5，主管路6，測試管路7。

所述水箱1安裝于控溫箱2內(nèi)，水箱1依次與閥門3、循環(huán)泵4、流速表5、主管路6和測試管路7串聯(lián)形成循環(huán)回路；所述控溫箱2用于加熱并控制水箱1內(nèi)液體的溫度；

測試管路7位于主管路6中段，測試管路7由內(nèi)管、電極管套、密封圈11和固定夾具12組成，內(nèi)管相對位置上開有四個通孔，所述通孔兩兩相對，距離為9.5～10.5cm，通孔處設(shè)有電極管套，工作電極8安裝于測試管路7中相對的兩個通孔所對應(yīng)的電極管套內(nèi)，鉑電極10和參比電極9安裝于于測試管路7中另外兩個相對通孔所對應(yīng)的電極管套內(nèi)，電極管套由密封圈11密封，并由固定夾具12加緊固定，使工作電極8、參比電極9和鉑電極10的端部與測試管路7的內(nèi)管的內(nèi)徑相切；所述參比電極9是由銀和氯化銀粉末壓制燒結(jié)而成的圓柱狀的電極芯體的上端鑲嵌的純銀柱體。

本發(fā)明的有益效果：

1、實現(xiàn)了以往的環(huán)流設(shè)備無法實現(xiàn)的電化學(xué)測試的功能，為進一步揭示材料在不同的流體狀態(tài)下的腐蝕機理奠定了基礎(chǔ)；

2、同時通過改變溫度、流速和水箱中溶液的油液比可考察多因素耦合條件對材料腐蝕行為的影響。

3、本發(fā)明多因素耦合環(huán)境下的電化學(xué)測試的環(huán)流設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，安全性高，能實現(xiàn)電化學(xué)阻抗譜，動電位極化曲線的測試，同時具有油液比、溫度、流速可控等優(yōu)點，具有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置示意圖。

圖2是測試管路的縱向剖面圖

圖3是測試管路的橫向剖面圖。

圖4是溶液溫度在60℃，流速3m/s下測試管線鋼的電化學(xué)阻抗譜的奈奎斯特（nyquist）圖,橫坐標(biāo)為實部，縱坐標(biāo)為虛部。

圖5是溶液溫度在60℃，流速3m/s時下測試管線鋼的動電位極化曲線圖，橫坐標(biāo)為電流密度的對數(shù)，縱坐標(biāo)為電極電位。

具體實施方式

本實施例中所述的適用于多因素耦合環(huán)境下可實現(xiàn)電化學(xué)測試的環(huán)流設(shè)備，如圖1和圖2所示，主要包括水箱1，控溫箱2，閥門3，循環(huán)泵4，流速表5，主管路6，測試管路7。

所述水箱1安裝于控溫箱2內(nèi)，水箱1依次與閥門3、循環(huán)泵4、流速表5、主管路6和測試管路7串聯(lián)形成循環(huán)回路；所述控溫箱2用于加熱并控制水箱1內(nèi)液體的溫度；

測試管路7位于主管路6中段，測試管路7由內(nèi)管、電極管套、密封圈11和固定夾具12組成，內(nèi)管相對位置上開有四個通孔，所述通孔兩兩相對，距離為10cm，通孔處設(shè)有電極管套，工作電極8安裝于測試管路7中相對的兩個通孔所對應(yīng)的電極管套內(nèi)，鉑電極10和參比電極9安裝于于測試管路7中另外兩個相對通孔所對應(yīng)的電極管套內(nèi)，電極管套由密封圈11密封，并由固定夾具12加緊固定，使工作電極8、參比電極9和鉑電極10的端部與測試管路7的內(nèi)管的內(nèi)徑相切；所述參比電極9是由銀和氯化銀粉末壓制燒結(jié)而成的圓柱狀的電極芯體的上端鑲嵌的純銀柱體。

水箱1中的溶液通過控溫箱2控制之后通過循環(huán)泵4被打入主管路6并流經(jīng)測試管路7，打開閥門3并調(diào)節(jié)大小改變?nèi)芤旱牧魉?，流速?監(jiān)控溶液流經(jīng)各管路的流速，當(dāng)溶液以一定的流速進入到測試管路7時，各電極(工作電極8、參比電極9和鉑電極10)引出導(dǎo)線與電化學(xué)工作站相連，并進行電化學(xué)阻抗譜，動電位極化測試，同時通過改變溫度、流速和水箱1中溶液的油液比例考察多因素耦合條件對材料腐蝕行為的影響。

跟測試管路7之間放上密封圈11，利用緊固夾具12夾緊，防止泄露也可以保證跟測試管路的絕緣。

圖4分別給出了溶液溫度在60℃，流速3m/s下測試的管線鋼的電化學(xué)阻抗譜的nyquist的測試結(jié)果，測試頻率是100khz-10mhz，擾動振幅是5mv，測試結(jié)果不僅表現(xiàn)出容抗弧還有擴散的特征。圖5是溶液溫度在60℃，流速3m/s時下測試的管線鋼的動電位極化曲線圖。結(jié)果表現(xiàn)為陰極為吸氧控制，同時陽極為活化的特征。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種適用于多因素耦合環(huán)境下能夠?qū)崿F(xiàn)電化學(xué)測試的環(huán)流設(shè)備，屬于電化學(xué)測試設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，包括水箱，控溫箱，閥門，循環(huán)泵，流速表，主管路，測試管路，工作電極，參比電極，鉑電極，密封圈和緊固夾具，水箱中的溶液通過循環(huán)泵被打入主管路并流經(jīng)測試管路，溶液的溫度通過控溫箱控制，調(diào)節(jié)出口閥門的大小同時利用流速表監(jiān)控溶液流經(jīng)各管路的流速，各測試電極通過密封圈及緊固夾具固定在測試管路的兩側(cè)，并與電化學(xué)工作站相連。本發(fā)明實現(xiàn)了以往的環(huán)流設(shè)備無法實現(xiàn)的電化學(xué)測試，為進一步揭示材料在不同的流體狀態(tài)下的腐蝕機理奠定了基礎(chǔ)；同時通過改變溫度、流速和水箱中溶液的油液比可考察多因素耦合條件對材料腐蝕行為的影響。

技術(shù)研發(fā)人員：常立民;趙陽;張濤;蔡微波
受保護的技術(shù)使用者：吉林師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.04
技術(shù)公布日：2017.08.11