用于評價油氣管道在高流速下沖刷腐蝕的試驗裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于評價油氣管道在高流速下沖刷腐蝕的試驗裝置及方法，包括薄液層沖刷通道以及流體儲罐，薄液層沖刷通道的流體入口和流體出口分別于流體儲罐的出口和入口相連通，形成流體循環(huán)；薄液層沖刷通道中設(shè)置有若干試樣安裝口，電化學(xué)試樣安裝口和剪切力安裝口分別與電化學(xué)工作站和剪切力傳感器電連接，電化學(xué)工作站和剪切力傳感器的信號輸出端均與計算機相交互。本發(fā)明實現(xiàn)了在薄液層中高流速沖刷下的腐蝕測試及表征技術(shù)；通過電化學(xué)測試系統(tǒng)實現(xiàn)了在高流速沖刷狀態(tài)下的電化學(xué)動力學(xué)和熱力學(xué)測試；通過改變試樣的表面狀態(tài)和試樣表面的幾何形狀實現(xiàn)模擬實際工況中管線內(nèi)表面的沖刷行為。
【專利說明】
用于評價油氣管道在高流速下沖刷腐蝕的試驗裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于油氣管線腐蝕評價領(lǐng)域，具體涉及一種用于評價油氣管道在高流速下沖刷腐蝕的試驗裝置及方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]在我國西部的新疆地區(qū)油田，如塔里木油田、新疆油田、塔河油田等，由于介質(zhì)普遍具有“高含水、高含co2、高礦化度、高含Cl-”的“四高”特點，在油氣輸量不斷增大的情況下，流動和腐蝕介質(zhì)協(xié)同作用引起的沖刷腐蝕(Eros1n-Corros1n)已成為威脅石油管材安全生產(chǎn)的重要因素之一。沖刷腐蝕是金屬表面與流體之間由于高速相對運動而引起的金屬損壞現(xiàn)象，是管道受沖刷和腐蝕交互作用的結(jié)果。沖刷腐蝕容易在管道的變徑、彎頭、法蘭、三通、閥門、內(nèi)表面缺陷處等部位造成腐蝕失效，沖刷腐蝕的形貌一般呈現(xiàn)溝槽、凹谷、淚滴狀及馬蹄狀，表面光亮且無腐蝕產(chǎn)物積存，與流向有明顯的依賴關(guān)系，通常是沿著流體的局部流動方向或表面不規(guī)則所形成的紊流。
[0003]高壓氣田地面集輸系統(tǒng)管線在輸送天然氣的過程中，其產(chǎn)出水隨著高流速天然氣造成管道底部發(fā)生沖刷腐蝕，目前模擬石油管材沖刷腐蝕最理想的方式是在油氣田現(xiàn)場安裝全尺寸管段的撬裝實驗裝置，但是現(xiàn)場實驗不僅耗費大，而且不便于操作，很多研究類儀器設(shè)備無法在現(xiàn)場長期使用。因此，研究人員設(shè)計了旋轉(zhuǎn)電機式(一種模擬管道內(nèi)壁沖刷腐蝕的旋轉(zhuǎn)式實驗裝置，201020678306X;旋轉(zhuǎn)式環(huán)管多相流沖刷腐蝕模擬試驗裝置，201410017976X;—種試樣軸向沖刷腐蝕試驗裝置及方法，2014105916156)、沖擊射流式(一種噴射式?jīng)_刷腐蝕試驗裝置，201320661171X;可變?nèi)肷浣悄M測量流體對管道沖刷腐蝕速率的裝置及方法，2012102644061)、管路循環(huán)式等沖刷試驗系統(tǒng)(工程用管材實物沖刷腐蝕試驗裝置，201420323933X)，對于高流速氣田地面集輸管道系統(tǒng)，顯然旋轉(zhuǎn)式和沖擊射流式的流體流動方式不同于實際集輸管道的流體流動方式，而現(xiàn)有的管路循環(huán)式大部分是全尺寸的大型管道系統(tǒng)，由于其實驗過程中需要測試介質(zhì)量大，除氧非常困難，而且系統(tǒng)運行成本非常高，不宜作為實驗室研究。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種用于評價油氣管道在高流速下沖刷腐蝕的試驗裝置及方法，該裝置針對油氣管道在油氣輸送過程中高流速狀態(tài)下(10?20m/s)管道底部薄液層(I?3mm)的沖刷腐蝕，通過不同的測試探頭可以實現(xiàn)高流速狀態(tài)下薄液層介質(zhì)中腐蝕行為測試，為管道在高流速薄液層沖刷條件下提供全面的腐蝕熱力學(xué)信息、動力學(xué)信息、平均腐蝕速率信息、流體對試樣表面的力學(xué)信息。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0006]用于評價油氣管道在高流速下沖刷腐蝕的試驗裝置，包括薄液層沖刷通道以及流體儲罐，薄液層沖刷通道的流體入口和流體出口分別與流體儲罐的出口和入口相連通，形成流體循環(huán);流體儲罐的0)2入口上連接有0)2氣瓶;薄液層沖刷通道與流體儲罐之間的管路上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)循環(huán)管路中流體流速的真空栗和流量控制器，薄液層沖刷通道中設(shè)置有若干試樣安裝口，試樣安裝口包括至少一個電化學(xué)試樣安裝口、一個剪切力安裝口以及多個腐蝕失重試樣安裝口 ；電化學(xué)試樣安裝口和剪切力安裝口分別與電化學(xué)工作站和剪切力傳感器電連接，電化學(xué)工作站和剪切力傳感器的信號輸出端均與計算機相交互。
[0007]本發(fā)明進一步的改進在于:
[0008]所述薄液層沖刷通道包括溶液池，溶液池四周側(cè)壁的頂部設(shè)置有矩形的密封墊，密封墊和溶液池四周側(cè)壁頂部的對應(yīng)位置均開設(shè)有若干螺孔，密封墊上安裝密封蓋板，并通過螺栓密封。
[0009]所述薄液層沖刷通道的流體出口與流體儲罐入口之間的管路上設(shè)置有與計算機相連的pH計。
[0010]所述薄液層沖刷通道的流體出口和流體入口處，分別連接第一閥門和第二閥門；流體儲罐的入口和真空栗出口之間通過第三閥門連接;在關(guān)閉第一閥門和第二閥門，打開第三閥門時，流體儲罐內(nèi)的流體經(jīng)出口、真空栗以及第三閥門流回至流體儲罐的入口，完成循環(huán)。
[0011 ]所述流體儲罐上還安裝有壓力表。
[0012]所述溶液池中，液層厚度不大于3mm。
[0013 ] —種用于評價油氣管道在高流速下沖刷腐蝕的試驗方法，包括以下步驟:
[0014]D樣品準(zhǔn)備:
[0015]采用碳鋼管加工光滑試樣、圓孔缺陷試樣、凹槽缺陷試樣、凸起缺陷試樣以及電化學(xué)試樣；電化學(xué)式樣安裝于電化學(xué)式樣安裝口，光滑試樣、圓孔缺陷試樣、凹槽缺陷試樣和凸起缺陷試樣安裝于腐蝕失重安裝口；剪切力安裝口內(nèi)安裝有剪切力探頭；
[0016]2)模擬溶液配制:
[0017]以質(zhì)量份數(shù)計，將50?100份的恥(:1、10?23份的]\%504、25?58份的03(:12、4?10份的NaHCO3以及2?6份的KHCO3與10升去離子水混合均勻，配制模擬溶液；
[0018]3)試樣安裝及介質(zhì)加注:
[0019]將加工好的各試樣安裝在薄液層沖刷通道的試樣安裝口中，向流體儲罐中加入配置好的模擬溶液，然后通過CO2氣瓶向流體儲罐中緩慢注入CO2氣體，待壓力表顯示數(shù)值為2MPa時停止注入；
[0020]3)開始實驗:
[0021]首先，關(guān)閉第一閥門和第二閥門，打開第三閥門，開啟真空栗，通過流量控制器在lm/s的低流速下對流體儲罐中的模擬溶液和CO2氣體進行充分混合溶解;然后同時打開第一閥門和第二閥門，關(guān)閉第三閥門，通過流量控制器調(diào)節(jié)流速到lOm/s?20m/s，開啟CO2氣瓶保持測試系統(tǒng)的CO2壓力在2MPa，待流體循環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定后，通過電化學(xué)工作站、剪切力傳感器以及計算機進行測量；
[0022]5)實驗結(jié)束及數(shù)據(jù)采集處理:
[0023]在實驗測試完成后，依次關(guān)閉電化學(xué)工作站、計算機、CO2氣瓶、流量控制器和真空栗，取下試樣，對極化曲線和電化學(xué)阻抗譜進行數(shù)據(jù)處理。
[0024]本發(fā)明進一步的改進在于:
[0025]所述步驟I)中，試樣表面采用200#、400#、800#及1200#的砂紙逐級打磨，采用萬用表測試確保工作電極、參比電極和對電極之間電絕緣。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0027]本發(fā)明根據(jù)流量控制器設(shè)定的流速沖刷試樣表面，腐蝕失重探頭可實現(xiàn)管材試樣在高流速沖刷條件下的平均腐蝕速率和局部點蝕速率測試，其中設(shè)計的圓形缺陷、凹槽缺陷試樣、凸起缺陷試樣可以模擬管道內(nèi)變徑、彎頭、法蘭和閥門等不規(guī)則部位的腐蝕行為特征；電化學(xué)探頭可實現(xiàn)管材試樣在高流速沖刷條件下管材腐蝕電位、腐蝕電流、極化曲線和阻抗譜等瞬時腐蝕信息的測試;剪切應(yīng)力探頭可測試流體在管材試樣表面的剪切應(yīng)力，為定量表征力學(xué)因素對腐蝕的影響提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本發(fā)明實現(xiàn)了在薄液層中高流速沖刷下的腐蝕測試及表征技術(shù);通過電化學(xué)測試系統(tǒng)實現(xiàn)了在高流速沖刷狀態(tài)下的電化學(xué)動力學(xué)和熱力學(xué)測試;通過改變試樣的表面狀態(tài)和試樣表面的幾何形狀實現(xiàn)模擬實際工況中管線內(nèi)表面的沖刷行為。
【【附圖說明】】
[0028]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為本發(fā)明薄液層沖刷通道的俯視圖；
[0030]圖3為本發(fā)明薄液層沖刷通道的側(cè)視圖；
[0031]圖4為不同流速下碳鋼管線在油氣產(chǎn)出水介質(zhì)中的腐蝕速率圖；
[0032]圖5(a)為在10m/s的流速下碳鋼管線在油氣產(chǎn)出水介質(zhì)中的形貌圖；
[0033]圖5(b)為在15m/s的流速下碳鋼管線在油氣產(chǎn)出水介質(zhì)中的形貌圖；
[0034]圖5(c)為在20m/s的流速下碳鋼管線在油氣產(chǎn)出水介質(zhì)中的形貌圖；
[0035]圖6為帶缺陷碳鋼管線在油氣產(chǎn)出水介質(zhì)中的腐蝕速率圖；
[0036]圖7(a)為帶凹槽缺陷的碳鋼管線在油氣產(chǎn)出水介質(zhì)中的形貌圖；
[0037]圖7(b)為帶凸起缺陷的碳鋼管線在油氣產(chǎn)出水介質(zhì)中的形貌圖；
[0038]圖8(a)為高流速下碳鋼管線在油氣產(chǎn)出水介質(zhì)中的極化曲線圖；
[0039]圖8(b)為高流速下碳鋼管線在油氣產(chǎn)出水介質(zhì)中的電化學(xué)阻抗譜圖。
【【具體實施方式】】
[0040]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細(xì)描述:
[0041 ] 參見圖1，本發(fā)明
[0042]包括薄液層沖刷通道I以及流體儲罐4，薄液層沖刷通道I的流體入口14和流體出口 16分別與流體儲罐4的出口和入口相連通，形成流體循環(huán);流體儲罐4上還安裝有壓力表
5。流體儲罐4的0)2入口上連接有CO2氣瓶13;薄液層沖刷通道I與流體儲罐4之間的管路上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)循環(huán)管路中流體流速的真空栗11和流量控制器12，薄液層沖刷通道I中設(shè)置有若干試樣安裝口 15，試樣安裝口 15包括至少一個電化學(xué)試樣安裝口、一個剪切力安裝口以及多個腐蝕失重試樣安裝口 ；電化學(xué)試樣安裝口和剪切力安裝口分別與電化學(xué)工作站6和剪切力傳感器8電連接，電化學(xué)工作站6和剪切力傳感器8的信號輸出端均與計算機7相交互。
[0043]薄液層沖刷通道I包括溶液池18，溶液池18中液層厚度不大于3mm。溶液池18四周側(cè)壁的頂部設(shè)置有矩形的密封墊19，密封墊19和溶液池18四周側(cè)壁頂部的對應(yīng)位置均開設(shè)有若干螺孔17，密封墊19上安裝密封蓋板21，并通過螺栓密封。薄液層沖刷通道I的流體出口 16與流體儲罐4入口之間的管路上設(shè)置有與計算機7相連的pH計3。薄液層沖刷通道I的流體出口 16和流體入口 14處，分別連接第一閥門2和第二閥門9;流體儲罐4的入口和真空栗11出口之間通過第三閥門1連接;在關(guān)閉第一閥門2和第二閥門9，打開第三閥門10時，流體儲罐4內(nèi)的流體經(jīng)出口、真空栗11以及第三閥門10流回至流體儲罐4的入口，完成循環(huán)。
[0044]實施例1:
[0045]碳鋼管線在高流速下油氣產(chǎn)出水介質(zhì)中的腐蝕行為
[0046]步驟一，樣品準(zhǔn)備:將碳鋼管段加工為光滑試樣，試樣表面采用200#、400#、800#及1200#的砂紙逐級打磨，對試樣進行尺寸測量和稱重；
[0047]步驟二，模擬溶液配制:以質(zhì)量份數(shù)計，將50份的他(:1、23份的1^04、25份的0&(:12、10份的NaHCO3以及2份的KHCO3與10升去離子水混合均勻，配制模擬溶液；
[0048]步驟三，試樣安裝及介質(zhì)加注:將3個加工好的試樣作為一組平行樣安裝在薄液層沖刷通道I的試樣安裝口中，向流體儲罐4中加入配置好的鹽溶液，然后通過CO2氣瓶13向流體儲罐4中緩慢注入CO2氣體，待壓力表5顯示數(shù)值為2MPa時停止注入；
[0049]步驟四，開始實驗:在實驗開始之前，關(guān)閉第一閥門2和第二閥門9，打開第三閥門10，開啟真空栗11通過流量控制器12在lm/s的低流速下對流體儲罐4中的鹽溶液和CO2氣體進行充分混合溶解，然后同時打開第一閥門2和第二閥門9，關(guān)閉第三閥門10，通過流量控制器12調(diào)節(jié)流速到10m/s，開啟CO2氣瓶13保持測試系統(tǒng)的CO2壓力在2MPa，實驗測試周期為7天；
[0050]步驟五，實驗結(jié)束及數(shù)據(jù)采集處理:在實驗測試7天后，依次關(guān)閉CO2氣瓶13、流量控制器12和真空栗11，取下試樣，進行腐蝕產(chǎn)物清洗和失重測量，計算腐蝕速率和表面腐蝕形貌觀察，腐蝕速率及表面腐蝕形貌如圖5 (a)所示。
[0051 ] 實施例2:
[0052]碳鋼管線在高流速下油氣產(chǎn)出水介質(zhì)中的腐蝕行為
[0053]步驟一，樣品準(zhǔn)備:將碳鋼管段加工為光滑試樣，試樣表面采用200#、400#、800#及1200#的砂紙逐級打磨，對試樣進行尺寸測量和稱重；
[0054]步驟二，模擬溶液配制:以質(zhì)量份數(shù)計，將60份的NaCl、20份的MgS(k、33份的CaCl2、8份的NaHCO3以及3份的KHCO3與10升去離子水混合均勻，配制模擬溶液；
[0055]步驟三，試樣安裝及介質(zhì)加注:將3個加工好的試樣作為一組平行樣安裝在薄液層沖刷通道I的試樣安裝口中，向流體儲罐4中加入配置好的鹽溶液，然后通過CO2氣瓶13向流體儲罐4中緩慢注入CO2氣體，待壓力表5顯示數(shù)值為2MPa時停止注入；
[0056]步驟四，開始實驗:在實驗開始之前，關(guān)閉第一閥門2和第二閥門9，打開第三閥門10，開啟真空栗11通過流量控制器12在lm/s的低流速下對流體儲罐4中的鹽溶液和CO2氣體進行充分混合溶解，然后同時打開第一閥門2和第二閥門9，關(guān)閉第三閥門10，通過流量控制器12調(diào)節(jié)流速到15m/s，開啟CO2氣瓶13保持測試系統(tǒng)的CO2壓力在2MPa，實驗測試周期為7天；
[0057]步驟五，實驗結(jié)束及數(shù)據(jù)采集處理:在實驗測試7天后，依次關(guān)閉CO2氣瓶13、流量控制器12和真空栗11，取下試樣，進行腐蝕產(chǎn)物清洗和失重測量，計算腐蝕速率和表面腐蝕形貌觀察，腐蝕速率及表面腐蝕形貌如圖5 (b)所示。
[0058]實施例3:
[0059]碳鋼管線在高流速下油氣產(chǎn)出水介質(zhì)中的腐蝕行為
[0060]步驟一，樣品準(zhǔn)備:將碳鋼管段加工為光滑試樣，試樣表面采用200#、400#、800#及1200#的砂紙逐級打磨，對試樣進行尺寸測量和稱重；
[0061 ]步驟二，模擬溶液配制:以質(zhì)量份數(shù)計，將70份的NaCl、18份的MgS04、3%^CaCl2、7份的NaHCO3以及4份的KHCO3與10升去離子水混合均勻，配制模擬溶液；
[0062]步驟三，試樣安裝及介質(zhì)加注:將3個加工好的試樣作為一組平行樣安裝在薄液層沖刷通道I的試樣安裝口中，向流體儲罐4中加入配置好的鹽溶液，然后通過CO2氣瓶13向流體儲罐4中緩慢注入CO2氣體，待壓力表5顯示數(shù)值為2MPa時停止注入；
[0063]步驟四，開始實驗:在實驗開始之前，關(guān)閉第一閥門2和第二閥門9，打開第三閥門10，開啟真空栗11通過流量控制器12在lm/s的低流速下對流體儲罐4中的鹽溶液和CO2氣體進行充分混合溶解，然后同時打開第一閥門2和第二閥門9，關(guān)閉第三閥門10，通過流量控制器12調(diào)節(jié)流速到20m/s，開啟CO2氣瓶13保持測試系統(tǒng)的CO2壓力在2MPa，實驗測試周期為7天；
[0064]步驟五，實驗結(jié)束及數(shù)據(jù)采集處理:在實驗測試7天后，依次關(guān)閉CO2氣瓶13、流量控制器12和真空栗11，取下試樣，進行腐蝕產(chǎn)物清洗和失重測量，計算腐蝕速率和表面腐蝕形貌觀察，腐蝕速率及表面腐蝕形貌如圖5 (c)所示。
[0065]實施例4:
[0066]帶缺陷碳鋼管線在高流速油氣產(chǎn)出水介質(zhì)中的腐蝕行為
[0067]步驟一，樣品準(zhǔn)備:將碳鋼管段加工為凹槽缺陷試樣，試樣表面采用200#、400#、800#及1200#的砂紙逐級打磨，對試樣進行尺寸測量和稱重；
[0068]步驟二，模擬溶液配制:以質(zhì)量份數(shù)計，將80份的NaCl、15份的1%504、47份的0&(:12、6份的NaHCO3以及5份的KHCO3與10升去離子水混合均勻，配制模擬溶液；
[0069]步驟三，試樣安裝及介質(zhì)加注:將3個加工好的試樣作為一組平行樣安裝在薄液層沖刷通道I的試樣安裝口中，向流體儲罐4中加入配置好的鹽溶液，然后通過CO2氣瓶13向流體儲罐4中緩慢注入CO2氣體，待壓力表5顯示數(shù)值為2MPa時停止注入；
[0070]步驟四，開始實驗:在實驗開始之前，關(guān)閉第一閥門2和第二閥門9，打開第三閥門10，開啟真空栗11通過流量控制器12在lm/s的低流速下對流體儲罐4中的鹽溶液和CO2氣體進行充分混合溶解，然后同時打開第一閥門2和第二閥門9，關(guān)閉第三閥門10，通過流量控制器12調(diào)節(jié)流速到15m/s，開啟CO2氣瓶13保持測試系統(tǒng)的CO2壓力在2MPa，實驗測試周期為7天；
[0071]步驟五，實驗結(jié)束及數(shù)據(jù)采集處理:在實驗測試7天后，依次關(guān)閉CO2氣瓶13、流量控制器12和真空栗11，取下試樣，進行腐蝕產(chǎn)物清洗和失重測量，計算腐蝕速率和表面腐蝕形貌觀察，腐蝕速率及表面腐蝕形貌如圖6所示。
[0072]實施例5:
[0073]帶缺陷碳鋼管線在高流速油氣產(chǎn)出水介質(zhì)中的腐蝕行為
[0074]步驟一，樣品準(zhǔn)備:將碳鋼管段加工為凸起缺陷試樣，試樣表面采用200#、400#、800#及1200#的砂紙逐級打磨，對試樣進行尺寸測量和稱重；
[0075]步驟二，模擬溶液配制:以質(zhì)量份數(shù)計，將90份的NaCl、13份的1%504、53份的0&(:12、5份的NaHCO3以及6份的KHCO3與10升去離子水混合均勻，配制模擬溶液；
[0076]步驟三，試樣安裝及介質(zhì)加注:將3個加工好的試樣作為一組平行樣安裝在薄液層沖刷通道I的試樣安裝口中，向流體儲罐4中加入配置好的鹽溶液，然后通過CO2氣瓶13向流體儲罐4中緩慢注入CO2氣體，待壓力表5顯示數(shù)值為2MPa時停止注入；
[0077]步驟四，開始實驗:在實驗開始之前，關(guān)閉第一閥門2和第二閥門9，打開第三閥門10，開啟真空栗11通過流量控制器12在lm/s的低流速下對流體儲罐4中的鹽溶液和CO2氣體進行充分混合溶解，然后同時打開第一閥門2和第二閥門9，關(guān)閉第三閥門10，通過流量控制器12調(diào)節(jié)流速到15m/s，開啟CO2氣瓶13保持測試系統(tǒng)的CO2壓力在2MPa，實驗測試周期為7天；
[0078]步驟五，實驗結(jié)束及數(shù)據(jù)采集處理:在實驗測試7天后，依次關(guān)閉CO2氣瓶13、流量控制器12和真空栗11，取下試樣，進行腐蝕產(chǎn)物清洗和失重測量，計算腐蝕速率和表面腐蝕形貌觀察，腐蝕速率及表面腐蝕形貌如圖7所示。
[0079]實施例6:
[0080]碳鋼管線在高流速油氣產(chǎn)出水介質(zhì)中的電化學(xué)腐蝕行為
[0081 ] 步驟一，樣品準(zhǔn)備:將碳鋼管段加工為電化學(xué)試樣，試樣表面采用200#、400#、800#及1200#的砂紙逐級打磨，采用萬用表測試確保工作電極、參保電極和對電極之間電絕緣；
[0082]步驟二，以質(zhì)量份數(shù)計，將100份的NaCl、10份的MgS(k、58份的CaCl2、4份的NaHCO3以及3份的KHCO3與10升去離子水混合均勻，配制模擬溶液；
[0083]步驟三，試樣安裝及介質(zhì)加注:將加工好的電化學(xué)試樣安裝在薄液層沖刷通道I的試樣安裝口中，向流體儲罐4中加入配置好的鹽溶液，然后通過CO2氣瓶13向流體儲罐4中緩慢注入CO2氣體，待壓力表5顯示數(shù)值為2MPa時停止注入；
[0084]步驟四，開始實驗:在實驗開始之前，關(guān)閉第一閥門2和第二閥門9，打開第三閥門10，開啟真空栗11通過流量控制器12在lm/s的低流速下對流體儲罐4中的鹽溶液和CO2氣體進行充分混合溶解，然后同時打開第一閥門2和第二閥門9，關(guān)閉第三閥門10，通過流量控制器12調(diào)節(jié)流速到10m/s，開啟CO2氣瓶13保持測試系統(tǒng)的CO2壓力在2MPa，待流體循環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定后，開啟圖1中的電化學(xué)工作站6和計算機7進行電化學(xué)極化曲線和電化學(xué)阻抗譜測量；
[0085]步驟五，實驗結(jié)束及數(shù)據(jù)采集處理:在實驗測試完成后，依次關(guān)閉電化學(xué)工作站6、計算機7系統(tǒng)CO2氣瓶13、流量控制器12和真空栗11，取下試樣，對極化缺陷和電化學(xué)阻抗譜進行數(shù)據(jù)處理。
[0086]重復(fù)以上步驟一至步驟五，分別在15m/s和20m/s流速下進行重復(fù)測試，三個流速下的電化學(xué)極化曲線及阻抗譜如圖8所示。
[0087]以上內(nèi)容僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明權(quán)利要求書的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.用于評價油氣管道在高流速下沖刷腐蝕的試驗裝置，其特征在于，包括薄液層沖刷通道(I)以及流體儲罐(4)，薄液層沖刷通道(I)的流體入口(14)和流體出口(16)分別與流體儲罐(4)的出口和入口相連通，形成流體循環(huán);流體儲罐(4)的0)2入口上連接有CO2氣瓶(13);薄液層沖刷通道(I)與流體儲罐(4)之間的管路上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)循環(huán)管路中流體流速的真空栗(11)和流量控制器(12)，薄液層沖刷通道(I)中設(shè)置有若干試樣安裝口(15)，試樣安裝口(15)包括至少一個電化學(xué)試樣安裝口、一個剪切力安裝口以及多個腐蝕失重試樣安裝口；電化學(xué)試樣安裝口和剪切力安裝口分別與電化學(xué)工作站(6)和剪切力傳感器(8)電連接，電化學(xué)工作站(6)和剪切力傳感器(8)的信號輸出端均與計算機(7)相交互。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于評價油氣管道在高流速下沖刷腐蝕的試驗裝置，其特征在于，所述薄液層沖刷通道(I)包括溶液池(18)，溶液池(18)四周側(cè)壁的頂部設(shè)置有矩形的密封墊(19)，密封墊(19)和溶液池(18)四周側(cè)壁頂部的對應(yīng)位置均開設(shè)有若干螺孔(17)，密封墊(19)上安裝密封蓋板(21)，并通過螺栓密封。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于評價油氣管道在高流速下沖刷腐蝕的試驗裝置，其特征在于，所述薄液層沖刷通道(I)的流體出口(16)與流體儲罐(4)入口之間的管路上設(shè)置有與計算機(7)相連的pH計(3)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于評價油氣管道在高流速下沖刷腐蝕的試驗裝置，其特征在于，所述薄液層沖刷通道(I)的流體出口(16)和流體入口(14)處，分別連接第一閥門(2)和第二閥門(9);流體儲罐(4)的入口和真空栗(11)出口之間通過第三閥門(10)連接;在關(guān)閉第一閥門(2)和第二閥門(9)，打開第三閥門(10)時，流體儲罐(4)內(nèi)的流體經(jīng)出口、真空栗(11)以及第三閥門(10)流回至流體儲罐(4)的入口，完成循環(huán)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于評價油氣管道在高流速下沖刷腐蝕的試驗裝置，其特征在于，所述流體儲罐(4)上還安裝有壓力表(5)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于評價油氣管道在高流速下沖刷腐蝕的試驗裝置，其特征在于，所述溶液池(18)中，液層厚度不大于3_。7.—種采用權(quán)利要求1-6任意一項所述試驗裝置的用于評價油氣管道在高流速下沖刷腐蝕的試驗方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)樣品準(zhǔn)備: 采用碳鋼管加工光滑試樣、圓孔缺陷試樣、凹槽缺陷試樣、凸起缺陷試樣以及電化學(xué)試樣；電化學(xué)式樣安裝于電化學(xué)式樣安裝口，光滑試樣、圓孔缺陷試樣、凹槽缺陷試樣和凸起缺陷試樣安裝于腐蝕失重安裝口；剪切力安裝口內(nèi)安裝有剪切力探頭； 2)模擬溶液配制: 以質(zhì)量份數(shù)計，將50?100份的他(:1、10?23份的]\%304、25?58份的03(:12、4?10份的NaHCO3以及2?6份的KHCO3與10升去離子水混合均勻，配制模擬溶液； 3)試樣安裝及介質(zhì)加注: 將加工好的各試樣安裝在薄液層沖刷通道的試樣安裝口中，向流體儲罐中加入配置好的模擬溶液，然后通過CO2氣瓶向流體儲罐中緩慢注入(》2氣體，待壓力表顯示數(shù)值為2MPa時停止注入； 3)開始實驗: 首先，關(guān)閉第一閥門和第二閥門，打開第三閥門，開啟真空栗，通過流量控制器在lm/s的低流速下對流體儲罐中的模擬溶液和CO2氣體進行充分混合溶解;然后同時打開第一閥門和第二閥門，關(guān)閉第三閥門，通過流量控制器調(diào)節(jié)流速到10m/s?20m/s，開啟⑶2氣瓶保持測試系統(tǒng)的CO2壓力在2MPa，待流體循環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定后，通過電化學(xué)工作站、剪切力傳感器以及計算機進行測量； 5)實驗結(jié)束及數(shù)據(jù)采集處理: 在實驗測試完成后，依次關(guān)閉電化學(xué)工作站、計算機、CO2氣瓶、流量控制器和真空栗，取下試樣，對極化曲線和電化學(xué)阻抗譜進行數(shù)據(jù)處理。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于評價油氣管道在高流速下沖刷腐蝕的試驗方法，其特征在于，所述步驟I)中，試樣表面采用200#、400#、800#及1200#的砂紙逐級打磨，采用萬用表測試確保工作電極、參比電極和對電極之間電絕緣。
【文檔編號】G01N17/02GK105866018SQ201610245352
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月19日
【發(fā)明人】付安慶, 龍巖, 袁軍濤, 宋成立, 李磊, 李巖, 宋文文, 謝俊峰, 王 華
【申請人】中國石油天然氣集團公司, 中國石油天然氣集團公司管材研究所