一種低速管道內(nèi)腐蝕和電化學(xué)測(cè)試的簡(jiǎn)易模擬裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及低速流體包括濕硫化氫環(huán)境及其混合氣體的腐蝕溶液以及油品、模擬環(huán)境腐蝕電化學(xué)及腐蝕試驗(yàn)領(lǐng)域，具體為一種低速管道內(nèi)腐蝕和電化學(xué)測(cè)試的簡(jiǎn)易模擬裝置，它可實(shí)現(xiàn)低于75°c密閉不同腐蝕介質(zhì)環(huán)境中小于lm/s流速管道內(nèi)電化學(xué)測(cè)試及小于3m/s流速的管道內(nèi)腐蝕模擬加速腐蝕試驗(yàn)。
【背景技術(shù)】
[0002]全球工業(yè)的能源供給主體依然是石化資源，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需求，含有不同濃度的硫化氫、二氧化碳等腐蝕氣氛的油田被開采，集輸以及各類腐蝕溶液，腐蝕性原油，成品油，化學(xué)試劑等以管道輸運(yùn)的方式送達(dá)到全國(guó)各地。管道內(nèi)腐蝕由于其隱蔽性而難于監(jiān)控，目前常用的方法有:1，在輸運(yùn)管道上焊一段旁路用于實(shí)驗(yàn)，2，采用旋轉(zhuǎn)電極模擬相應(yīng)的流速。對(duì)于方法1，試驗(yàn)條件和實(shí)際具有較好的關(guān)聯(lián)性，但是對(duì)試驗(yàn)條件的控制性相對(duì)較弱，介質(zhì)選擇上較為單一，使得對(duì)腐蝕尤其在一定流速，溫度以及介質(zhì)對(duì)腐蝕的影響理解缺乏完整性，不利于建構(gòu)完整的理論和試驗(yàn)框架。對(duì)于方法2，測(cè)量電極的旋轉(zhuǎn)所處的線速度并非真實(shí)的流體速度，且釜內(nèi)的溶液容易出現(xiàn)對(duì)流等。因此研究在相關(guān)特定設(shè)計(jì)流動(dòng)介質(zhì)中的管道內(nèi)腐蝕行為以及電化學(xué)表現(xiàn)及其內(nèi)在規(guī)律，積累相關(guān)數(shù)據(jù)，為石油化工裝置的材料選用建構(gòu)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)具有重大的實(shí)際意義。
[0003]輸運(yùn)管道內(nèi)腐蝕是管道運(yùn)輸中最常見，最隱蔽的，因腐蝕初期難于及時(shí)發(fā)現(xiàn)，一旦監(jiān)測(cè)到，則腐蝕處于快速發(fā)展階段，管道往往處于失效的邊緣，各類彌補(bǔ)措施發(fā)揮的空間極為有限。在流動(dòng)的腐蝕介質(zhì)中腐蝕與流速的相關(guān)性主要表現(xiàn)在:一定流速下金屬表面的腐蝕產(chǎn)物膜層與金屬基體的結(jié)合力與流體裹脅顆粒的沖刷作用之間的對(duì)抗，一定流速下物質(zhì)的輸運(yùn)對(duì)微生物生長(zhǎng)，溫度對(duì)于膜層結(jié)構(gòu)、腐蝕動(dòng)力學(xué)、微生物生長(zhǎng)，均具有決定性影響。目前尚未見到相關(guān)此類試驗(yàn)?zāi)M裝置的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種低速管道內(nèi)腐蝕和電化學(xué)測(cè)試的簡(jiǎn)易模擬裝置，該裝置可實(shí)現(xiàn)密閉常壓條件和不太高溫度下(25-75°C)包括濕硫化氫環(huán)境及其混合氣體的腐蝕溶液以及油品、模擬環(huán)境腐蝕溶液中小于lm/s流速管道內(nèi)電化學(xué)測(cè)試及小于3m/s流速的管道內(nèi)腐蝕模擬加速腐蝕試驗(yàn)為研究石油化工材料在管道輸運(yùn)中內(nèi)腐蝕試驗(yàn)研究提供條件。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]一種低速管道內(nèi)腐蝕和電化學(xué)測(cè)試的簡(jiǎn)易模擬裝置，該裝置包括腐蝕溶液儲(chǔ)循容器、模擬管道內(nèi)腐蝕樣品室和電化學(xué)測(cè)試室，所述腐蝕溶液儲(chǔ)循容器為密閉容器，其上設(shè)有出水口，出水管的一端連接有機(jī)玻璃管后通過出水口伸入儲(chǔ)循容器底部，出水管的另一端通過三通分成兩個(gè)支路，兩個(gè)支路分別連接模擬管道內(nèi)腐蝕樣品室和電化學(xué)測(cè)試室后再合并成一路，即回水管，回水管的末端伸入腐蝕溶液儲(chǔ)循容器底部。
[0007]所述腐蝕溶液儲(chǔ)循容器的上部設(shè)有上水管，用于將溶液注入儲(chǔ)循容器內(nèi)，上水管上設(shè)有316L球閥II ;儲(chǔ)循容器的底部設(shè)有放空溶液管路，用于排放儲(chǔ)循容器內(nèi)的溶液；所述腐蝕溶液儲(chǔ)循容器通過水浴鍋控制其內(nèi)溶液溫度。
[0008]所述電化學(xué)測(cè)試室為長(zhǎng)方體中空結(jié)構(gòu)，測(cè)試樣品、參比電極外引鹽橋和對(duì)電極分別通過電化學(xué)測(cè)試室上部所開的孔置入其內(nèi)，各個(gè)孔通過膠塞密封；電化學(xué)測(cè)試室上方和下方分別放置不銹鋼板，上方和下方的不銹鋼板之間通過螺栓連接并使不銹鋼板對(duì)膠塞壓緊實(shí)現(xiàn)對(duì)電化學(xué)測(cè)試室的密封。
[0009]所述模擬管道內(nèi)腐蝕樣品室為筒狀結(jié)構(gòu)，筒狀腐蝕樣品室兩端連接的管道內(nèi)設(shè)有固定螺栓，腐蝕試驗(yàn)樣品為多個(gè)，相互之間用繩以相互絕緣的編織方式固定在所述固定螺栓上，以模擬管道內(nèi)腐蝕最為嚴(yán)重之六點(diǎn)方向的腐蝕狀態(tài)。
[0010]所述出水管上設(shè)有變頻磁力泵和液位排空管，液位排空管上設(shè)置316L球閥III ;回水管上設(shè)有霍爾流量計(jì)。
[0011]所述腐蝕溶液儲(chǔ)循容器內(nèi)為常壓、溫度25-75°C條件下包括濕硫化氫環(huán)境及其混合氣體的腐蝕溶液以及油品、模擬環(huán)境腐蝕溶液等。
[0012]所述腐蝕溶液儲(chǔ)循容器為有機(jī)玻璃材質(zhì)，所述模擬管道內(nèi)腐蝕樣品室和電化學(xué)測(cè)試室其材質(zhì)均為有機(jī)玻璃；所述出水管和回水管為娃膠管或者PPR管；所述放空溶液管路為有機(jī)玻璃管或PPR管。
[0013]所述腐蝕溶液儲(chǔ)循容器上端還設(shè)有進(jìn)氣管、熱電偶和出氣管；進(jìn)氣管的一端伸入儲(chǔ)循容器內(nèi)溶液下部，另一端接氣瓶；熱電偶的末端伸入儲(chǔ)循容器內(nèi)溶液中；出氣管一端伸入儲(chǔ)循容器內(nèi)但其末端在溶液上方，另一端接廢氣處理瓶。
[0014]所述腐蝕溶液儲(chǔ)循容器底部連接放空溶液管路，放空溶液管路穿過水浴鍋底部，并在其末端設(shè)置316L球閥I，放空溶液管路與水浴鍋之間采取螺栓和密封墊片密封。
[0015]所述變頻磁力泵采用四氟或工程塑料磁力泵，磁力泵的出口液位至少低于儲(chǔ)循容器內(nèi)溶液液面10cm，變頻磁力泵的流速應(yīng)控制在150L/min以內(nèi)。
[0016]在連接管路上方2厘米處增加玻璃旋閥，以排空管路內(nèi)氣體使得進(jìn)入電化學(xué)測(cè)試室的石英管內(nèi)腐蝕溶液和瓊脂在石英管內(nèi)實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)通。
[0017]所述出水管分成的兩個(gè)支路上，模擬管道內(nèi)腐蝕樣品室兩端管路上分別設(shè)有316L球閥IV，電化學(xué)測(cè)試室兩端管路上分別設(shè)有316L球閥V。
[0018]本發(fā)明設(shè)計(jì)原理如下:
[0019]本發(fā)明低速管道內(nèi)腐蝕和電化學(xué)測(cè)試的簡(jiǎn)易模擬裝置設(shè)有腐蝕溶液儲(chǔ)循容器、溶液循環(huán)計(jì)量系統(tǒng)，模擬管道內(nèi)腐蝕樣品室以及電化學(xué)測(cè)試裝置。該裝置的腐蝕溶液儲(chǔ)循容器、模擬管道內(nèi)腐蝕樣品室以及電化學(xué)測(cè)試室均為有機(jī)玻璃制成，大量常壓、溫度25-75°C條件下包括濕硫化氫環(huán)境及其混合氣體的腐蝕溶液以及油品、模擬環(huán)境腐蝕溶液儲(chǔ)存在儲(chǔ)循容器，保障試驗(yàn)室溫度和溶液的穩(wěn)定，水浴鍋加熱溶液實(shí)現(xiàn)溶液的溫度控制，儲(chǔ)循容器中的熱電偶實(shí)現(xiàn)溶液實(shí)際溫度的測(cè)量。
[0020]溶液循環(huán)計(jì)量系統(tǒng)采用四氟或工程塑料變頻磁力泵循環(huán)，通往模擬管道內(nèi)腐蝕樣品室和電化學(xué)測(cè)試室采用球閥控制。由于采用的溶液容器及其循環(huán)系統(tǒng)和模擬管道內(nèi)腐蝕樣品室和電化學(xué)測(cè)試室均為絕緣材料構(gòu)成，電化學(xué)測(cè)試室在增加外聯(lián)鹽橋與參比電極連接后可實(shí)現(xiàn)不同溫度、不同流速、不同介質(zhì)中的電化學(xué)測(cè)量。變頻磁力泵沒有自吸功能，在滿足密閉的條件下，可采用打開液位排空管上316L球閥實(shí)現(xiàn)磁力泵前端全充滿腐蝕溶液，霍爾流量計(jì)可測(cè)定試驗(yàn)流速。模擬管道內(nèi)腐蝕樣品室單獨(dú)旁支，可在不中斷試驗(yàn)的前提下實(shí)現(xiàn)電化學(xué)的試樣更換。模擬管道內(nèi)腐蝕樣品室采用相互絕緣的方式排布六點(diǎn)方向腐蝕試樣，具備管道內(nèi)腐蝕的特征。
[0021]在電化學(xué)室上方的三個(gè)電極的橡膠塞上增加兩對(duì)不銹鋼板，兩端采用緊固螺栓夾緊固定，可實(shí)現(xiàn)電化學(xué)測(cè)試室的密閉性。其氣體進(jìn)口可與氣體流量計(jì)相連，亦可與混合氣瓶連接實(shí)現(xiàn)不同濃度之要求。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0023]1、本發(fā)明以有機(jī)玻璃，硅膠管為材料以及其他耐蝕輔助裝置，制作簡(jiǎn)單方便，成本低廉，外形美觀，可簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)過程和節(jié)省成本。
[0024]2、本發(fā)明的溶液容器可盛大量溶液，在多個(gè)模擬管道內(nèi)腐蝕樣品室串聯(lián)可同時(shí)實(shí)施多個(gè)試驗(yàn)，采用溶液串聯(lián)可有效減少溶液濃度對(duì)試驗(yàn)的影響，降低試驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差，且在封閉循環(huán)有利于實(shí)現(xiàn)腐蝕溶液的溫度穩(wěn)定，為研究管道內(nèi)腐蝕研究創(chuàng)造了條件。
[0025]3、本發(fā)明的溶液室通過流量計(jì)測(cè)定氣體流量，可以方便控制腐蝕溶液中的濕硫化氫等腐蝕氣氛中的含量，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(jiǎn)單。
[0026]4、本發(fā)明的體積較小，結(jié)合恒溫水浴可較為精確的控制模擬溶液的實(shí)驗(yàn)溫度，可實(shí)現(xiàn)低于75°C，而變頻磁力泵在霍爾流量計(jì)的監(jiān)測(cè)下，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)速度的控制，旁支的電化學(xué)測(cè)試室，在簡(jiǎn)單的外引鹽橋支持下，可容易實(shí)現(xiàn)電化學(xué)快速評(píng)價(jià)和相應(yīng)電化學(xué)數(shù)據(jù)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)過程非常便捷。
【附圖說明】
[0027]圖1為低速管道內(nèi)腐蝕和電化學(xué)測(cè)試的簡(jiǎn)易模擬裝置整體視圖；
[0028]圖2為管道內(nèi)腐蝕試驗(yàn)樣品排布圖；
[0029]圖3為低速管道內(nèi)腐蝕和電化學(xué)測(cè)試的簡(jiǎn)易模擬裝置中電化學(xué)測(cè)試室的A-A剖面圖；
[0030]圖4為低速管道內(nèi)腐蝕和電化學(xué)測(cè)試的簡(jiǎn)易模擬裝置中電化學(xué)測(cè)試室的俯視圖；
[0031]圖5為低速管道內(nèi)腐蝕和電化學(xué)測(cè)試的簡(jiǎn)易模擬裝置中參比電極鹽橋引出裝置圖。
[0032]圖中:1-316L球閥I ;2_放空溶液管路；3_密封螺栓；4_密封墊片；5_水浴鍋；6-腐蝕溶液儲(chǔ)循容器；7_進(jìn)氣管；8_液位排空管；9-316L球閥II ；10-上水管；11_有機(jī)玻璃管；12_出氣管；13_變頻磁力泵；14-316L球閥III ;15_出水管；16_三通；17_316L球閥IV ;18-316L球閥V ；19-電化學(xué)測(cè)試室；20_膠塞；21_不銹鋼板；22_參比電極外引鹽橋；23-回水管；24_連接固定繩；25_鉬電極(對(duì)電極);26_工作電極(測(cè)試樣品);27_霍爾流量計(jì)；28_模擬管道內(nèi)腐蝕樣品室；29_固定螺栓I ;30_試樣片(腐蝕試驗(yàn)樣品)；31_固定螺栓II ;32_瓊脂；33-玻璃旋閥；34-石英玻璃管；35-熱電偶。
【具體實(shí)施方式】
[0033]如圖1-5所示，本發(fā)明低速管道內(nèi)腐蝕和電化學(xué)測(cè)試的簡(jiǎn)易模擬裝置包括腐蝕溶液儲(chǔ)循容器6、模擬管道內(nèi)腐蝕樣品室28和電化學(xué)測(cè)試室19,腐蝕溶液儲(chǔ)循容器6為密閉容器，其上端設(shè)有出水口，有機(jī)玻璃管11通過出水口伸入儲(chǔ)循容器6底部，有機(jī)玻璃管11外接出水管15的一端，出水管15上依次設(shè)置變頻磁力泵13和液位排空管8后通過三通16分成兩個(gè)支路，兩個(gè)支路分別連接模擬管道內(nèi)腐蝕樣品室28和電化學(xué)測(cè)試室19后再通過三通16合并成一路，即回水管23，回水管23上設(shè)有霍爾流量計(jì)27，回水管23的末端伸入腐蝕溶液儲(chǔ)循容器6底部。所述變頻磁力泵13采用四氟或工程塑料磁力泵，磁力泵的出口液位至少低于儲(chǔ)循容器6內(nèi)溶液液面10cm，變頻磁力泵的流速應(yīng)控制在150L/min以內(nèi)。