[發(fā)明專利]酸性介質(zhì)輸送管道焊縫及母材腐蝕模擬試驗裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110217628.3
• 申請日: 2011-08-01
• 公開（公告）號: CN102305761A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設計）人: 劉武;谷雪琴;豐曉紅;徐源
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 徐宏

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種以試驗環(huán)道為主的動態(tài)腐蝕模擬試驗裝置及方法，用于模擬在管道輸送條件下高酸性天然氣中酸性介質(zhì)H₂S、CO₂和Cl^-在單一或聯(lián)合作用下對管道母材和焊縫的腐蝕狀況。

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背景技術(shù)

近年來，隨著氣田勘探開發(fā)的不斷發(fā)展，在我國新投入開發(fā)的氣田中，出現(xiàn)了異常高溫、高壓、硫化氫和二氧化碳含量極高的氣田，其中工況、介質(zhì)條件相差很大，有的介質(zhì)腐蝕條件十分苛刻，Cl^-含量高達1.0×10⁵mg/L，并出現(xiàn)了CO₂、H₂S、Cl^-混合性氣田。H₂S、CO₂對鋼材具有應力腐蝕開裂和電化學腐蝕影響，是造成管道內(nèi)腐蝕的主要因素。而在H₂S和CO₂共存的條件下，Cl^-含量越高，材質(zhì)的腐蝕速率越大。為了高效、安全、科學、環(huán)保地進行不同類型的酸性氣田開發(fā)，需要在地面集輸工藝、設備材料選擇、焊接工藝、防腐工藝等方面進行大量的理論研究和試驗驗證。

高含硫集輸管線內(nèi)腐蝕情況，盡管國內(nèi)、外學者已進行了較多的理論研究，但是腐蝕機理、主導腐蝕的因素、管道防腐設計規(guī)則等還沒有形成統(tǒng)一認識，在選材研究方面也沒有現(xiàn)成的試驗標準和方法。在復雜腐蝕環(huán)境下，特別是多介質(zhì)聯(lián)合腐蝕作用下的輸氣管線選材變得極為困難，國內(nèi)有成熟使用經(jīng)驗的管材品種規(guī)格少，高含硫設備、管件制造能力差，難以應用于高含硫氣體，實際用材比較混亂，腐蝕問題日益突出，成為潛在的安全事故隱患。

由于傳統(tǒng)靜態(tài)掛片的方法與旋轉(zhuǎn)高壓釜中進行實驗的方法無法模擬腐蝕介質(zhì)在管道中的真實流動狀態(tài)，目前應用廣泛的動態(tài)模擬裝置是管流法，管流裝置建立和運行費用高，但實驗結(jié)果接近實際工況條件，有很強的實用價值。經(jīng)對國內(nèi)外各研究機構(gòu)和高校的調(diào)研及檢索，用于腐蝕模擬試驗的動態(tài)管流試驗裝置主要有：

Ⅰ.申請?zhí)枮?00710016705.2的發(fā)明專利涉及一種腐蝕室內(nèi)動態(tài)模擬試驗裝置。主要由管路系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、耐腐蝕循環(huán)泵、耐腐蝕儲罐及控制閥組成。管路系統(tǒng)由PPR、PVC和有機玻璃管組成，內(nèi)徑分別為Φ65mm和Φ100mm，可同時實現(xiàn)兩個流速的腐蝕試驗，并可在線觀測腐蝕介質(zhì)的流動狀態(tài)和腐蝕掛片的狀態(tài)。該裝置適用于油田采出水在腐蝕室內(nèi)的腐蝕模擬。

Ⅱ.申請?zhí)枮?2283947.X的實用新型公開了一種油田集輸系統(tǒng)三相流多速腐蝕模擬測試裝置。由混合罐、氣液分離罐、混輸泵、氣液混合器、腐蝕測試管、氣體緩沖罐、高壓氣瓶組成，腐蝕測試管上裝有腐蝕掛片，用來模擬油田集輸系統(tǒng)油、氣、水三相介質(zhì)的流動狀態(tài)。文獻沒有給出實用新型的具體參數(shù)。

Ⅲ.申請?zhí)枮?00720107705.9的實用新型公開了一種環(huán)道式多相流沖蝕試驗裝置。其中包括氣、油、水三相分離罐及三相的管道循環(huán)系統(tǒng)。該裝置可以模擬三通、彎管、大小頭、襯管等實際管道配件的沖蝕案例。

Ⅳ.中國石油工程設計有限公司西南分公司設計的在線撬裝動態(tài)腐蝕實驗裝置（杜磊，張春燕，楊朔等.天東5-1在線撬裝動態(tài)腐蝕試驗裝置的開發(fā)和應用.2009年全國石油和化學工業(yè)腐蝕與防護技術(shù)論壇論文集.148~153頁）。試驗裝置建于重慶氣礦龍門氣田的高酸性氣井天東5-1井場。由兩套撬裝裝置組成，分別為井下腐蝕環(huán)境及模擬水合物產(chǎn)生條件的PN35MPa/PN16MPa撬裝試驗裝置和模擬地面集輸腐蝕系統(tǒng)腐蝕環(huán)境的PN16MPa/PN10MPa撬裝試驗裝置組成，并設置了化學藥劑加注系統(tǒng)、儀表、供配電、電加熱等輔助系統(tǒng)。利用該裝置可以進行高酸性環(huán)境下的腐蝕行為研究、材料評價、緩蝕劑評選以及腐蝕監(jiān)測試驗。

Ⅴ.文獻“N80鋼在模擬流動介質(zhì)中的腐蝕行為研究”（石油與天然氣化工.2001,30（3）.）中提到的循環(huán)流動腐蝕試驗裝置。該裝置由介質(zhì)驅(qū)動循環(huán)系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和腐蝕測試系統(tǒng)三部分組成。腐蝕測試管段的流速在0.5~5.29?m/s內(nèi)連續(xù)可調(diào)；整個體系的溫度在32~90℃內(nèi)連續(xù)可調(diào)。該裝置可以用來模擬采油管及輸油管在介質(zhì)不同溫度或流速下的腐蝕狀況。

Ⅵ.文獻“碳鋼在流動氯化鈉溶液中的磨損腐蝕行為”（北京化工大學學報.2001,28（2）.）中進行碳鋼在模擬海水中的腐蝕試驗所用的管流模擬裝置。流速在0~20.0?m/s?內(nèi)連續(xù)可調(diào)，?流動介質(zhì)溫度在20~80℃可控。該裝置主要用來模擬管材在流動溶液中的磨損腐蝕行為。