[發明專利]全尺寸海洋油氣管道應力腐蝕實驗方法

有效

• 申請號: 201710251624.4
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN106950167B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 余建星;郭帥;余楊;陳達興;李響;齊凱;薛陸豐
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00;G01N3/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種全尺寸海洋油氣管道應力腐蝕實驗方法，所采用的實驗裝置包括：軸向載荷加載裝置，扭轉載荷加載裝置，彎曲載荷加載裝置，兩個腐蝕實驗水箱(10,13)和管道固定裝置和外壁18，實驗方法如下：配制出實驗水樣和對照水樣；控制溫度和濕度；將應變片的連接數據線連接到應變測量儀器上，控制實驗箱和對照箱中氧氣的濃度；根據實驗要求，施加軸向載荷、扭轉載荷、彎曲載荷或復雜載荷；通過應力測量儀器讀出應變數值，計算應力值；通過控制實驗箱和對照箱的包括氧氣濃度在內的變量的方法研究單一變量對于實驗管道的影響。

技術領域

本發明涉及一種模擬海洋工程管道在復雜載荷條件下腐蝕過程的實驗方法。

背景技術

在海洋油氣開采系統中，油氣輸送管道等水下結構在海洋油氣總投資中占有相當大的比例，尤其是深海開發中油田遠離陸地，輸送系統所占的投資比例會更高，如墨西哥灣Canyon Express氣田水深為2225米，管線長達100千米；我國南海的荔灣3-1氣田水深為1480米，擬采用多個深水管匯，將匯集的天然氣通過75千米長的管線輸送到淺水區中心平臺進行加工處理等等。因此，管道是海洋油氣開發過程中關鍵構件。在海洋油氣管道失效的多種缺陷中，腐蝕是海洋油氣管道失效的主要誘因，新的管線的設計和已經服役多年的管道的校核都需要對其腐蝕情況進行充分的評估和預測。其中，應力腐蝕(SCC)是最主要的誘因之一，約占腐蝕失效事件的40％～60％；此外，管道所處海洋環境的溫度、pH值、含氧量等等因素，也會對管道的腐蝕造成嚴重的影響。海洋油氣管道產生應力腐蝕的原因主要是海底地形變化引起的管道懸跨、彎曲，海流沖刷以及輸送介質的溫度變化引起的管道膨脹等等。溫度、PH值、含氧量的變化多是海洋環境和管內運輸介質共同作用導致的。

當前國內外針對海洋油氣管道的腐蝕實驗測試方法多為實驗室內進行的縮尺比加速實驗方法，并且可施加的載荷種類比較單一。同時，對于施加彎矩載荷，并且是針對全尺寸海洋油氣管道的實驗測試方法幾乎沒有。在施加載荷的同時，能夠進行溫度、PH值、含氧量變化的全尺寸海洋油氣管道實驗方法也是十分重要的。因此，有必要設計一套在相關實驗設備的配合下，模擬載荷情況變化，海洋溶液參數變化對于海洋油氣管道性能影響的實驗方法。目前已有方法的不足之處主要有：

1.大部分是針對縮尺比管道的實驗測試方法，很少有針對全尺寸管道的實驗方法，如申請號為CN101226135A、CN10 5136596A等等，都是通過縮尺比的管道試件或者材料研究腐蝕特性。

2.實驗中施加的載荷種類局限，尤其是彎矩載荷的施加功能欠缺，如申請號為CN105136596A只能測量恒位移載荷的加載情況，申請號CN201610030544.1、CN201510296350.1描述的實驗方法，僅能加載拉應力等等。。

發明內容：

本發明的目的就是在充分考慮海底管道的實際環境基礎上，提供一種海洋工程管道的實驗方法。該方法需要采集真實的海水，并通過控制海水不同的溫度、pH值、含氧量等參數盡量模擬真實的海洋環境，在外加載荷方面，該裝置增加了彎矩載荷的施加模塊，可以實現拉壓應力、扭轉應力和彎矩的單獨作用和聯合作用，通過選擇恒載荷法和恒位移法的不同加載方式，研究海洋工程管道在海洋環境中受復雜載荷作用下的腐蝕變化情況，采用全尺寸模擬設備，彌補實驗室縮比尺加速腐蝕實驗的不足，實驗結果更接近實際情況。本發明的技術方案如下：

一種全尺寸海洋油氣管道應力腐蝕實驗方法，用于對實驗管道8進行腐蝕模擬實驗，所采用的全尺寸海洋油氣管道應力腐蝕實驗設備包括：軸向載荷加載裝置，扭轉載荷加載裝置，彎曲載荷加載裝置，兩個腐蝕實驗水箱(10,13)和管道固定裝置和外壁18，其中，

兩個腐蝕實驗水箱(10,13)與實驗管道(8)的不同部位分別密封連接，并分別連通有氧氣柔性管(9,12)，用來控制腐蝕溶液的氧氣濃度；在實驗管道8的位于兩個腐蝕實驗水箱10，13的管道區段表面粘貼有應變片；