[發明專利]一種模擬連續工況作業的腐蝕實驗裝置及測試方法

有效

• 申請號: 201710659106.6
• 申請日: 2017-08-04
• 公開（公告）號: CN107421878B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 張智;桑鵬飛;李晶;周澤宇;丁劍;張乃艷;鐘顯康;扈俊穎;曾德智;侯鐸;施太和
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02
• 代理公司: 51241 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 曹少華

1.一種模擬連續工況作業的腐蝕實驗裝置，其特征在于包括：腐蝕測試單元(1)、介質驅替單元(2)、溫壓控制單元(3)和廢液回收單元(4)；

所述介質驅替單元(2)由氣瓶組(2-1)、增壓泵(2-2)、單向控制閥(2-3)、三通閥(2-4)、單流閥(2-5)組成，所述氣瓶組(2-1)由H₂S儲氣瓶、CO₂儲氣瓶和N₂儲氣瓶組成；H₂S儲氣瓶、CO₂儲氣瓶和N₂儲氣瓶通過三通閥與增壓泵(2-2)相連，增壓泵(2-2)后端連接單向控制閥(2-3)及壓力表，壓力表通過管線連接到腐蝕測試單元(1)上；

所述腐蝕測試單元包括三個反應釜，分別為反應釜一、反應釜二和反應釜三，上述反應釜結構相同，都由腐蝕反應釜單元、動力攪拌單元、試片懸掛單元組成；反應釜一、反應釜二、反應釜三設置5-10cm的高度差；

所述腐蝕反應釜單元由釜蓋(1-1)、釜體(1-3)、加熱套(1-4)、進氣閥(1-7)、泄壓閥(1-9)、溫度探針(1-2)組成；

所述釜體(1-3)為一端開口的空心柱狀體，內部用于盛裝實驗介質，開口端由釜蓋(1-1)密封，所述釜蓋(1-1)上部安裝溫度探針(1-2)，下部放置有磁力轉子(1-6)；

所述釜體(1-3)的側壁具有換液通道(1-13)，使得實驗介質在反應釜間進行流動；所述換液通道(1-13)上安裝有換液閥(1-12)及視窗(1-14)，視窗(1-14)用于觀察實驗介質的相態；

所述釜體(1-3)外部設置有加熱套(1-4)，保證釜體內部溫度恒定，波動范圍可控，該釜體(1-3)側面設置有泄壓閥(1-9)，底端設置有進氣閥(1-7)；

所述動力攪拌單元由磁力轉子(1-6)、磁力攪拌器(1-8)、超聲波流量計(1-15)組成；磁力轉子(1-6)由無級變速強磁力攪拌器(1-8)控制轉動，使釜體(1-3)內的液體產生流動，從而模擬掛片試樣在液體流動下的腐蝕情況；

所述試片懸掛單元由掛片試樣(1-11)、試樣架(1-10)、流態阻隔板(1-5)組成；實驗掛片試樣(1-11)固定在試樣架(1-10)上，并將試樣架放置于釜體(1-3)內；

所述溫壓控制單元(3)包括計算機(3-1)、指示燈(3-2)、壓力表(3-3)、溫度顯示器(3-4)、溫度控制表(3-5)、溫壓控制開關(3-6)；其中壓力表(3-3)與壓力傳感器(3-7)相連，溫度顯示器(3-4)與溫控探針(1-2)相連。

2.根據權利要求1所述的一種模擬連續工況作業的腐蝕實驗裝置，其特征在于：所述釜體(1-3)、釜蓋(1-1)、換液通道(1-13)均采用哈氏合金C276加工制造；釜體(1-3)內部的氣密封壓力最高達到70MPa，最高實驗溫度200℃。

3.根據權利要求2所述的一種模擬連續工況作業的腐蝕實驗裝置，其特征在于：所述的溫度探針(1-2)具有數據監測特點，通過與電腦連接控制。

4.根據權利要求3所述的一種模擬連續工況作業的腐蝕實驗裝置，其特征在于：所述磁力轉子(1-6)上設置有刻度線(1-6-1)，通過計算磁力轉子的線速度推算出液體不同位置的流動速度，從而模擬不同流速情況下掛片試樣的腐蝕情況。

5.根據權利要求1至4其中一項所述的一種模擬連續工況作業的腐蝕實驗裝置的腐蝕實驗測試方法，其特征在于包括以下步驟：

第一步，檢查實驗設備的密封性能；

第二步，根據現場工況確定氣相、液相、固相組分，通過釜體容積計算得到實驗條件；

第三步，按照實驗條件，分別在反應釜一、反應釜二、反應釜三安裝試樣；

第四步，開啟通風設備及氣體檢測報警器等防護設備，打開各腐蝕反應釜電源和溫壓控制系統主機；除氧后關閉進氣閥(1-7)，用氮氣進行試壓；然后對釜體(1-3)進行升溫至實驗指定溫度，待溫度達到實際實驗溫度后，將實驗介質通入釜體(1-3)，并按實驗參數設定磁力攪拌器(1-8)轉速；

第五步，達到實驗設定時間后，停止磁力攪拌器(1-8)，關閉腐蝕反應釜電源，將腐蝕反應釜三內的實驗介質排出到廢液池(4)中，打開換液閥(1-12)將反應釜二中的實驗介質通過換液通道(1-13)驅替至反應釜三中，將反應釜一中的實驗介質驅替至反應釜二中，取出反應釜一中的掛片試樣備用；

第六步，執行步驟4相同的操作，再次達到設定時間后，停止磁力攪拌器(1-8)，關閉腐蝕反應釜電源，將腐蝕反應釜三內的實驗介質排出到廢液池(4)中，打開換液閥(1-12)將反應釜二中的實驗介質通過換液通道(1-13)驅替至反應釜三中，取出反應釜二中的掛片試樣備用；

第七步，執行步驟4相同的操作，到設定時間后，停止磁力攪拌器(1-8)，關閉腐蝕反應釜電源，將腐蝕反應釜三內的實驗介質排出到廢液池(4)中，取出反應釜三中的掛片試樣備用；

第八步，清洗反應釜一、二、三取出的掛片試樣并稱重，計算腐蝕速率大小；對不同材質、不同溫度下的耐腐蝕性能進行對比；

第九步，測試試樣表面腐蝕產物膜組分，觀察腐蝕產物膜形貌特征，測定腐蝕產物膜的電化學特性；

第十步，對腐蝕實驗數據進行處理，并對連續工況作業下試樣耐腐蝕性能進行綜合評價。