[發明專利]一種應力耦合作用下的微生物腐蝕電化學測試裝置

在審

• 申請號: 202011621112.0
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN114689495A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 李世瀚;李明;趙巍;王曉霖;李遵照;崔凱燕
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02;G01N3/20;G01N3/04;C12M1/34;C12M1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種應力耦合作用下的微生物腐蝕電化學測試裝置。所述裝置包括電化學工作站、彎曲加載夾具、腐蝕反應池和恒溫箱；腐蝕反應池呈“凹”字型，倒“凹”字形開口的端面上開孔，開孔處安裝有墊片，墊片的中間開孔；彎曲加載夾具固定于開口上端面上；彎曲加載夾具包括加載支架、加載桿和位于加載支架內部且可上下移動的加載模塊；加載支架上部支腳的內側固定至少一對滾軸，加載模塊上端面設置一個或多個凹槽及可容納于凹槽內的滾軸。本發明的測試裝置可以保證試驗數據的準確性，且具有拆卸方便、設計簡單和體積小的優點。

技術領域

本發明涉及一種金屬材料微生物腐蝕的電化學測試裝置，具體涉及一種可以實現彎曲應力和微生物腐蝕環境共同作用下進行試樣耐腐蝕性能測試的裝置。

背景技術

酸性油氣田中含有大量的H₂S、CO₂等腐蝕性介質，導致地面集輸管線系統的腐蝕問題十分嚴重。此外，國內許多油氣田的集輸管線還面臨著嚴重的微生物腐蝕（Microbiologically Influenced Corrosion, MIC）危害，由于腐蝕穿孔引起的集輸管線失效而導致泄露、甚至爆炸等事故時有發生。油氣集輸系統中存在的多種微生物群落中，數量最多、危害最大的當屬硫酸鹽還原菌（Sulfate Reducing Bacteria, SRB），在美國油井的生產中，由硫酸鹽還原菌造成的腐蝕達到77%以上，在硫酸鹽還原菌的協同作用下，鋼的腐蝕速率可增加15倍左右。

管線在服役過程中，除了受到腐蝕介質和微生物的危害外，應力作用也對管線的安全運行有重要的影響。特別是當管道發生局部彎曲變形時，更是成為其安全運行的薄弱環節，容易發生腐蝕破壞。由此，研究含腐蝕介質中應力和微生物共同作用對金屬腐蝕行為的影響十分重要。但是，目前現有的電化學腐蝕測試裝置罕有能夠測量試樣在含腐蝕介質的應力和微生物共同作用下的耐蝕性能。

如公開號CN107727564-《流動體系下金屬微生物腐蝕的電化學測試裝置》，是使微生物在金屬表面聚集生長，對流動體系下金屬材料的微生物腐蝕進行實時電化學測量；CN109507263-《微生物對接地金屬材料的腐蝕試驗系統》，公開了一種微生物對接地金屬材料的腐蝕測試的試驗系統；CN104458559-《應力-電化學腐蝕測試置》，是利用重物提供恒定拉力，研究不同溫度下厭氧菌存在時的應力腐蝕情況；CN102590298-《利用電化學手段測試抗菌不銹鋼耐微生物腐蝕性能的方法》，具體介紹了為一種利用電化學手段測試抗菌不銹鋼耐微生物腐蝕性能的方法。此外，現有測試裝置方法還存在諸多局限性：不便于拆卸和多次測量；試樣工作面積手動密封方式處理，工作面積不精確，平行度差；裝置的設計復雜，體積大，不易于攜帶。

發明內容

為了克服現有微生物腐蝕測試裝置無法同時耦合腐蝕介質下的彎應力作用、裝置設計復雜、試樣工作面積不精確、不易于拆卸的不足，本發明提供了一種含腐蝕介質和彎應力作用下微生物腐蝕電化學測試裝置。該裝置能夠實現試樣在彎曲應力作用下微生物腐蝕性能的測試，并且結構簡單、試樣工作面積確定、易攜帶和拆卸。

本發明所采用的技術方案為：

一種應力耦合作用下的微生物腐蝕電化學測試裝置，所述裝置包括電化學工作站、彎曲加載夾具、腐蝕反應池和恒溫箱；

所述的腐蝕反應池呈倒“凹”字型，所述倒“凹”字形開口的表面（端面）固定安裝彎曲加載夾具；同時，倒凹字形開口的上表面開孔；開孔處安裝有密封絕緣軟墊片，密封絕緣軟墊片的中間開孔，且形狀尺寸與腐蝕反應池的開孔區域匹配；

所述的彎曲加載夾具包括加載支架、加載桿和位于加載支架內部、且可上下移動的加載模塊；其中，

——所述的加載支架內部中空且上部敞口；上部敞口處相對的兩側具有向內相向凸出的支腳，所述支腳內側端面（即遠離反應池開孔的端面）固定至少一對對稱設置的滾軸；

——所述加載模塊與開孔相對的端面開有至少一條或若干對稱設置的凹槽，所述凹槽包括可容納于其中的滾軸；

——所述加載模塊與加載桿連接，且加載模塊隨加載桿的動作僅可產生上下移動（而不產生水平位移）。