[發明專利]海底管道全浸沒加速腐蝕壓潰裝置及方法

有效

• 申請號: 202110789746.5
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113358553B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 謝鵬;劉仕城
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02;G01N3/02;G01N3/12
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 胡楓;曹萬菊

1.一種基于海底管道全浸沒加速腐蝕壓潰裝置的海底管道全浸沒加速腐蝕壓潰方法，其特征在于，

海底管道全浸沒加速腐蝕壓潰裝置具體包括：

采用先腐蝕再加壓的方式，包括全浸沒加速腐蝕模擬區及深海壓力倉加壓區，所述全浸沒加速腐蝕模擬區用于將管道試件置于海水全浸沒條件下進行加速腐蝕，所述深海壓力倉加壓區用于將加速腐蝕后的管道試件置于高壓中進行加壓；

所述全浸沒加速腐蝕模擬區包括電化學工作站、電解試驗池、溶液濃度控制機構、管道試件放置機構及電極組，所述電解試驗池用于放置腐蝕介質，所述溶液濃度控制機構與所述電解試驗池連接并用于調節所述電解試驗池內腐蝕介質的濃度，所述管道試件放置機構設于所述電解試驗池內并用于放置管道試件，所述電極組設于所述電解試驗池內，所述電極組包括輔助電極、參比電極、特制電極及工作電極，所述特制電極與所述工作電極及管道試件連接，所述輔助電極與管道試件之間設有間距，所述電化學工作站與所述輔助電極、參比電極及特制電極連接并用于向所述電解試驗池提供腐蝕電流；

所述輔助電極為貼附于所述電解試驗池內壁的輔助板，所述輔助電極與貼附的電解試驗池內壁之間設有電極接頭，所述輔助電極通過所述電極接頭與所述電化學工作站連接；

所述特制電極包括第一電極棒、電極板及第二電極棒組，所述電極板的一面與第一電極棒連接，另一面與所述第二電極棒組連接；

所述第二電極棒組包括呈圓環分布的多個第二電極棒，所述圓環的直徑與所述管道試件的直徑相匹配，以使所述管道試件的端部嵌于所述圓環內，所述管道試件的端部與所述電極板之間設有間距；

所述深海壓力倉加壓區包括壓力艙、試件裝填機構、壓力控制機構及水下視頻監控機構，所述壓力艙用于放置所述管道試件，所述試件裝填機構用于將所述管道試件移近或移出所述壓力艙，所述壓力控制機構與所述壓力艙連接并用于調節所述壓力艙內的壓力以為所述管道試件提供深海壓力環境，所述水下視頻監控機構與所述壓力艙連接并用于實時監測所述壓力艙內的管道試件的實時狀況；

所述方法具體包括：

將所述管道試件放置于全浸沒加速腐蝕模擬區內，進行海底管道全浸沒加速腐蝕模擬測試；

將經海底管道全浸沒加速腐蝕模擬測試后的管道試件放置于深海壓力倉加壓區內，進行海底管道全浸沒深海加壓模擬測試；

所述將管道試件放置于全浸沒加速腐蝕模擬區內，進行海底管道全浸沒加速腐蝕模擬測試的步驟包括：

采集管道試件的初始重量、初始表面形狀及初始壁厚；

將所述管道試件放置于管道試件放置機構上并使所述管道試件與輔助電極之間留有間距，密封所述管道試件的兩端并將所述管道試件的一端與特制電極連接；

將電化學工作站與所述輔助電極、參比電極及特制電極連接，并將所述特制電極與工作電極連接；

向電解試驗池內添加腐蝕介質，直至所述腐蝕介質完全浸沒所述管道試件，并將所述參比電極放入腐蝕介質內；

接通所述電化學工作站電源，通過溶液濃度控制機構實時調節所述電解試驗池內腐蝕介質的濃度；

根據預設時間及預設電流對管道試件進行腐蝕，并實時采集電化學工作站的時間信息及電流信息；

腐蝕完成后，切斷所述電化學工作站電源，并斷開所述電化學工作站與所述輔助電極、參比電極及特制電極的連接，利用所述溶液濃度控制機構將所述電解試驗池中的腐蝕介質全部排出，擦干并密封保存所述管道試件；

測量時，拆除所述管道試件的密封并去除所述管道試件表面的附著物；

采集所述管道試件的最終壁厚、最終表面形狀及最終重量；

根據所述初始表面形狀及最終表面形狀，構建所述管道試件的腐蝕3D模型圖，

根據所述初始重量及最終重量計算管道試件的損失質量，

根據所述初始壁厚及最終壁厚計算管道試件的損失壁厚，

根據所述時間信息及電流信息計算管道試件的理論損失質量△m’，其中，，A為金屬原子量，I為電流信息，S為管道試件外表面積，n為金屬失電子數，ρ為金屬密度，t為時間信息。

2.如權利要求1所述的海底管道全浸沒加速腐蝕壓潰方法，其特征在于，所述第一電極棒的一端與所述電化學工作站連接并伸出所述電解試驗池的腐蝕介質外，另一端與電極板連接并浸入所述電解試驗池的腐蝕介質內，所述第一電極棒的外壁設有防腐蝕層。