[發(fā)明專利]一種金屬材料硫化氫腐蝕實(shí)驗(yàn)裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210041754.6
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN114441428A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙會(huì)軍;凌翔;呂孝飛;張禹;于鵬飛;周昊;周寧;李恩田
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N17/00
• 分類號(hào): G01N17/00
• 代理公司: 常州市英諾創(chuàng)信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王美華

本發(fā)明涉及一種金屬材料硫化氫腐蝕實(shí)驗(yàn)裝置，具有反應(yīng)釜，所述的反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有將反應(yīng)釜的內(nèi)腔分隔為實(shí)驗(yàn)腔和反應(yīng)腔的環(huán)形隔板，實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)安裝有試樣支架，試樣支架上通過掛臂懸掛有金屬掛片；反應(yīng)腔中放入硫化鐵，通過加劑管加入稀硫酸，利用稀硫酸和硫化鐵反應(yīng)生成硫化氫，不僅可以在完全密閉狀態(tài)生成硫化氫，而且可以通過控制加入的試劑量來控制反應(yīng)釜內(nèi)的硫化氫分壓，再通過氣瓶加入二氧化碳和氮?dú)猓梢阅M高溫高壓下條件下，硫化氫和二氧化碳對(duì)鋼材的腐蝕，從而研究不同溫度、不同壓力、不同硫化氫和二氧化碳濃度下各種金屬材質(zhì)的腐蝕機(jī)理，預(yù)測管道的內(nèi)腐蝕情況和腐蝕速率，提高室內(nèi)進(jìn)行硫化氫腐蝕實(shí)驗(yàn)的安全性和可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及腐蝕試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種金屬材料硫化氫腐蝕實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

隨著含大量H₂S和CO₂氣體的氣田開采，金屬管道腐蝕問題越來越受到人們的關(guān)注。H₂S的存在除了會(huì)引起嚴(yán)重的局部腐蝕外，還會(huì)引起管道和管道的氫致開裂(HIC)和硫化物應(yīng)力腐蝕開裂(SSCC)，一旦管道因H₂S/CO₂腐蝕而失效，將造成災(zāi)難性事故和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，H₂S/CO₂環(huán)境下管道的腐蝕對(duì)油氣開采的安全構(gòu)成了極大的威脅。

目前對(duì)CO₂/H₂S共存環(huán)境下的腐蝕行為多有研究，然而，由于此類腐蝕的影響因素眾多，腐蝕機(jī)理復(fù)雜，尚未得出一致的結(jié)論，未形成完善的理論體系。同時(shí)，因?yàn)榱蚧瘹涫莿《練怏w，所以一般的實(shí)驗(yàn)室是禁止進(jìn)行此種試驗(yàn)的，這不利于CO₂/H₂S共存環(huán)境下腐蝕理論的發(fā)展。現(xiàn)有的硫化氫腐蝕實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)中，一般都是將外部的硫化氫氣體導(dǎo)入盛有實(shí)驗(yàn)溶液的反應(yīng)室中，直至在反應(yīng)室中形成硫化氫飽和溶液，模擬一個(gè)濕硫化氫環(huán)境，使試驗(yàn)結(jié)果接近金屬材料的實(shí)際作業(yè)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)過程中通過改變反應(yīng)釜中的實(shí)驗(yàn)溶液、通入硫化氫氣體的濃度及控制反應(yīng)釜中的溫度，模擬不同外界環(huán)境條件下金屬腐蝕的情況，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確與有效。

但該結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)裝置，由于硫化氫氣體是從外部的氣瓶中通過管道導(dǎo)入的，因此存在著硫化氫氣體泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)造成環(huán)境的嚴(yán)重污染，同時(shí)在硫化氫分壓較低時(shí)不容易控制注入的壓力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中之不足，本發(fā)明提供一種安全可靠、無泄漏風(fēng)險(xiǎn)、方便控制氣體壓力的金屬材料硫化氫腐蝕實(shí)驗(yàn)裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種金屬材料硫化氫腐蝕實(shí)驗(yàn)裝置，具有反應(yīng)釜和密封安裝在反應(yīng)釜上端的釜蓋，所述的反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有環(huán)形隔板，所述環(huán)形隔板將反應(yīng)釜的內(nèi)腔分隔為實(shí)驗(yàn)腔和反應(yīng)腔。

所述實(shí)驗(yàn)腔：位于環(huán)形隔板內(nèi)圈內(nèi)用于金屬材料的腐蝕實(shí)驗(yàn)，所述實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)安裝有試樣支架，試樣支架上通過掛臂懸掛有金屬掛片。

所述反應(yīng)腔：位于環(huán)形隔板外圈用于化學(xué)反應(yīng)生成硫化氫氣體，反應(yīng)釜側(cè)壁安裝有可向反應(yīng)腔內(nèi)通入稀硫酸與硫化鐵反應(yīng)生成硫化氫氣體的加劑管。

所述實(shí)驗(yàn)腔所在的反應(yīng)釜內(nèi)底面設(shè)有加熱反應(yīng)釜內(nèi)部溫度的電阻加熱器，反應(yīng)釜管路連接有可向反應(yīng)釜內(nèi)充入二氧化碳?xì)怏w的二氧化碳?xì)馄俊⒊淙氲獨(dú)獾牡獨(dú)馄俊?/p>

為保持反應(yīng)釜內(nèi)部溫度與實(shí)驗(yàn)要求相符合，所述的反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有保溫層，保溫層與反應(yīng)釜內(nèi)壁之間設(shè)有冷卻水夾套，反應(yīng)釜的側(cè)壁上安裝有向冷卻水夾套內(nèi)通入冷卻水的進(jìn)水管、排出冷卻水夾套內(nèi)冷卻水的排水管。

優(yōu)選地，所述的試樣支架上設(shè)有三層掛臂，相鄰的上下掛臂之間互相垂直，每層的掛臂上懸掛有四個(gè)金屬掛片。

所述的試樣支架底部設(shè)有磁力旋轉(zhuǎn)盤，磁力旋轉(zhuǎn)盤可調(diào)速，用于帶動(dòng)試樣支架旋轉(zhuǎn)，使金屬掛片與氣體充分接觸。所述磁力旋轉(zhuǎn)盤通過外部磁力驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，避免了轉(zhuǎn)動(dòng)軸動(dòng)密封泄漏風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)轉(zhuǎn)速可調(diào)，金屬掛片隨試樣支架旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的切向速度可模擬不同氣體流速。