[發明專利]一種可視化動態腐蝕結垢實時監測實驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202210524416.8
• 申請日: 2022-05-13
• 公開（公告）號: CN115389500A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 白海濤;袁夢瑤;崔星;謝娟;王瑞;王新強
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01D21/02
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 姜海榮

本發明涉及腐蝕監測技術領域，一種可視化動態腐蝕結垢實時監測實驗裝置及方法，實驗裝置包括模擬單元、監測單元和實驗環境調節單元；模擬單元包括平流泵、實驗介質容器、觀察池組件和介質回收容器，監測單元包括具有成像功能的觀測部件、溫度監測部件、壓力監測部件和顯示終端；實驗環境調節單元包括減壓閥、油浴機構一和油浴機構二；實時監測方法利用上述裝置進行實驗，通過平流泵來模擬動態環境，通過油浴機構設定試驗溫度，監測預設環境下待測金屬腐蝕結垢的規律；顯微鏡的成像裝置可以隨時觀察表面的腐蝕結垢狀況；通過模擬不同壓力、溫度及流速下的腐蝕結垢現狀，進而歸納出腐蝕結垢之間的規律，實驗更便于實現，數據真實性和準確性更高。

技術領域

本發明涉及腐蝕監測技術領域，更具體的說是涉及一種用于模擬動態腐蝕結垢的實時監測裝置及方法。

背景技術

金屬作為應用最廣泛的工程技術材料，具有較高的機械強度、可塑性、導熱性、導電性及良好的機械加工成型特性，應用于油氣管道、供水管材、暖通管道、天然氣集輸管網、海底管道等各個方面。其中火力發電廠加熱器、油田采油管線以及高溫高壓蒸汽冷凝水管線等。這些設備長期在高溫100～300℃、高壓15MPa，氣液兩相的復雜環境下運行，碳鋼、不銹鋼等的腐蝕速率增大，腐蝕引起的管道失效問題占很大比例。同時管壁由于腐蝕會變的又薄又脆，很容易發生問題，造成巨大的經濟損失、資源和能源的浪費。因此，通過運用科學技術，經濟而又安全地防止和控制腐蝕具有十分重要的現實意義。

國內外一些學者通過實驗研究了流動條件下金屬加速腐蝕的特性。例如：1、應用噴管射流實驗裝置研究了X5鋼流動加速腐蝕特性；2、使用自行設計的單相沖蝕實驗裝片模擬加氫空氣冷卻器管道系統的工況條件，對20#鋼流動加速腐蝕的臨界特性進行了實驗研究；3、通過實驗研究了流速流態、攻角以及顆粒性質等流體力學因素對沖刷腐蝕的影響機制。

以上研究通過不同的實驗手段對不同工況條件下的流動加速腐蝕特性進行了研究，主要集中在沖刷腐蝕領域。

目前，主要采用腐蝕電化學法、失重法和表面輪廓分析法評價結垢對腐蝕的影響，失重法有靜態腐蝕掛片法和旋轉動態腐蝕掛片法等等，通過計算腐蝕掛片的增重，計算腐蝕速率，得到溶液對材料的結垢情況。采用掃描電鏡、原子力顯微鏡等儀器觀察腐蝕結垢產物的微觀形貌，采用能譜儀和X-衍射儀分析腐蝕結垢產物的組成。

然而，以上方法都是采用單一功能的儀器來開展實驗，只能粗略的了解金屬表面的腐蝕結垢情況，不能直觀的觀察到腐蝕和結垢相互作用過程，也無法真實可靠的模擬地層水溶液流動狀態下對管道的腐蝕結垢狀況變化規律。

因此，如何提供一種可以在流動狀態下可以實時監測掛片表面的腐蝕結垢現狀的裝置是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提供一種可視化動態腐蝕結垢實時監測實驗裝置，以至少在一定程度上解決現有技術中的上述技術問題之一。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種可視化動態腐蝕結垢實時監測實驗裝置，包括模擬單元、監測單元和實驗環境調節單元；

所述模擬單元包括平流泵、實驗介質容器、觀察池組件和介質回收容器，所述平流泵與所述實驗介質容器連接，能夠控制腐蝕介質的流速，所述觀察池組件內具有用于放置樣品的實驗腔和能夠觀測實驗腔內部情況的透明觀測區，實驗腔通過管路分別連通所述實驗介質容器和所述介質回收容器；

所述監測單元包括具有成像功能的觀測部件、溫度監測部件、壓力監測部件和顯示終端；所述觀測部件的觀察口與透明觀察區對應，所述溫度監測部件和所述壓力監測部件設置在實驗腔內所述，觀測部件的成像機構、所述溫度監測部件和所述壓力監測部件分別與所述顯示終端電連接；

所述實驗環境調節單元包括減壓閥、油浴機構一和油浴機構二；所述減壓閥設置在所述實驗腔與所述介質回收容器之間的管路上，所述油浴機構一和所述油浴機構二分別為腐蝕介質和實驗腔供熱。