[發明專利]一種天然氣摻氫輸送管線鋼多因素耦合失效下的原位測試裝置

在審

• 申請號: 202210789502.1
• 申請日: 2022-07-06
• 公開（公告）號: CN115165566A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 趙杰;張烘瑋;李敬法;宇波;宋啟明
• 申請（專利權）人: 北京石油化工學院
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/56;G01N17/02;G01N27/48
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;陳亮

本發明公開了一種天然氣摻氫輸送管線鋼多因素耦合失效下的原位測試裝置，施加載荷裝置位于中間，滲氫室兼腐蝕室和測氫室分布在兩側；施加載荷裝置包括壓力表、螺母、墊片、上夾具、試樣、下夾具、底座、恒位移加載拉伸環、工作電極柱；滲氫室兼腐蝕室包括壓力表、螺栓、對電極、參比電極、進氣口、上層密封蓋、螺母、排氣口、進液口、長螺絲、排液口、濾紙液膜、雙層密封圈、下層滲氫兼腐蝕腔；測氫室包括壓力表、螺栓、對電極、參比電極、上層密封蓋、螺母、雙層密封圈、排液口、下層測氫腔、進液口。該裝置結構簡單、實用性強、能夠集電化學腐蝕模擬原始缺陷、高壓氣相滲氫模擬摻氫輸送、原位液相測試氫濃度、原位施加外載荷于一體。

技術領域

本發明涉及天然氣管道輸送系統技術領域，尤其涉及一種天然氣摻氫輸送管線鋼多因素耦合失效下的原位測試裝置。

背景技術

通過大規模風/光發電制氫，并將氫以一定比例摻入天然氣，利用現有的天然氣管道進行輸送，是當前眾多國家都在重點研究和推廣的一種方式。然而利用現有的天然氣管輸系統摻氫輸送還存在相當突出的材料相容性問題，天然氣管道受輸送壓力、介質腐蝕性、摻氫比例等諸多因素的影響，在多因素耦合失效原位測試方面還存在一些不足，具體來說：

(1)現有研究對單獨腐蝕和單獨氫脆的研究較多，對腐蝕和氫脆耦合的研究方法目前采用以先腐蝕后氫脆的分步驟方法開展為主，這種分步驟的測試方法未能還原出腐蝕和氫脆同時發生的工作環境；

(2)由于需要將樣品分步驟測試，在不同測試設備的轉移和安裝時間較長，導致滲入的氫逃逸，也會使滲氫濃度測試偏離真實值；

(3)由于液相的電化學滲氫技術與摻氫輸送的氣相滲氫滲入的原理不同，故采用液相模擬氫滲入的方法會使腐蝕測試偏離真實值。

發明內容

本發明的目的是提供一種天然氣摻氫輸送管線鋼多因素耦合失效下的原位測試裝置，該裝置結構簡單、實用性強、能夠集電化學腐蝕模擬原始缺陷、高壓氣相滲氫模擬摻氫輸送、原位液相測試氫濃度、原位施加外載荷于一體，彌補現有研究采用單因素、分步驟測試帶來的偏離工程實際和測試精度偏低的缺陷。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種天然氣摻氫輸送管線鋼多因素耦合失效下的原位測試裝置，所述裝置包括施加載荷裝置、滲氫室兼腐蝕室、測氫室，其中：

所述施加載荷裝置位于中間，滲氫室兼腐蝕室和測氫室分布在兩側；

所述施加載荷裝置具體包括壓力表、螺母、墊片、上夾具、試樣、下夾具、底座、恒位移加載拉伸環、工作電極柱，其中：

壓力表與底座的上桿連接；螺母、墊片與上夾具螺紋連接；上夾具和下夾具均與恒位移加載拉伸環螺紋連接；恒位移加載拉伸環與底座螺紋連接；

所述滲氫室兼腐蝕室具體包括壓力表、螺栓、對電極、參比電極、進氣口、上層密封蓋、螺母、排氣口、進液口、長螺絲、排液口、濾紙液膜、雙層密封圈、下層滲氫兼腐蝕腔，其中：

壓力表與上層密封蓋連接；上層密封蓋與下層滲氫兼腐蝕腔螺栓連接；對電極和參比電極與上層密封蓋連接，且對電極和參比電極外接恒電流儀；濾紙液膜貼附于試樣上，位于下層滲氫兼腐蝕腔的小凸臺處；進氣口外接高壓氣態氫氣瓶；下層滲氫兼腐蝕腔內灌入腐蝕液，腐蝕液面低于濾紙液膜，通過濾紙液膜將腐蝕液滲入試樣的表面，以實現雜質引起的管線鋼電化學腐蝕；

所述測氫室具體包括壓力表、螺栓、對電極、參比電極、上層密封蓋、螺母、雙層密封圈、排液口、下層測氫腔、進液口，其中：

壓力表與上層密封蓋連接；上層密封蓋與下層測氫腔螺栓連接；通過進液口添加電解液；對電極和參比電極與上層密封蓋連接，且對電極和參比電極外接恒電位儀，以實現原位氫濃度測試。