CN102374965B - 潮湿腐蚀性气体腐蚀的模拟集气管线简易装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及潮湿腐蚀气体腐蚀领域，具体为一种潮湿腐蚀性气体腐蚀的模拟集气管线简易装置，它是能够控制混合气体比例，并能实现常压、≤60℃环境下的潮湿腐蚀性气体腐蚀实验的装置。该装置设有模拟主管道、样品室和气体室，模拟主管道的上方设置样品室，气体室通过管路与模拟主管道连通；模拟主管道两端分别有进气口和排气口，模拟主管道内部偏下设有水气隔板，水气隔板下方为水仓，上方为气仓。模拟主管道贮存实验要求的潮湿腐蚀性气体，样品室夹持样品并使样品工作面和模拟主管道的腐蚀环境接触以模拟腐蚀过程，气体室可使不同种类的气体以一定比例混合后进入模拟主管道中，因而可以模拟多种工业环境的腐蚀过程。
Description
技术领域：
本发明涉及潮湿腐蚀气氛腐蚀领域，具体为一种潮湿腐蚀性气体腐蚀的模拟集气管线简易装置，它是能够控制混合气体比例，并能实现常压、≤0℃环境下的潮湿腐蚀性气体腐蚀实验的装置。
背景技术：
石油天然气仍然是世界工业的主要能源，油气田用材料的性能对油气工业安全运营有至关重要的作用。然而目前开采中的绝大多数油气田均不同程度的存在CO2、H2S等腐蚀性气体，对油气管道、压力容器等设备造成严重的腐蚀，使油气田运营存在重大的安全隐患。因此，研究油气田用材料的腐蚀机理和规律，积累腐蚀数据，为油气田用材料的设计和检测评价提供相关标准具有重大意义。潮湿的腐蚀气氛或腐蚀气体的水溶液均可产生严重的腐蚀，但湿气腐蚀的研究则远不如水溶液那么充分。有些体系如集气管线内壁易形成冷凝水，会产生严重的湿气腐蚀，因此对湿气腐蚀的研究有重要的意义。
实验室进行油气田腐蚀研究一般为加速实验，需要提供一定的腐蚀环境。而进行潮湿气氛腐蚀加速实验需要控制气体混合比例、控制温度参数、模拟管壁水冷凝过程等。实验室内进行高温高压实验都采用高温高压反应釜，但其成本高，安装调试较繁琐，在进行常压、不太高温度的实验时，使用高温高压反应釜无疑将大大增加实验成本和实验工作量。因此，制备常压、不太高温度下的低成本简易装置来进行相关湿气腐蚀实验十分必要。目前国内尚未有此类装置的报道。
发明内容：
本发明目的在于提供一种潮湿腐蚀性气体腐蚀的模拟集气管线简易装置，它是能够实现常压、不太高温度下潮湿腐蚀性气体腐蚀加速实验的低成本简易装置，该装置能够较精确的控制实验温度，控制腐蚀气氛，模拟油气田集输管线腐蚀环境，为研究油气田集气管线系统腐蚀提供条件。
本发明的技术方案是：
一种潮湿腐蚀性气体腐蚀的模拟集气管线简易装置，该装置设有模拟主管道、样品室和气体室，模拟主管道的上方设置样品室，气体室通过管路与模拟主管道连通；模拟主管道两端分别有进气口和排气口，模拟主管道内部偏下设有水气隔板，水气隔板下方为水仓，上方为气仓。
所述的潮湿腐蚀性气体腐蚀的模拟集气管线简易装置，该装置为有机玻璃制成，潮湿腐蚀性气体腐蚀的环境为常压、温度25-60℃。
所述的潮湿腐蚀性气体腐蚀的模拟集气管线简易装置，水气隔板上面开有孔，水气隔板和排气口端面留有间隙。
所述的潮湿腐蚀性气体腐蚀的模拟集气管线简易装置，样品室为高出模拟主管道管顶的长方形平台，平台两端设有温度计插孔，平台中间开有冷却水槽，冷却水槽下方开有样品槽，平台上面设有密封仓盖。
所述的潮湿腐蚀性气体腐蚀的模拟集气管线简易装置，样品槽设在样品室下方与模拟主管道相接处，样品槽上设有搭载样品的台阶。
所述的潮湿腐蚀性气体腐蚀的模拟集气管线简易装置，冷却水槽内插装通入冷却水的冷却水仓，冷却水仓与样品槽内的样品上表面接触。
所述的潮湿腐蚀性气体腐蚀的模拟集气管线简易装置，冷却水槽和密封仓盖为一个整体，冷却水槽的进水口和出水口穿过密封仓盖设在样品室两端。
所述的潮湿腐蚀性气体腐蚀的模拟集气管线简易装置，密封仓盖和样品室之间夹有橡胶垫，密封仓盖、橡胶垫和样品室通过紧固螺栓夹紧固定。
所述的潮湿腐蚀性气体腐蚀的模拟集气管线简易装置，与模拟主管道相连的气体室为圆柱形仓体，其一端面接有气体进口，气体进口与气体流量计相连。
本发明的有益效果是：
1、本发明以有机玻璃为材料，制作简单方便，成本低廉，外形美观，可大大简化实验过程和节省成本。
2、本发明的模拟主管道和样品室的组合可以较为精确的模拟油气田集输管线工作环境中冷凝水的腐蚀环境，为研究管道的腐蚀过程创造了条件。
3、本发明的气体室通过流量计测定气体流量，可以方便且较精确的控制模拟主管道中的混合气体比例，为不同条件的腐蚀研究创造了条件，且节约成本，制作简单。
4、本发明的体积较小，结合恒温水浴可较为精确的控制模拟主管道内的实验温度，通过蒸发的水蒸汽产生一定湿度实现潮湿气氛，实验过程非常便捷。
附图说明：
图1为模拟集气管线简易装置整体视图；
图2为图1中的局部放大图；
图3为模拟集气管线简易装置俯视图；
图4为图3中的A-A旋转剖视图；
图5为模拟集气管线简易装置内水气隔板俯视图；
图6为模拟集气管线简易装置密封仓盖俯视图；
图7为图6中的密封仓盖B-B旋转剖视图。
图中，1模拟主管道；2样品室；3气体室；4水气隔板；5进气口；6排气口；7密封仓盖；8进水口；9出水口；10橡胶垫；11冷却水仓；12冷却水槽；13样品槽；14螺栓孔；15插孔(温度计)；16孔；17气体进口。
具体实施方式：
如图1-7所示，本发明潮湿腐蚀性气体腐蚀的模拟集气管线简易装置主要由模拟主管道1、样品室2和气体室3组成，模拟主管道1的上方设置样品室2，气体室3通过管路与模拟主管道1连通。整体主要由有机玻璃制成，可进行常压、低于60℃(一般为25～55℃)条件下的实验。
模拟主管道1为内径80mm、壁厚6mm的圆柱形管道，模拟主管道1两端分别有模拟主管道进气口5和模拟主管道排气口6。模拟主管道1内部偏下设有水气隔板4，水气隔板4下方为水仓，上方为气仓。可模拟潮湿腐蚀气体静态条件下的腐蚀，也可模拟工况流动条件下的潮湿腐蚀性气体腐蚀(图1、2)。
水气隔板4下方的水仓可预装入一定量的水或水溶液，其蒸发产生的水蒸汽气使管道内部形成一定的湿度。水气隔板4上方的气仓可贮藏或流通要求比例的一种或几种混合气体。二仓结合满足实验要求的潮湿气腐蚀环境。
水气隔板4厚约4mm，上面开有均匀密布的直径为3mm的小孔16(图5)，可防止或缓冲水蒸汽蒸发对样品的冲刷腐蚀，也可防止样品意外掉落进水仓中。水气隔板4和排气口6端面留有间隙，方便水仓的输水、排水和清洗。
样品室2为高出模拟主管道管顶约20mm的长方形平台。平台两端设有插孔(温度计)15，用以监测模拟集气管道内温度变化，平台中间开有冷却水槽12，冷却水槽12下方开有6个均布的“T”形样品槽13，平台上面设有密封仓盖7，样品室2通过密封仓盖7密封，保证气密性(图1、3、4)。
样品槽13设在样品室2下方与模拟主管道1相接处，样品槽13上设有小台阶可使样品搭载保证稳定，样品下(内)端面和模拟主管道内部气氛相接触以产生腐蚀。
冷却水槽12开在样品槽13上方，通入冷却水的冷却水仓11插入冷却水槽12内和样品上(外)表面接触，使样品内外产生温度差，从而在样品表面产生冷凝水，使模拟集气管线实验条件更接近工况条件。冷却水槽12和密封仓盖7为一个整体，冷却水槽12的进水口8和出水口9穿过密封仓盖7设在样品室2两端(图1、7)。
密封仓盖7可将冷却水槽12密封，密封仓盖7和样品室2之间夹有橡胶垫10，并通过环布的螺栓孔14安装紧固螺栓夹紧固定，确保密封(图1、6)。
与模拟主管道1相连的气体室3为直径50mm、长50mm的圆柱形仓体，其一端面接有三个气体进口17，可以与三个气体流量计相连以控制通入气体室3的混合气体的比例(图1)。
本发明的工作过程如下：
1、打开样品密封仓盖7将一定量的水或溶液倒入模拟主管道1，然后将样品放在样品室2上的样品槽13内夹持好，盖上密封仓盖7并用紧固螺栓拧紧，确保密闭。
2、将装置模拟主管道1部分放入恒温水浴(温度范围为25～55℃)中。
3、通过冷却水仓的进水口和出水口与装有冷却水的容器连接好，并通过循环泵实现冷却水循环。
4、将气体室3的气体进口17和相应气瓶连接，打开气瓶并调节流量计达到实验要求的比例，气体通过气体室混合后进入模拟主管道1。
5、通过温度计检测模拟主管道内的温度。
实施例：
本实施例中，水气隔板4下方的水仓中加入200ml Nace A溶液(5wt％NaCl+0.5wt％HAc)。水气隔板4上方的气仓贮藏或流通H2S+N2，H2S与N2的体积比例为18％∶82％，H2S与N2的流量比30∶137。二仓结合满足实验要求的潮湿气腐蚀环境。
将装置模拟主管道1部分放入恒温水浴(温度为55℃)中，通过温度计检测模拟主管道内的温度，模拟潮湿腐蚀性气体腐蚀环境的结果与实际潮湿腐蚀性气体腐蚀环境的结果较为相符。
结果表明，本发明能够模拟常压、60℃以下、油气工业集输管线中潮湿腐蚀性气体环境下的腐蚀实验。模拟主管道贮存实验要求的潮湿腐蚀性气体，样品室夹持样品并使样品工作面和模拟主管道的腐蚀环境接触以模拟腐蚀过程，气体室可使不同种类的气体以一定比例混合后进入模拟主管道中，因而可以模拟多种工业环境的腐蚀过程。
Claims (6)
1.一种潮湿腐蚀性气体腐蚀的模拟集气管线简易装置，其特征在于：该装置设有模拟主管道、样品室和气体室，模拟主管道的上方设置样品室，气体室通过管路与模拟主管道连通；模拟主管道两端分别有进气口和排气口，模拟主管道内部偏下设有水气隔板，水气隔板下方为水仓，上方为气仓；
样品室为高出模拟主管道管顶的长方形平台，平台两端设有温度计插孔，平台中间开有冷却水槽，冷却水槽下方开有样品槽，平台上面设有密封仓盖；
样品槽设在样品室下方与模拟主管道相接处，样品槽上设有搭载样品的台阶；
冷却水槽内插装通入冷却水的冷却水仓，冷却水仓与样品槽内的样品上表面接触。
2.按照权利要求1所述的潮湿腐蚀性气体腐蚀的模拟集气管线简易装置，其特征在于：该装置为有机玻璃制成，潮湿腐蚀性气体腐蚀的环境为常压、温度25-60℃。.
3.按照权利要求1所述的潮湿腐蚀性气体腐蚀的模拟集气管线简易装置，其特征在于：水气隔板上面开有孔，水气隔板和排气口端面留有间隙。
4.按照权利要求1所述的潮湿腐蚀性气体腐蚀的模拟集气管线简易装置，其特征在于：冷却水槽和密封仓盖为一个整体，冷却水槽的进水口和出水口穿过密封仓盖设在样品室两端。
5.按照权利要求1所述的潮湿腐蚀性气体腐蚀的模拟集气管线简易装置，其特征在于：密封仓盖和样品室之间夹有橡胶垫，密封仓盖、橡胶垫和样品室通过紧固螺栓夹紧固定。
6.按照权利要求1所述的潮湿腐蚀性气体腐蚀的模拟集气管线简易装置，其特征在于：与模拟主管道相连的气体室为圆柱形仓体，其一端面接有气体进口，气体进口与气体流量计相连。
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