CN104749090A - 一种原油管道内腐蚀模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种原油管道内腐蚀模拟实验装置，包括控温水浴箱、腐蚀实验箱、冷凝水箱、冷凝水管、储水箱、输油管和储油箱；控温水浴箱和腐蚀实验箱均为无顶盖结构，腐蚀实验箱位于控温水浴箱的内部，冷凝水箱位于控温水浴箱和腐蚀实验箱的上部构成顶盖；冷凝水箱与储水箱之间通过冷凝水管构成循环回路，冷凝水管上设有循环水泵；腐蚀实验箱与储油箱之间通过输油管构成循环回路，输油管上设有循环输油泵；腐蚀实验箱的箱体内部下方设有置物架，置物架上设有多个挂片器；冷凝水箱的底部设有多个第一腐蚀卡槽；第一腐蚀卡槽和挂片器中均放置有相匹配的腐蚀试件。本发明装置结构简单、操作方便、实用性强，可在多数实验室进行对管道内腐蚀状态的评价。

Description

一种原油管道内腐蚀模拟实验装置

技术领域

本发明属于原油管道内腐蚀实验设备领域，尤其是一种原油管道内腐蚀模拟实验装置。

背景技术

腐蚀一直是引起管道破坏和失效的重要原因。因腐蚀造成的损失是非常严重的，除了带来设备检修、管线停输、输送效率下降、原材料和能源损耗等的经济损失外，还有腐蚀造成管线泄漏、爆炸的环境污染和人身安全问题。特别是管道内腐蚀中的顶部腐蚀和管内流动腐蚀，因其影响因素多，检测维修复杂，受到了企业和研究者的重视。

顶部腐蚀是指在湿气管线生产和运输中，由于水蒸气在经过内外温差较大的管线时，在管道顶部产生凝析水；或是由于多相流中流速不稳、流态发生变化等原因造成的底部液滴的溅落，在顶部及内壁上形成的一层较薄的液膜。此时，若管线中酸性气体(H2S、CO2)和挥发性的腐蚀介质(乙酸)溶于凝析水中，并聚集在管道顶部，从而造成的腐蚀现象；原油流动腐蚀则是由于温差、原油含硫量、流速等因素造成的管道内壁腐蚀。模拟实验通过控温水浴箱来提供不同的温度，模拟管道输送原油的温度，在较高温度下原油中的腐蚀性介质活性增强，使原油溶液呈酸性，强烈腐蚀管道内壁。在箱体管道外部接入油泵，给原油一稳定的速度，模拟管内冲刷腐蚀。

模拟内腐蚀实验通常都是用来研究单因素或多因素协同作用下管道的内部腐蚀情况，探讨各个因素的腐蚀过程和机理，然后总结出一般的腐蚀规律及相关的结论。目前，采用的内腐蚀实验装置基本分为两类：一是高温高压反应釜，二是基于盐雾实验改进的腐蚀模拟装置。前者相对后者实验所得数据较为准确，而后者则造价低，操作简单。本发明是基于后者的一种装置，可同时模拟顶部腐蚀与流动腐蚀实验，功能完善、数据可靠又节约了成本。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种原油管道内腐蚀模拟实验装置，用于模拟常压、中高温(20—80℃)下含硫等腐蚀性介质的原油在管道中的顶部腐蚀和管内流动腐蚀情况，从而为原油管道内腐蚀防护的研究提供一定的参考。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种原油管道内腐蚀模拟实验装置，包括控温水浴箱、腐蚀实验箱、冷凝水箱、冷凝水管、储水箱、输油管和储油箱；

所述控温水浴箱和腐蚀实验箱均为无顶盖结构，所述腐蚀实验箱位于控温水浴箱的内部，所述冷凝水箱位于控温水浴箱和腐蚀实验箱的上部构成顶盖，所述控温水浴箱、腐蚀实验箱和冷凝水箱形成一个可打开的密封箱体；所述冷凝水箱与储水箱之间通过冷凝水管构成循环回路，所述冷凝水管上设有循环水泵；所述腐蚀实验箱与储油箱之间通过输油管构成循环回路，所述输油管上设有循环输油泵；

所述控温水浴箱包括主箱体和控制箱，所述主箱体与控制箱连接；所述腐蚀实验箱包括箱体和与箱体底部连接的支架，所述箱体内部下方设有置物架，所述置物架上设有多个挂片器；所述冷凝水箱的底部设有多个第一腐蚀卡槽；所述第一腐蚀卡槽和挂片器中均放置有相匹配的腐蚀试件。

进一步的，所述输油管上还设有节流阀，所述节流阀位于控温水浴箱和循环输油泵之间。

进一步的，所述节流阀为智能型电动节流阀，所述节流阀和循环输油泵之间设有空载预警提示灯。

进一步的，所述挂片器均位于输油管管线的中心流线处。

进一步的，所述第一腐蚀卡槽位于所述冷凝水箱底部的中心线上，所述第一腐蚀卡槽的材料为具有良好导热性和耐腐蚀性的材料。

进一步的，所述箱体侧壁的上部设有收集器。

进一步的，所述箱体的侧壁上还设有多个第二腐蚀卡槽，所述第二腐蚀卡槽为一半浸入原油液面、另一半露出原油液面，所述第二腐蚀卡槽内放置有匹配的腐蚀试件。

进一步的，所述控温水浴箱上部和腐蚀实验箱之间通过凹形水浴槽连接，所述冷凝水箱为双层结构，所述冷凝水箱与凹形水浴槽直接接触且采用水进行密封。

进一步的，所述控温水浴箱的主箱体外部均覆盖有保温层，其底部装有防滑底座。

进一步的，所述控制箱与控温水浴箱连成一体且位于控温水浴箱的右下侧，所述控制箱的控制面板上设有超温、缺水保护提示灯，过载、漏电提示灯，无熔丝保护开关，过载、漏电提示灯，实验运行、结束提示灯和温度显示面板及调节按钮。

本发明的有益效果：

(1)本发明所述的原油管道内腐蚀模拟实验装置利用控温水浴箱提供高温、冷凝水箱提供低温模拟管道顶部的内外环境温差；通过循环油泵和节流阀控制原油流速，模拟原油管道流动对内壁的流动腐蚀；通过更换不同含硫量的原油，分析含硫量对腐蚀的影响；通过设置在不同位置的卡槽，测试不同管道位置的腐蚀情况；从而对管道顶部腐蚀和管内流动腐蚀同时进行模拟，较为真实的模拟了管道运行内环境，所得实验数据准确可靠。

(2)本发明采用循环油泵和节流阀控制原油流速，较其他转轴转动使原油流动的装置更为稳定、原油受热更均匀，内部液滴也不易飞溅，与实际流动相似；采用控温水浴箱对温度的控制更加宽泛和精确。

(3)本发明所述的原油管道内腐蚀模拟实验装置与高温高压反应釜相比，结构简单、操作方便、实用性强，可在多数实验室进行对管道内腐蚀状态的评价。

附图说明

图1为本发明所述原油管道内腐蚀模拟实验装置的整体结构示意图。

图2为本发明所述原油管道内腐蚀模拟实验装置部分结构主视图。

图3为实施例中第一腐蚀卡槽的安装示意图。

附图标记说明如下：

1-控温水浴箱，2-腐蚀实验箱，3-冷凝水箱，4-第一腐蚀卡槽，5-置物架，6-凹形水浴槽，7-支架，8-控制箱，9-冷凝水管，10-循环水泵，11-储水箱，12-输油泵，13-节流阀，14-循环油泵，15-储油箱，16-保温层，17-主箱体，18-收集器，19-挂片器，20-箱体，21-第二腐蚀卡槽，22-空载预警提示灯。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，一种原油管道内腐蚀模拟实验装置，包括控温水浴箱1、腐蚀实验箱2、冷凝水箱3、冷凝水管9、储水箱11、输油管12和储油箱15。所述控温水浴箱1和腐蚀实验箱2均为无顶盖结构，所述腐蚀实验箱2位于控温水浴箱1的内部；所述冷凝水箱3位于控温水浴箱1和腐蚀实验箱2的上部构成顶盖，控温水浴箱1、腐蚀实验箱2和冷凝水箱3形成一个可打开的密封箱体。所述控温水浴箱1包括主箱体17和控制箱8，所述控制箱8位于主箱体17的右下侧，与控温水浴箱1连成一体；所述控制箱8的控制面板上设有超温、缺水保护提示灯，过载、漏电提示灯，无熔丝保护开关，过载、漏电提示灯，实验运行、结束提示灯和温度显示面板及调节按钮等控制按钮。

所述冷凝水箱3与储水箱11之间通过冷凝水管9构成循环回路，所述冷凝水箱3与冷凝水管9的连接处均采用防水密封圈，冷凝水管9上设有循环水泵10；所述腐蚀实验箱2与储油箱15之间通过输油管12构成循环回路，输油管12上设有循环输油泵14，在控温水浴箱1和循环输油泵14之间还设有节流阀13，所述节流阀13为智能型电动节流阀，可监控输油管12内原油的流量；在储油箱15和循环输油泵14之间还设有空载预警提示灯22。

如图2所示，所述控温水浴箱1的主箱体17外部均覆盖有保温层16，其底部装有防滑底座；所述控温水浴箱1的上部和腐蚀实验箱2之间通过凹形水浴槽6连接，所述冷凝水箱3为双层结构，所述冷凝水箱3与凹形水浴槽6直接接触且采用水进行密封，以防止内部腐蚀性有害气体溢出；所述腐蚀实验箱2包括箱体20和支架7，支架7位于箱体20的下部；所述箱体20内部设有置物架5，所述置物架5上设置有多个挂片器19，所述挂片器19中装有相匹配的腐蚀试件，所述置物架5位于输油管12管线的中心流线处，以确保挂片器19中的腐蚀试件位于管线的中心流线处，从而保证一定流速的原油对腐蚀试件冲刷腐蚀。为了进行原油腐蚀和硫化氢等腐蚀气体的腐蚀对比，在箱体20侧壁上还设有多个第二腐蚀卡槽21，所述第二腐蚀卡槽21内也设置有腐蚀试件，所述第二腐蚀卡槽21为一半浸入原油液面、另一半露出原油液面。所述箱体20的侧壁上部设有收集器8，所述收集器8距离冷凝水箱3底部为5cm，用于收集冷凝水箱3底部滴落的冷凝液，待实验结束后测定腐蚀介质的浓度。如图3所示，所述冷凝水箱3底部的中心线上装有4组内置腐蚀试件的第一腐蚀卡槽4，所述第一腐蚀卡槽4与腐蚀试件有一定的契合度，以保证腐蚀试件上表面紧贴冷凝水箱3，用于制作第一腐蚀卡槽4的材料是具有良好导热性和耐腐蚀性的材料。

所述储水箱11上部加盖，内部放置有温度计，以防止实验过程中冷凝水及室温变化带来的温差；储油箱15上部加盖、外部加保温层，以确保原油能够保持一定的流变性。

本装置工作过程如下：

在腐蚀试验箱2中加入一定量的含硫量的原油，通过控制箱8的操作面板设定所需模拟原油管道环境的实验温度，控温水浴箱1通过控制箱8加热腐蚀试验箱2，腐蚀试验箱2中的含硫量的原油在流动的同时蒸发溢出硫化氢等腐蚀气体，当硫化氢等腐蚀气体蒸发溢出至冷凝水箱3底部时，对第一腐蚀卡槽4中的腐蚀试件进行腐蚀，进行原油管道顶部腐蚀模拟实验；调节循环油泵14和节流阀13使管道原油保持一定的流速，流动的原油对挂片器19内的腐蚀试件冲刷腐蚀，进行原油管道内流动腐蚀模拟实验；流动的原油对第二腐蚀卡槽21内的腐蚀试件冲刷腐蚀，进行原油腐蚀和硫化氢等腐蚀气体的腐蚀对比实验；本实验还可以通过在腐蚀试验箱内2加注不同含硫量的原油，分析含硫量对腐蚀试件的影响；通过调节控制箱8及冷凝水箱3里冷凝水的温度，形成不同的温差，研究不同温差对管道顶部腐蚀的影响；或是通过调节输油泵12和节流阀13的进出口流量来分析不同流速对挂片器19上腐蚀试件冲刷腐蚀的影响。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种原油管道内腐蚀模拟实验装置，其特征在于，包括控温水浴箱(1)、腐蚀实验箱(2)、冷凝水箱(3)、冷凝水管(9)、储水箱(11)、输油管(12)和储油箱(15)；

所述控温水浴箱(1)和腐蚀实验箱(2)均为无顶盖结构，所述腐蚀实验箱(2)位于控温水浴箱(1)的内部，所述冷凝水箱(3)位于控温水浴箱(1)和腐蚀实验箱(2)的上部构成顶盖，所述控温水浴箱(1)、腐蚀实验箱(2)和冷凝水箱(3)形成一个可打开的密封箱体；所述冷凝水箱(3)与储水箱(11)之间通过冷凝水管(9)构成循环回路，所述冷凝水管(9)上设有循环水泵(10)；所述腐蚀实验箱(2)与储油箱(15)之间通过输油管(12)构成循环回路，所述输油管(12)上设有循环输油泵(14)；

所述控温水浴箱(1)包括主箱体(17)和与其连接的控制箱(8)，所述腐蚀实验箱(2)包括箱体(20)和与箱体(20)底部连接的支架(7)，所述箱体(20)内部下方设有置物架(5)，所述置物架(5)上设有多个挂片器(19)；所述冷凝水箱(3)的底部设有多个第一腐蚀卡槽(4)；所述第一腐蚀卡槽(4)和挂片器(19)中均放置有相匹配的腐蚀试件。

2.根据权利要求1所述的一种原油管道内腐蚀模拟实验装置，其特征在于，所述输油管(12)上还设有节流阀(13)，所述节流阀(13)位于控温水浴箱(1)和循环输油泵(14)之间。

3.根据权利要求2所述的一种原油管道内腐蚀模拟实验装置，其特征在于，所述节流阀(13)为智能型电动节流阀，所述储油箱(15)和循环输油泵(14)之间设有空载预警提示灯(22)。

4.根据权利要求1所述的一种原油管道内腐蚀模拟实验装置，其特征在于，所述挂片器(19)均位于输油管(12)管线的中心流线处。

5.根据权利要求1所述的一种原油管道内腐蚀模拟实验装置，其特征在于，所述第一腐蚀卡槽(4)位于所述冷凝水箱(3)底部的中心线上，所述第一腐蚀卡槽(4)的制作材料为具有良好导热性和耐腐蚀性的材料。

6.根据权利要求1所述的一种原油管道内腐蚀模拟实验装置，其特征在于，所述箱体(20)侧壁的上部设有收集器(18)。

7.根据权利要求1所述的一种原油管道内腐蚀模拟实验装置，其特征在于，所述箱体(20)的侧壁上还设有多个第二腐蚀卡槽(21)，所述第二腐蚀卡槽(21)为一半浸入原油液面、另一半露出原油液面，所述第二腐蚀卡槽(21)内放置有匹配的腐蚀试件。

8.根据权利要求1所述的一种原油管道内腐蚀模拟实验装置，其特征在于，所述控温水浴箱(1)上部和腐蚀实验箱(2)之间通过凹形水浴槽(6)连接，所述冷凝水箱(3)为双层结构，所述冷凝水箱(3)与凹形水浴槽(6)直接接触且采用水进行密封。

9.根据权利要求1所述的一种原油管道内腐蚀模拟实验装置，其特征在于，所述控温水浴箱(1)的主箱体(17)外部均覆盖有保温层(16)，其底部装有防滑底座。

10.根据权利要求1所述的一种原油管道内腐蚀模拟实验装置，其特征在于，所述控制箱(8)与控温水浴箱(1)连成一体且位于控温水浴箱(1)的右下侧，所述控制箱(8)的控制面板上设有超温、缺水保护提示灯，过载、漏电提示灯，无熔丝保护开关，过载、漏电提示灯，实验运行、结束提示灯和温度显示面板及调节按钮。