CN110243755B - 高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试系统与测试方法 - Google Patents
高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试系统与测试方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110243755B CN110243755B CN201910620991.6A CN201910620991A CN110243755B CN 110243755 B CN110243755 B CN 110243755B CN 201910620991 A CN201910620991 A CN 201910620991A CN 110243755 B CN110243755 B CN 110243755B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- autoclave
- sample
- corrosion
- test
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 114
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims abstract description 88
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims abstract description 88
- 238000010998 test method Methods 0.000 title abstract description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 24
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 23
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 23
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 14
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 12
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 12
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 11
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 5
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 4
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 abstract description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 119
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 23
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 2
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 2
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
- G01N17/02—Electrochemical measuring systems for weathering, corrosion or corrosion-protection measurement
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Abstract
本发明属于金属腐蚀领域，特别涉及高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试系统与测试方法。所述顶部腐蚀测试系统用于模拟实际工况下管壁内湿气在不同流速时的顶部腐蚀情况；包括：试样装载板，电化学工作站，可变风场供应系统，冷凝系统，压力控制系统，温度控制系统，计算机分布式控制系统DCS。本发明所述测试系统的优势在于能够以低的实验运行成本，通过温、压、冷却和可变风场的综合调控，实现各种顶部腐蚀工况的精细模拟，一次实验中可高通量获取多种材料的顶部腐蚀测试数据，在得到样品失重测试数据的同时，可利用电化学测试系统获取顶部腐蚀过程的相关动力学数据、监测其经时演变规律。
Description
技术领域
本发明属于金属腐蚀领域，特别涉及高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试系统与测试方法。
背景技术
顶部腐蚀(Top of the Line Corrosion，TLC)是指在管道输送油气的过程中，由于管壁温度低于水蒸气的水露点，在管道内壁的上半部分形成冷凝水，湿气中挥发性的CO2等酸性介质溶解于冷凝水，从而造成管道内壁的腐蚀。近些年来更是发生多起因顶部腐蚀所导致的事故。因此研究顶部腐蚀的电化学机理，并建立相关的测试标准显得尤为重要。
当前，用于研究顶部腐蚀的模拟装置较少，主要涉及高压釜内的静态模拟试验测试装置及环路测试装置，前者不能模拟实际工况中管道与介质之间的动态环境，后者建设及运行成本高且管路本身不易清洗。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试系统与测试方法，通过DCS集中设定、显示及控制测试参数，依据管道实际工况下管道顶部情况进行设计，选择不同风场条件，并精细设定温、压、冷却和湿气风速的调控参数；一次实验中可高通量获取多种材料的顶部腐蚀测试数据，进行平行对比，加快数据收集及选材评价效率。
本发明是通过以下技术方案实现的：
高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试系统，用于模拟实际工况下管壁内湿气在不同流速时的顶部腐蚀情况；包括：
试样装载板，包括采用绝缘材质制备的试样装载板本体，用于装载试样，所述试样包括失重试样和用于电化学测试的三电极体系试样；
电化学工作站，通过导线和所述三电极体系试样相连接，用于实时采集记录电化学腐蚀数据；
可变风场供应系统，用于为所述试样提供测试所需风场工况；
冷凝系统，和所述试样接触并冷却所述试样，使所述试样处在测试所需的稳定的冷凝温度；
压力控制系统，通过给高压釜内供气并加压的方式为所述试样提供测试所需压力；
温度控制系统，用于对所述高压釜釜体内腐蚀介质加热并控制高压釜内的腐蚀介质温度，以使高压釜内的腐蚀介质温度稳定在测试所需温度；
计算机分布式控制系统DCS，包括DCS工作站，所述DCS工作站和所述冷凝系统、所述压力控制系统、所述温度控制系统以及所述可变风场供应系统连接，用于综合调控试样测试所需冷凝温度、试样测试所需压力、腐蚀介质温度以及试样测试所需风况，以实现对各种顶部腐蚀工况的模拟。
进一步地，所述可变风场供应系统包括采用防腐蚀材质制备的耐腐蚀风机、可变风场送风转接口、变频电机及用于实时监控风速的多通道热线风速仪；
所述耐腐蚀风机和所述可变风场送风转接口连接，且均设置在高压釜内部；所述变频电机安装在高压釜外部并通过传动轴和所述耐腐蚀风机连接；所述变频电机通过传动轴带动所述耐腐蚀风机工作，通过所述可变风场送风转接口向所述试样装载板本体的表面提供测试所需风场；
所述多通道热线风速仪设置在所述试样装载板本体中试样的后方5~10mm的位置，用于测试所述试样装载板本体表面的风速。
进一步地，所述可变风场送风转接口的送风口结构形状需要根据试样形状来确定，以使样品表面风场情况与模拟工况条件相符。
进一步地，所述冷凝系统包括循环冷凝媒箱、循环冷却管路及用于监控循环冷凝媒箱内冷媒温度的第一温度传感器；
所述试样装载板安装在所述循环冷凝媒箱的箱体底部并和所述箱体底部接触；所述循环冷凝媒箱的内侧壁以及箱体底部采用具有高导热系数的金属材质，具体可使用纯铜、纯铝、铝合金或纯银等，以保证对所接触试样的冷却效果；所述循环冷凝媒箱的外侧壁采用隔热材料保证冷凝媒的保温效果；
循环冷媒通过所述循环冷却管路输入或输出所述循环冷凝媒箱，并通过所述第一温度传感器和所述DCS工作站将循环冷凝媒箱中循环冷媒温度稳定在测试所需的冷凝温度值。
进一步地，所述试样装载板本体靠近可变风场送风转接口的一侧设有多个试样卡槽，所述多个试样卡槽能够同时容纳多组失重试样及三电极体系试样同时插入进行测试。
进一步地，所述压力控制系统包括高压釜、向高压釜进气的供气系统、检测高压釜内压力的压力表、设置在高压釜上的安全阀和放空阀；通过所述供气系统给所述高压釜充气并加压到测试所需压力。
进一步地，高压釜整体是密封的，在高压釜釜盖和高压釜釜体密封处，采用密封胶圈及密封螺栓来保证釜体的整体密封效果；
所述可变风场供应系统中耐腐蚀风机和变频电机之间的传动轴与高压釜釜体之间也进行密封处理。
进一步地，所述温度控制系统包括设置在高压釜的釜体上对腐蚀介质进行加热的电加热器、用于测量腐蚀介质温度的第二温度传感器；
在DCS工作站上开启电加热器对腐蚀介质进行加热，结合第二温度传感器，使用PID控制使腐蚀液体温度保持在测试所需温度值，超压时通过放空阀泄压。
进一步地，腐蚀介质取自输送油气管道的现场或按要求配置。
一种高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试方法，包括：
根据试样形状选择可变风场送风转接口；
将三电极试样及失重试样装入试样装载板的卡槽中；
向高压釜中倒入腐蚀介质；
向循环冷凝媒箱中注入冷却媒，在DCS工作站上设定冷凝温度，开启循环冷凝机；
给高压釜内加压至测试所需压力；
对高压釜内腐蚀介质加热，达到测试所需温度；
待高压釜内测试压力、腐蚀介质温度及冷凝温度稳定后，在DCS工作站上设定测试风速，启动变频风机，通过多通道热线风速仪实时监控，使风速稳定在测试所需风速；
将固定风速的湿气风吹向试样装载板表面，从而模拟实际工况下管壁内湿气在不同流速时的顶部腐蚀情况；
通过电化学工作站实时监测腐蚀数据；
测试后取出失重试样检测腐蚀失重情况。
本发明的有益效果为：
本发明所述方法可以依据管道实际工况下管道顶部情况进行设计，通过DCS集中设定、显示及控制测试参数，依据管道实际工况下管道顶部情况进行设计，选择不同风场条件，并精细设定温、压、冷却和湿气风速的调控参数；能够以低的实验运行成本，通过温度、压力、冷却和可变风场的综合调控，实现各种顶部腐蚀工况的精细模拟；一次实验中可高通量获取多种材料的顶部腐蚀测试数据，进行平行对比，加快数据收集及选材评价效率；并且在得到样品失重测试数据的同时，可利用电化学测试系统获取顶部腐蚀过程的相关动力学数据、监测其经时演变规律。
相对于现有技术中环路管道装置对顶部腐蚀的模拟，本发明提供的测试系统的建造成本及实验运行成本均大幅降低；相对于现有高压釜模拟方法及装置，本发明所述方法及装置能够实现湿气及其凝结生成的液膜在样品表面流动状态的精确模拟。
附图说明
图1为本发明实施例中高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试系统结构示意图；
图2为本发明实施例中高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试系统俯视示意图；
图3为本发明实施例中三电极体系导线连接示意图。
附图标记：1.热线风速仪导线；2.CO2分压监测传感器；3.第二温度传感器；4.电加热器；5.腐蚀介质；6.第一温度传感器；7.供气压力监控压力表；8.减压阀；9.试样装载板；10.高压釜；11.密封胶圈；12.密封螺栓；13.循环冷凝箱外侧壁；14.循环冷凝箱箱体底部；15.三电极导线；16.放空阀；17.安全阀；18.耐腐蚀风机；19.多孔供气圆盘；20.溶氧仪；21.可变风场送风转接口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
本发明实施例提供一种高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试系统，用于模拟实际工况下管壁内湿气在不同流速时的顶部腐蚀情况；适用于模拟湿气管道及含硫输油管道在某些特定环境下产生的顶部腐蚀情况，为研究顶部腐蚀的发生发展规律、影响因素、选材评价及防护措施的筛选与优化及相关标准的建立提供测试研究手段。
所述顶部腐蚀测试系统包括：
试样装载板，包括采用绝缘材质制备的试样装载板本体，用于装载试样，所述试样包括失重试样和用于电化学测试的三电极体系试样；
电化学工作站，通过导线和所述三电极体系试样相连接，用于实时采集记录电化学腐蚀数据；
可变风场供应系统，用于为所述试样提供测试所需风场工况；
冷凝系统，和所述试样接触并冷却所述试样，使所述试样处在测试所需的稳定的冷凝温度；
压力控制系统，通过给高压釜内供气并加压的方式为所述试样提供测试所需压力；
温度控制系统，用于对所述高压釜釜体内腐蚀介质加热并控制高压釜内的腐蚀介质温度，以使高压釜内的腐蚀介质温度稳定在测试所需温度；
计算机分布式控制系统DCS，包括DCS工作站，所述DCS工作站和所述冷凝系统、所述压力控制系统、所述温度控制系统以及所述可变风场供应系统连接，用于综合调控试样测试所需冷凝温度、试样测试所需压力、腐蚀介质温度以及试样测试所需风况，以实现对各种顶部腐蚀工况的模拟。优选地，所述计算机分布式控制系统还包括控制柜、变送器及数据传输线缆，整套测试系统中高压釜内压力、腐蚀液体温度、冷凝温度、风速及电化学数据均通过变送器实时传送给DCS工作站，并可通过工作站调整测试的各种参数。
在本实施例中，所述可变风场供应系统包括采用防腐蚀材质制备的耐腐蚀风机、可变风场送风转接口、变频电机及用于实时监控风速的多通道热线风速仪；所述耐腐蚀风机和所述可变风场送风转接口连接，且均设置在高压釜内部；所述变频电机安装在高压釜外部并通过传动轴和所述耐腐蚀风机连接；所述变频电机通过传动轴带动所述耐腐蚀风机工作，通过所述可变风场送风转接口向所述试样装载板本体的表面提供测试所需风场；
所述多通道热线风速仪设置在所述试样装载板本体中试样的后方，用于测试所述试样装载板本体表面的风速。
优选地，所述耐腐蚀风机采用耐腐蚀风机和高压釜相同的防腐蚀不锈钢材质制备；且所述多通道热线风速仪和所述变频电机均和所述计算机分布式控制系统DCS连接，能够在DCS工作站上设定测试风速，且DCS工作站能够开启变频电机，DCS工作站通过对变频电机和多通道热线风速仪的实时控制，提供测试样品的适合风场工况，使风速稳定在测试所需风速，将固定风速的湿气风平行吹向试样装载板表面，从而模拟实际工况下管壁内湿气在不同流速时的顶部腐蚀情况。
在本实施例中，所述可变风场送风转接口的送风口结构形状需要根据试样形状来确定，以使样品表面风场情况与模拟工况条件相符。
具体地，试样为可以是从实际管道中切取的弧形试样，或平面试样；送风时，可以沿着平面试样送平行风、或沿弧形试样送平行于试样的弧形风、或送与弧形试样等直径的圆柱形或部分圆柱形/扇形风；因此需要用高压釜内、样品表面附近风场仿真模拟来辅助设计所述可变风场送风转接口的送风口结构，确保样品表面风场情况与模拟工矿条件相符。
在本实施例中，所述冷凝系统包括循环冷凝媒箱、循环冷却管路及用于监控循环冷凝媒箱内冷媒温度的第一温度传感器；
所述试样装载板安装在所述循环冷凝媒箱的箱体底部并和所述箱体底部接触；所述循环冷凝媒箱的内侧壁以及箱体底部采用具有高导热系数的金属材质，具体地，可使用纯铜、纯铝、铝合金或纯银，以保证对所接触试样的冷却效果；所述循环冷凝媒箱的外侧壁采用隔热材料保证冷凝媒的保温效果；其中，所述循环冷凝媒箱设置在高压釜中，位于高压釜内腐蚀介质上方，优选地，可以固定设置在高压釜釜盖的下部。
优选地，在所述循环冷凝媒箱的箱体底部设计有卡扣，用于安装所述试样装载板。
循环冷媒通过所述循环冷却管路输入或输出所述循环冷凝媒箱，并通过所述第一温度传感器和所述DCS工作站将循环冷凝媒箱中循环冷媒温度稳定在测试所需的冷凝温度值。
具体地，能够在DCS工作站上设定冷凝温度，通过循环冷却管路向所述循环冷凝媒箱注入循环冷媒，所述监控温度传感器检测循环冷媒的温度，通过循环冷却管路、循环冷凝媒箱、监控温度传感器及DCS工作站使循环冷凝媒箱中循环冷媒稳定在测试所需的冷凝温度值，因试样和循环冷凝媒箱的箱体底部接触，进而使试样试样处在稳定的测试所需的冷凝温度值。
在本实施例中，所述试样装载板本体靠近可变风场送风转接口的一侧设有多个试样卡槽，所述多个试样卡槽能够同时容纳多组失重试样及三电极体系试样同时插入进行测试。
优选地，所述试样装载板通过卡扣安装在循环冷凝媒箱的箱体底部，且试样装载板上的试样和循环冷凝媒箱的箱体底部之间绝缘；
具体地，安装前在具有高导热系数的箱体底部涂绝缘导热硅胶以保证三电极体系试样及失重试样和箱体底部之间的绝缘；
优选地，三电极体系试样与电化学工作站相连接的导线采用具有外包绝缘材料的漆包线，在导线穿过循环冷凝媒箱箱体底部处用密封胶密封好，保证循环冷凝媒箱中的冷媒不泄漏；
在本实施例中，所述压力控制系统包括高压釜、向高压釜进气的供气系统、检测高压釜内压力的压力表、设置在高压釜上的安全阀和放空阀；通过所述供气系统给所述高压釜充气并加压到测试所需压力。
优选地，所述供气系统包括供气源、连接供气源向高压釜进气的供气管道、设置在供气管道上的供气压力监控压力表、减压阀；所述高压釜包括高压釜釜体和高压釜釜盖，所述检测高压釜内压力的压力表所述安全阀和所述放空阀可以设置在所述高压釜釜盖上；供气管道可以穿过高压釜釜体进入高压釜内部。所述供气源为高压储罐或气瓶，通过外接高压储罐或气瓶的方式来给高压釜内充气并加压到测试所需压力，供气管道位于高压釜内部的部分连接多孔供气圆盘，多孔供气圆盘设置于高压釜的底部。
优选地，为了维持压力稳定，高压釜整体是密封的，在高压釜釜盖和高压釜釜体密封处，采用密封胶圈及密封螺栓来保证釜体的整体密封效果。并且，所述可变风场供应系统中耐腐蚀风机和变频电机之间的传动轴与高压釜釜体之间也需要进行密封，具体是通过在传动轴外套设不锈钢管，不锈钢管的一端与高压釜釜体通过焊接连接，另一端焊接在变频电机的外壳上，从而实现传动轴与高压釜体间的良好密封效果。
在本实施例中，所述温度控制系统包括设置在高压釜的釜体上对腐蚀介质进行加热的电加热器、用于测量腐蚀介质温度的第二温度传感器；具体地，所述第二温度传感器可以采用热偶式温度传感器；所述电加热器采用电阻加热。
在DCS工作站上开启电加热器对腐蚀介质进行加热，结合第二温度传感器，使用PID控制使腐蚀液体温度保持在测试所需温度值，超压时通过放空阀泄压。其中，所述腐蚀介质取自输送油气管道的现场或按要求配置。
本发明提供一种高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试方法包括：
根据试样形状选择可变风场送风转接口；
将三电极试样及失重试样装入试样装载板的卡槽中；
向高压釜中倒入腐蚀介质；
向循环冷凝媒箱中注入冷却媒，在DCS工作站上设定冷凝温度，开启循环冷凝机；
给高压釜内加压至测试所需压力；
对高压釜内腐蚀介质加热，达到测试所需温度；
待高压釜内测试压力、腐蚀介质温度及冷凝温度稳定后，在DCS工作站上设定测试风速，启动变频风机，通过多通道热线风速仪实时监控，使风速稳定在测试所需风速；
将固定风速的湿气风吹向试样装载板表面，从而模拟实际工况下管壁内湿气在不同流速时的顶部腐蚀情况；
通过电化学工作站实时监测腐蚀数据；
测试后取出失重试样检测腐蚀失重情况。
所述方法具体包括以下步骤：
按样品情况选择特定的送风转接口并安装好。试样为可以是从实际管道中切取的弧形试样，或平面试样；送风时，可以沿着平面试样送平行风、或沿弧形试样送平行于试样的弧形风、或送与弧形试样等直径的圆柱形或部分圆柱形/扇形风；因此需要用高压釜内、样品表面附近风场仿真模拟来辅助设计所述可变风场送风转接口的送风口结构，确保样品表面风场情况与模拟工矿条件相符；
将三电极试样（其中参比电极及辅助电极均使用固态电极）及失重试样装入试样装载板的卡槽中，将设有卡扣的试样装载板安装在循环冷凝媒箱底部，安装前需在具有高导热系数的循环冷凝媒箱底部涂绝缘硅胶以保证三电极试样/失重试样与金属冷却底间的绝缘；三电极体系试样通过导线接通电化学工作站，导线采用具有外包绝缘材料的漆包线，在导线穿过金属冷却底处用密封胶密封好，保证冷媒不泄漏；紧挨每组三电极试样/失重试样的后方均安装热线风速仪探头，用以监控湿气的风速；
按设定配置腐蚀溶液，倒入高压釜内，腐蚀溶液的液面需低于试样装载板底面，两者间的距离可根据测试要求调整；将安装有压力表、温度传感器、试样装载板、放空阀、安全阀及冷凝系统的高压釜盖盖上，拧紧密封螺栓；
向循环冷凝媒箱中注入冷却媒，在DCS工作站上设定冷凝温度，开启循环冷凝机，所述监控温度传感器检测循环冷媒的温度，通过循环冷却管路、循环冷凝媒箱、监控温度传感器及DCS工作站使循环冷凝媒箱中循环冷媒稳定在测试所需的冷凝温度值，因试样和循环冷凝媒箱的箱体底部接触，进而使试样试样处在稳定的测试所需的冷凝温度值。
在加压前需先对高压釜内腐蚀介质进行除氧操作，通过进气口通入高纯惰性气体，同时开启放空阀，进行除氧操作；除氧后，通过DCS工作站开启外接高压储罐或气瓶的供气电磁阀，给高压釜内加压至测试所需压力，超压时通过放空阀泄压，用安全阀保证压力保持在高压釜承压安全范围内；
在DCS工作站上开启电加热系统对腐蚀介质进行加热，结合热电偶式温度传感器，使用PID控制使腐蚀液体温度保持在测试所需温度值，超压时通过放空阀泄压；
在DCS工作站上设定测试风速，开启变频风机，通过变频风机及热线风速仪实时监控，使风速稳定在测试所需风速，将固定风速的湿气风平行吹向试样装载板表面，从而模拟实际工况下管壁内湿气在不同流速时的顶部腐蚀情况；
开启电化学工作站，开始记录电化学数据，从而监测经时电化学腐蚀数据；
测试结束后取出失重样品，检测其失重情况。
下面以平面试样为例进行说明，如图1所示：
使用平面试样，因此选择平面送风转接口，可变风场送风转接口21为扁平状，将可变风场送风转接口21和耐腐蚀风机18连接，能够沿着平面试样送平行风；
测试前封装好3组三电极体系试样，将3组三个电极体系试样及3个失重试样插入试样装载板中，然后将试样装载板安装在循环冷凝媒箱的箱体下部，将三电极体系试样连接好三电极导线15（如图3所示），三电极体系试样通过三电极导线与电化学工作站相连，并做好绝缘密封；
在每组试样后部安装热线风速仪探头，并连接好热线风速仪导线1；
向高压釜10内倒入预先配置好的腐蚀介质5溶液，液面需低于试样装载板9底面；
将安装有CO2分压监测传感器2、第二温度传感器3、试样装载板9、放空阀16、安全阀17及冷凝系统（包括循环冷凝媒箱、循环冷却管路、第一温度传感器6）的高压釜盖盖上，高压釜整体是密封的，在高压釜釜盖和高压釜釜体密封处，采用密封胶圈11及密封螺栓12来保证釜体的整体密封效果。
向循环冷凝媒箱中注入冷却媒，按测试要求，本例中为10℃，在DCS工作站上开启循环冷凝机，将接近试样处的温度控制在10℃，即为冷凝温度10℃，使用第一温度传感器6对冷媒温度进行监测；
在DCS工作站上开启气瓶供气电磁阀，通过进气口通入高纯N2，同时开启放空阀16，进行除氧操作，通氮气时间≥10h；除氧后在DCS工作站上关闭气瓶供气电磁阀，开启低温CO2压力储罐的供气电磁阀，供气管道上设置供气压力监控压力表7和减压阀8，进气口通入CO2，通过CO2分压监测传感器测试高压釜内CO2分压，将压力控制在测试压力，本例为1.6MPa；
在DCS工作站上开启电加热器4，使腐蚀介质5溶液温度达到并保持在测试温度，采用第二温度传感器3测试腐蚀介质温度；本例为80℃；
待测试压力、腐蚀溶液温度及冷凝温度稳定后，开启变频风机，在DCS工作站上设定风机风速为1.3m/s，直至热线风速仪所测得的风速稳定；
运行电化学工作站，开始记录电化学数据，测试进行24h；
测试结束后取出失重样品，检测其失重情况。
Claims (7)
1.高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试系统,其特征在于，用于模拟实际工况下管壁内湿气在不同流速时的顶部腐蚀情况；包括：
试样装载板，包括采用绝缘材质制备的试样装载板本体，用于装载试样，所述试样包括失重试样和用于电化学测试的三电极体系试样；
电化学工作站，通过导线和所述三电极体系试样相连接，用于实时采集记录电化学腐蚀数据；
可变风场供应系统，用于为所述试样提供测试所需风场工况；
冷凝系统，和所述试样接触并冷却所述试样，使所述试样处在测试所需的稳定的冷凝温度；
压力控制系统，通过给高压釜内供气并加压的方式为所述试样提供测试所需压力；
温度控制系统，用于对所述高压釜釜体内腐蚀介质加热并控制高压釜内的腐蚀介质温度，以使高压釜内的腐蚀介质温度稳定在测试所需温度；
计算机分布式控制系统DCS，包括DCS工作站，所述DCS工作站和所述冷凝系统、所述压力控制系统、所述温度控制系统以及所述可变风场供应系统连接，用于综合调控试样测试所需冷凝温度、试样测试所需压力、腐蚀介质温度以及试样测试所需风况，以实现对各种顶部腐蚀工况的模拟；
所述可变风场供应系统包括采用防腐蚀材质制备的耐腐蚀风机、可变风场送风转接口、变频电机及用于实时监控风速的多通道热线风速仪；
所述耐腐蚀风机和所述可变风场送风转接口连接，且均设置在高压釜内部；所述变频电机安装在高压釜外部并通过传动轴和所述耐腐蚀风机连接；所述变频电机通过传动轴带动所述耐腐蚀风机工作，通过所述可变风场送风转接口向所述试样装载板本体的表面提供测试所需风场；
所述冷凝系统包括循环冷凝媒箱、循环冷却管路及用于监控循环冷凝媒箱内冷媒温度的第一温度传感器；
所述试样装载板安装在所述循环冷凝媒箱的箱体底部并和所述箱体底部接触；所述循环冷凝媒箱的内侧壁以及箱体底部采用具有高导热系数的金属材质，以保证对所接触试样的冷却效果；所述循环冷凝媒箱的外侧壁采用隔热材料保证冷凝媒的保温效果；所述高导热系数的金属材质包括纯铜、纯铝、铝合金或纯银；
循环冷媒通过所述循环冷却管路输入或输出所述循环冷凝媒箱，并通过所述第一温度传感器和所述DCS工作站将循环冷凝媒箱中循环冷媒温度稳定在测试所需的冷凝温度值；
所述压力控制系统包括高压釜、向高压釜进气的供气系统、检测高压釜内压力的压力表、设置在高压釜上的安全阀和放空阀；通过所述供气系统给所述高压釜充气并加压到测试所需压力；
所述温度控制系统包括设置在高压釜的釜体上对腐蚀介质进行加热的电加热器、用于测量腐蚀介质温度的第二温度传感器；
在DCS工作站上开启电加热器对腐蚀介质进行加热，结合第二温度传感器，使用PID控制使腐蚀液体温度保持在测试所需温度值，超压时通过放空阀泄压。
2.根据权利要求1所述高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试系统,其特征在于，所述多通道热线风速仪设置在所述试样装载板本体中试样的后方5~10mm的位置，用于测试所述试样装载板本体表面的风速。
3.根据权利要求2所述高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试系统,其特征在于，所述可变风场送风转接口的送风口结构形状需要根据试样形状来确定，以使样品表面风场情况与模拟工况条件相符。
4.根据权利要求1所述高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试系统,其特征在于，所述试样装载板本体靠近可变风场送风转接口的一侧设有多个试样卡槽，所述多个试样卡槽能够同时容纳多组失重试样及三电极体系试样同时插入进行测试。
5.根据权利要求1所述高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试系统,其特征在于，高压釜整体是密封的，在高压釜釜盖和高压釜釜体密封处，采用密封胶圈及密封螺栓来保证釜体的整体密封效果；
所述可变风场供应系统中耐腐蚀风机和变频电机之间的传动轴与高压釜釜体之间进行密封处理。
6.根据权利要求1所述高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试系统,其特征在于，腐蚀介质取自输送油气管道的现场或按要求配置。
7.高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试方法，采用权利要求1-6任一项所述高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试系统，其特征在于，包括：
根据试样形状选择可变风场送风转接口；
将三电极试样及失重试样装入试样装载板的卡槽中；
向高压釜中倒入腐蚀介质；
向循环冷凝媒箱中注入冷却媒，在DCS工作站上设定冷凝温度，开启循环冷凝机；
给高压釜内加压至测试所需压力；
对高压釜内腐蚀介质加热，达到测试所需温度；
待高压釜内测试压力、腐蚀介质温度及冷凝温度稳定后，在DCS工作站上设定测试风速，启动变频风机，通过多通道热线风速仪实时监控，使风速稳定在测试所需风速；
将固定风速的湿气风吹向试样装载板表面，从而模拟实际工况下管壁内湿气在不同流速时的顶部腐蚀情况；
通过电化学工作站实时监测腐蚀数据；
测试后取出失重试样检测腐蚀失重情况。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910620991.6A CN110243755B (zh) | 2019-07-10 | 2019-07-10 | 高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试系统与测试方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910620991.6A CN110243755B (zh) | 2019-07-10 | 2019-07-10 | 高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试系统与测试方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110243755A CN110243755A (zh) | 2019-09-17 |
| CN110243755B true CN110243755B (zh) | 2023-12-22 |
Family
ID=67891797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910620991.6A Active CN110243755B (zh) | 2019-07-10 | 2019-07-10 | 高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试系统与测试方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110243755B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109883937B (zh) * | 2019-03-15 | 2021-03-23 | 西南石油大学 | 一种高温高压湿气管线顶部腐蚀行为的测试装置及方法 |
| CN110702599B (zh) * | 2019-11-08 | 2021-04-02 | 大连理工大学 | 一种顶部腐蚀监测实验系统及监测方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104502264A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-04-08 | 北京科技大学 | 高温高压环境下顶部腐蚀电化学测试装置 |
| CN105699286A (zh) * | 2016-04-06 | 2016-06-22 | 北京科技大学 | 一种湿气环路顶部腐蚀测试装置 |
| CN105806774A (zh) * | 2016-05-16 | 2016-07-27 | 天津大学 | 高温高压动态电化学测试实验装置与测试方法 |
| CN106248556A (zh) * | 2016-09-21 | 2016-12-21 | 中国电器科学研究院有限公司 | 一种海洋环境盐雾过滤材料的性能测试装置和方法 |
| CN207623205U (zh) * | 2017-11-14 | 2018-07-17 | 湖南工业大学 | 腐蚀实验装置 |
| CN109668824A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-04-23 | 北京科技大学 | 模拟天然气管道内腐蚀环境的高速湿气腐蚀环路实验装置 |
-
2019
- 2019-07-10 CN CN201910620991.6A patent/CN110243755B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104502264A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-04-08 | 北京科技大学 | 高温高压环境下顶部腐蚀电化学测试装置 |
| CN105699286A (zh) * | 2016-04-06 | 2016-06-22 | 北京科技大学 | 一种湿气环路顶部腐蚀测试装置 |
| CN105806774A (zh) * | 2016-05-16 | 2016-07-27 | 天津大学 | 高温高压动态电化学测试实验装置与测试方法 |
| CN106248556A (zh) * | 2016-09-21 | 2016-12-21 | 中国电器科学研究院有限公司 | 一种海洋环境盐雾过滤材料的性能测试装置和方法 |
| CN207623205U (zh) * | 2017-11-14 | 2018-07-17 | 湖南工业大学 | 腐蚀实验装置 |
| CN109668824A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-04-23 | 北京科技大学 | 模拟天然气管道内腐蚀环境的高速湿气腐蚀环路实验装置 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| H2S/CO2环境中Cl-浓度对镍基合金718耐腐蚀性能的影响;张瑞等;《腐蚀科学与防护技术》;第30卷(第3期);全文 * |
| Investigation of the Role of Droplet Transport in Mitigating Top of the Line Corrosion;Nicolas Jauseau等;《CORROSION》;第74卷(第8期);全文 * |
| L80 钢在高气速湿气环境中冲蚀--腐蚀行为的环路实验;刘国璋等;《工程科学学报》;第40卷(第9期);全文 * |
| 油气井下CO2 动态腐蚀模拟试验装置的研制;高斐;《材料保护》;第47卷(第7期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110243755A (zh) | 2019-09-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110243755B (zh) | 高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试系统与测试方法 | |
| CN105806774B (zh) | 高温高压动态电化学测试实验装置与测试方法 | |
| CN210514050U (zh) | 基于旋转圆盘的釜内风场调控的顶部腐蚀测试装置 | |
| CN103776702B (zh) | 一种腐蚀及高温环境下的低周疲劳试验装置及方法 | |
| CN101520402A (zh) | 高温高压环境下测试多种材料电化学信号的实验装置 | |
| CN110243754A (zh) | 基于旋转圆盘的釜内风场调控的顶部腐蚀测试系统与方法 | |
| CN108426782A (zh) | 多场耦合作用下岩石损伤演化超声波监测装置 | |
| CN103884529A (zh) | 一种散热器总成的散热性能测试方法及装置 | |
| CN1664559A (zh) | 动态高温高压电化学测试实验装置 | |
| CN109490061A (zh) | 一种波形控制条件下进行环境疲劳实验的装置及试验方法 | |
| CN207832584U (zh) | 多场耦合作用下岩石损伤演化超声波监测装置 | |
| CN104451037A (zh) | 一种实时在线检测rh精炼钢液温度的装置及其检测方法 | |
| CN206074195U (zh) | 一种低温密封试验测试装置 | |
| CN104062201A (zh) | 测量真空干燥和真空冷冻干燥过程工艺参数的实验装置 | |
| CN210514049U (zh) | 一种高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试装置 | |
| CN104931561B (zh) | 一种能实现高温高压水环境下声发射监测的电化学试验装置 | |
| CN205861296U (zh) | 可燃制冷剂模拟泄漏检测系统 | |
| CN207650075U (zh) | 一种电缆透水测试设备 | |
| CN108254252B (zh) | 一种用于航空导管组件应力腐蚀试验的装置及方法 | |
| CN217005300U (zh) | 气氛炉 | |
| CN107478567B (zh) | 模拟发电机空芯铜导线在内冷水中腐蚀的试验装置及方法 | |
| CN112763517A (zh) | 一种堆内辐照试验装置 | |
| CN205981731U (zh) | 一种通风散热试验台架 | |
| CN212693660U (zh) | 应用于氢、微氧分析仪传感器的在线支持装置 | |
| RU202066U1 (ru) | Устройство для контроля герметичности сосудов большого объёма |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |