CN205749233U - 用于评价油气管道在高流速下冲刷腐蚀的试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了用于评价油气管道在高流速下冲刷腐蚀的试验装置，包括薄液层冲刷通道以及流体储罐，薄液层冲刷通道的流体入口和流体出口分别于流体储罐的出口和入口相连通，形成流体循环；薄液层冲刷通道中设置有若干试样安装口，电化学试样安装口和剪切力安装口分别与电化学工作站和剪切力传感器电连接，电化学工作站和剪切力传感器的信号输出端均与计算机相交互。本实用新型实现了在薄液层中高流速冲刷下的腐蚀测试及表征技术；通过电化学测试系统实现了在高流速冲刷状态下的电化学动力学和热力学测试；通过改变试样的表面状态和试样表面的几何形状实现模拟实际工况中管线内表面的冲刷行为。
Description
【技术领域】
本实用新型属于油气管线腐蚀评价领域，具体涉及一种用于评价油气管道在高流速下冲刷腐蚀的试验装置。
【背景技术】
在我国西部的新疆地区油田，如塔里木油田、新疆油田、塔河油田等，由于介质普遍具有“高含水、高含CO2、高矿化度、高含Cl-”的“四高”特点，在油气输量不断增大的情况下，流动和腐蚀介质协同作用引起的冲刷腐蚀(Erosion-Corrosion)已成为威胁石油管材安全生产的重要因素之一。冲刷腐蚀是金属表面与流体之间由于高速相对运动而引起的金属损坏现象，是管道受冲刷和腐蚀交互作用的结果。冲刷腐蚀容易在管道的变径、弯头、法兰、三通、阀门、内表面缺陷处等部位造成腐蚀失效，冲刷腐蚀的形貌一般呈现沟槽、凹谷、泪滴状及马蹄状，表面光亮且无腐蚀产物积存，与流向有明显的依赖关系，通常是沿着流体的局部流动方向或表面不规则所形成的紊流。
高压气田地面集输系统管线在输送天然气的过程中，其产出水随着高流速天然气造成管道底部发生冲刷腐蚀，目前模拟石油管材冲刷腐蚀最理想的方式是在油气田现场安装全尺寸管段的撬装实验装置，但是现场实验不仅耗费大，而且不便于操作，很多研究类仪器设备无法在现场长期使用。因此，研究人员设计了旋转电机式(一种模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置，201020678306X；旋转式环管多相流冲刷腐蚀模拟试验装置，201410017976X；一种试样轴向冲刷腐蚀试验装置及方法，2014105916156)、冲击射流式(一种喷射式冲刷腐蚀试验装置，201320661171X；可变入射角模拟测量流体对管道冲刷腐蚀速率的装置及方法，2012102644061)、管路循环式等冲刷试验系统(工程用管材实物冲刷腐蚀试验装置，201420323933X)，对于高流速气田地面集输管道系统，显然旋转式和冲击射流式的流体流动方式不同于实际集输管道的流体流动方式，而现有的管路循环式大部分是全尺寸的大型管道系统，由于其实验过程中需要测试介质量大，除氧非常困难，而且系统运行成本非常高，不宜作为实验室研究。
【实用新型内容】
本实用新型的目的在于解决上述现有技术中的问题，提供一种用于评价油气管道在薄液层中高流速冲刷腐蚀的装置，该装置针对油气管道在油气输送过程中高流速状态下(10～20m/s)管道底部薄液层(1～3mm)的冲刷腐蚀，通过不同的测试探头可以实现高流速状态下薄液层介质中腐蚀行为测试，为管道在高流速薄液层冲刷条件下提供全面的腐蚀热力学信息、动力学信息、平均腐蚀速率信息、流体对试样表面的力学信息。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
用于评价油气管道在高流速下冲刷腐蚀的试验装置，包括薄液层冲刷通道以及流体储罐，薄液层冲刷通道的流体入口和流体出口分别与流体储罐的出口和入口相连通，形成流体循环；流体储罐的CO2入口上连接有CO2气瓶；薄液层冲刷通道与流体储罐之间的管路上设置有用于调节循环管路中流体流速的真空泵和流量控制器，薄液层冲刷通道中设置有若干试样安装口，试样安装口包括至少一个电化学试样安装口、一个剪切力安装口以及多个腐蚀失重试样安装口；电化学试样安装口和剪切力安装口分别与电化学工作站和剪切力传感器电连接，电化学工作站和剪切力传感器的信号输出端均与计算机相交互。
本实用新型进一步的改进在于：
所述薄液层冲刷通道包括溶液池，溶液池四周侧壁的顶部设置有矩形的密封垫，密封垫和溶液池四周侧壁顶部的对应位置均开设有若干螺孔，密封垫上安装密封盖板，并通过螺栓密封。
所述薄液层冲刷通道的流体出口与流体储罐入口之间的管路上设置有与计算机相连的pH计。
所述薄液层冲刷通道的流体出口和流体入口处，分别连接第一阀门和第二阀门；流体储罐的入口和真空泵出口之间通过第三阀门连接；在关闭第一阀门和第二阀门，打开第三阀门时，流体储罐内的流体经出口、真空泵以及第三阀门流回至流体储罐的入口，完成循环。
所述流体储罐上还安装有压力表。
所述溶液池中，液层厚度不大于3mm。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型根据流量控制器设定的流速冲刷试样表面，腐蚀失重探头可实现管材试样在高流速冲刷条件下的平均腐蚀速率和局部点蚀速率测试，其中设计的圆形缺陷、凹槽缺陷试样、凸起缺陷试样可以模拟管道内变径、弯头、法兰和阀门等不规则部位的腐蚀行为特征；电化学探头可实现管材试样在高流速冲刷条件下管材腐蚀电位、腐蚀电流、极化曲线和阻抗谱等瞬时腐蚀信息的测试；剪切应力探头可测试流体在管材试样表面的剪切应力，为定量表征力学因素对腐蚀的影响提供基础数据。本实用新型实现了在薄液层中高流速冲刷下的腐蚀测试及表征技术；通过电化学测试系统实现了在高流速冲刷状态下的电化学动力学和热力学测试；通过改变试样的表面状态和试样表面的几何形状实现模拟实际工况中管线内表面的冲刷行为。
【附图说明】
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型薄液层冲刷通道的俯视图；
图3为本实用新型薄液层冲刷通道的侧视图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
参见图1-图3，本实用新型包括薄液层冲刷通道1以及流体储罐4，薄液层冲刷通道1的流体入口14和流体出口16分别与流体储罐4的出口和入口相连通，形成流体循环；流体储罐4上还安装有压力表5。流体储罐4的CO2入口上连接有CO2气瓶13；薄液层冲刷通道1与流体储罐4之间的管路上设置有用于调节循环管路中流体流速的真空泵11和流量控制器12，薄液层冲刷通道1中设置有若干试样安装口15，试样安装口15包括至少一个电化学试样安装口、一个剪切力安装口以及多个腐蚀失重试样安装口；电化学试样安装口和剪切力安装口分别与电化学工作站6和剪切力传感器8电连接，电化学工作站6和剪切力传感器8的信号输出端均与计算机7相交互。
薄液层冲刷通道1包括溶液池18，溶液池18中液层厚度不大于3mm。溶液池18四周侧壁的顶部设置有矩形的密封垫19，密封垫19和溶液池18四周侧壁顶部的对应位置均开设有若干螺孔17，密封垫19上安装密封盖板21，并通过螺栓密封。薄液层冲刷通道1的流体出口16与流体储罐4入口之间的管路上设置有与计算机7相连的pH计3。薄液层冲刷通道1的流体出口16和流体入口14处，分别连接第一阀门2和第二阀门9；流体储罐4的入口和真空泵11出口之间通过第三阀门10连接；在关闭第一阀门2和第二阀门9，打开第三阀门10时，流体储罐4内的流体经出口、真空泵11以及第三阀门10流回至流体储罐4的入口，完成循环。
以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。
Claims (6)
1.用于评价油气管道在高流速下冲刷腐蚀的试验装置，其特征在于，包括薄液层冲刷通道(1)以及流体储罐(4)，薄液层冲刷通道(1)的流体入口(14)和流体出口(16)分别与流体储罐(4)的出口和入口相连通，形成流体循环；流体储罐(4)的CO2入口上连接有CO2气瓶(13)；薄液层冲刷通道(1)与流体储罐(4)之间的管路上设置有用于调节循环管路中流体流速的真空泵(11)和流量控制器(12)，薄液层冲刷通道(1)中设置有若干试样安装口(15)，试样安装口(15)包括至少一个电化学试样安装口、一个剪切力安装口以及多个腐蚀失重试样安装口；电化学试样安装口和剪切力安装口分别与电化学工作站(6)和剪切力传感器(8)电连接，电化学工作站(6)和剪切力传感器(8)的信号输出端均与计算机(7)相交互。
2.根据权利要求1所述的用于评价油气管道在高流速下冲刷腐蚀的试验装置，其特征在于，所述薄液层冲刷通道(1)包括溶液池(18)，溶液池(18)四周侧壁的顶部设置有矩形的密封垫(19)，密封垫(19)和溶液池(18)四周侧壁顶部的对应位置均开设有若干螺孔(17)，密封垫(19)上安装密封盖板(21)，并通过螺栓密封。
3.根据权利要求2所述的用于评价油气管道在高流速下冲刷腐蚀的试验装置，其特征在于，所述溶液池(18)中，液层厚度不大于3mm。
4.根据权利要求1所述的用于评价油气管道在高流速下冲刷腐蚀的试验装置，其特征在于，所述薄液层冲刷通道(1)的流体出口(16)与流体储罐(4)入口之间的管路上设置有与计算机(7)相连的pH计(3)。
5.根据权利要求1所述的用于评价油气管道在高流速下冲刷腐蚀的试验装置，其特征在于，所述薄液层冲刷通道(1)的流体出口(16)和流体入口(14) 处，分别连接第一阀门(2)和第二阀门(9)；流体储罐(4)的入口和真空泵(11)出口之间通过第三阀门(10)连接；在关闭第一阀门(2)和第二阀门(9)，打开第三阀门(10)时，流体储罐(4)内的流体经出口、真空泵(11)以及第三阀门(10)流回至流体储罐(4)的入口，完成循环。
6.根据权利要求1所述的用于评价油气管道在高流速下冲刷腐蚀的试验装置，其特征在于，所述流体储罐(4)上还安装有压力表(5)。
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|---|---|---|---|---|
| CN105866018B (zh) * | 2016-04-19 | 2018-10-16 | 中国石油天然气集团公司 | 用于评价油气管道在高流速下冲刷腐蚀的试验装置及方法 |
| CN110298540A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-10-01 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种油气田地面管道内腐蚀风险评价方法 |
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| CN110298540A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-10-01 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种油气田地面管道内腐蚀风险评价方法 |
| CN110298540B (zh) * | 2019-05-22 | 2022-05-06 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种油气田地面管道内腐蚀风险评价方法 |
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