KR20180101427A - 시뮬레이트된 신맛 환경에서 수소-유도된 크래킹의 정량적 실시간 모니터링을 위한 통합형 시스템 - Google Patents

시뮬레이트된 신맛 환경에서 수소-유도된 크래킹의 정량적 실시간 모니터링을 위한 통합형 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20180101427A
KR20180101427A KR1020187021813A KR20187021813A KR20180101427A KR 20180101427 A KR20180101427 A KR 20180101427A KR 1020187021813 A KR1020187021813 A KR 1020187021813A KR 20187021813 A KR20187021813 A KR 20187021813A KR 20180101427 A KR20180101427 A KR 20180101427A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
test
sample
hydrogen
test sample
induced cracking
Prior art date
Application number
KR1020187021813A
Other languages
English (en)
Inventor
압데라작 트라이디아
압델모우남 셰릭
아놀드 루이스
Original Assignee
사우디 아라비안 오일 컴퍼니
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 사우디 아라비안 오일 컴퍼니 filed Critical 사우디 아라비안 오일 컴퍼니
Publication of KR20180101427A publication Critical patent/KR20180101427A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/30—Arrangements for calibrating or comparing, e.g. with standard objects
    • 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
    • G01N17/006—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light of metals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/043—Analysing solids in the interior, e.g. by shear waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/225—Supports, positioning or alignment in moving situation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/023—Solids
    • G01N2291/0234—Metals, e.g. steel
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/025—Change of phase or condition
    • G01N2291/0258—Structural degradation, e.g. fatigue of composites, ageing of oils
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/0289—Internal structure, e.g. defects, grain size, texture
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10—Number of transducers
    • G01N2291/101—Number of transducers one transducer

Abstract

본 개시는 적어도 하나의 시험 시료에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 방법은 H2S를 포함하는 가스로 시험 용액을 포화하고, 포화된 시험 용액을 시험 세포에 전달하는 단계를 포함하고, 시험 세포는 적어도 하나의 시료 포트 및 적어도 하나의 시험 포트를 포함한다. 시료 포트는 시험 시료를 수용하도록 구성된다. 방법은 또한 적어도 하나의 시험 시료를 포화된 시험 용액에 노출하는 단계로서, 각 시료의 하나의 표면만이 포화된 시험 용액에 노출되는, 노출 단계, 및 2개 이상의 시점에서 초음파 변환기를 통해 시험 시료를 스캐닝하는 단계로서, 초음파 변환기는 시료 포트에 동작 가능하게 연결되고, 각 스캔을 완료하기 위해 시험 시료의 대칭축 주위에서 완전히 회전하도록 구성되는, 스캐닝 단계를 포함한다.

Description

시뮬레이트된 신맛 환경에서 수소-유도된 크래킹의 정량적 실시간 모니터링을 위한 통합형 시스템
본 발명은 강철에서의 수소-유도된 크래킹 손상의 개시 및 성장의 정량적 모니터링을 위한 시스템 및 프로세스에 관한 것으로, 더 상세하게는, 신맛 서비스 설비에서 HIC 손상의 개시 및 성장을 예측하고 추적하기 위해 신맛 서비스 상태의 실험실 모의 실험에 관한 것이다.
수소-유도된 크래킹(HIC)은 파이프라인 및 압력 용기에 대한 주요 문제, 구체적으로 습성 신맛 상태를 서비스하는, 즉 습성 H2S-함유 환경에서 동작하는 것일 수 있다. 일반적으로, HIC는 금속에서 용해되는 원자 수소의 결과로서 발생할 수 있는 파이프라인, 배관 시스템 및 압력 용기와 같은 금속 구조(일반적으로, 강철)에서 크래킹의 벌크 유형이다. 특히, (1) 금속 표면에서 발생하는 H2S와 철 사이에서 부식 반응의 결과로서, 또는 (2) 좋지 못한 캐소드 보호(과보호)에 의해 생산된 수소 원자는 금속에서 침입형 부위를 통해 확산할 수 있고, 금속 결함 내에서 고압 수소 가스를 형성하기 위해 재조합할 수 있다. 금속 결함 내의 금속 내에서 수소 가스의 증가된 압력은 그런 후에 벌크 금속에서 균열 또는 수포가 형성하고 성장하도록 하고, 이것은 후속적으로 단계적 방식으로 서로 후속적으로 링크할 수 있고, 금속 구조의 구조적 장애를 초래할 수 있다. 신맛 서비스 압력 설비 내의 구조적 장애는 신맛 가스의 잠재적인 누출로 인해 안전성 및 환경 위험을 초래할 수 있다. 이와 같이, 신맛 서비스 설비에서 HIC의 개시 및 성장을 예측하고 추적할 수 있는 능력은 가장 중요하다.
현재, 신맛 서비스 동작은 HIC의 징후에 대한 설비를 규칙적으로 모니터링하고, HIC가 발견될 때, 영향받은 위치는 압력 등급화가 요구되는 지의 여부 및 궁극적으로 대체 설비가 필요할 때를 결정하기 위해 저욱 더 자주 점검된다. 예를 들어, 신맛 서비스 시스템에 대해, 선형 HIC 손상을 갖는 모든 용기는 규칙적인 간격(예를 들어, 해마다)으로 진전된 초음파 테스트에 의해 모니터링될 수 있는 한편, 단계적인 크래킹 손상(HIC의 더 중증의 형태)을 보여주는 용기는 더 자주(예를 들어, 세미-연간) 모니터링될 수 있다. 하지만, 이러한 빈번한 모니터링은 고비용이고 시간이 걸린다. 주어진 금속 등급(예를 들어, 강철 등급)에 대해, HIC 성장률 및 작동 조건(예를 들어, H2S의 온도, 압력, pH, 백분율)을 갖는 그 관계는 HIC 손상된 용기의 모니터링에서 더 큰 효율을 허용한다. 특히, HIC의 성장률을 제어하는 인자의 더 큰 이해를 통해, 모니터링은 체계적인 것에 기초하여 모든 HIC-손상된 설비를 모니터링하는 것보다 최고 장애 위험에서 이들 용기에 제한될 수 있다. 즉, 모니터링 절차는 스케줄 기반의 점검(SBI) 시스템으로부터 위험 기반의 점검(RBI) 시스템으로 이동할 수 있다. 이와 같이, 설비 모니터링 절차의 효율을 개선하기 위해 신맛 서비스 환경에서 동작하는 금속 구조에서의 HIC 손상의 성장률의 개시를 예측하고 정량화하기 위해 신뢰할 수 있는 방식이 필요하다.
본 개시 내용은 적어도 1종의 시험 시료에서 수소-유도된 크래킹의 정량적 모니터링을 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 방법은 H2S를 포함하는 가스로 시험 용액을 포화하는 단계 및 포화된 시험 용액을 시험 세포에 전달하는 단계를 포함하고, 시험 세포는 적어도 1종의 시료 포트 및 적어도 1종의 시험 시료를 포함한다. 시료 포트는 시험 시료를 수용하도록 구성된다. 방법은 또한 적어도 1종의 시험 시료를 포화된 시험 용액에 노출하는 단계로서, 각 시료의 하나의 표면만이 포화된 시험 용액에 노출되는, 노출 단계, 및 초음파 변환기를 2 이상의 시점에서 시험 시료를 스캐닝하는 단계로서, 초음파 변환기는 시료 포트에 작동 가능하게 연결되고, 각 스캔을 완료하기 위해 시험 시료의 대칭축 주위에서 완전히 회전하도록 구성되는, 스캐닝하는 단계를 또한 포함한다.
실험실 환경에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 시스템은 신맛 가스의 공급원과, 시험 용액을 포함하고 신맛 가스가 도입되어 시험 용액이 신맛 가스로 포화되는 시험 용액을 포함하는 시험 용액 탱크를 포함한다. 시험 세포가 제공되고, 적어도 1종의 시험 시료를 유지할 수 있고 신맛 부식 반응이 발생하는 세미 개방 유체 용기를 한정한다. 유체 용기는 시험 용액 탱크와 연통하여, 유체 용기는 차압을 통해 포화된 시험 용액을 수용한다. 시험 세포 홀더는 상이한 위치에서 시험 세포를 회전하도록 구성되어, 각 시험 시료의 하나의 표면은 포화된 시험 용액에 노출된다. 시스템은 초음파 변환기를 포함하고, 초음파 변환기는 적어도 1종의 시료 포트에 작동 가능하게 연결되고, 시험시료 주위를 회전하도록 구성되어 벌크 물질에 존재하는 HIC 결함을 주기적으로 스캔한다.
본 개시 내용의 추가 양상은 첨부된 도면과 연계하여 취해진 아래에 기재된 다양한 구현예의 상세한 설명을 검토할 때 더 쉽게 인정될 것이다.
도 1은 본 출원의 하나 이상의 구현예에 따라 신맛 환경에서 하나 이상의 시험 시료에서 HIC를 정량적 모니터링을 위한 시스템의 개략도.
도 2는 본 출원의 하나 이상의 구현예에 따라 시험 세포 및 그 성분의 개략도.
도 3은 본 출원의 하나 이상의 구현예에 따라 시험 세포의 바닥부 상의 시료 포트의 생성을 도시하는 시험 세포의 개략도.
도 4는 본 출원의 하나 이상의 구현예에 따라 시험 시료의 표면에서 수소의 흡수 및 시험 시료의 치수를 도시한 도면.
도 5는 본 출원의 하나 이상의 구현예에 따라 시료 두께에 대한 수소 충전 표면의 비의 함수(Rch/L)로서, 충전 표면 반경에 대한 최대 허용가능한 추출 표면 반경의 비율(Rext max Rch)을 도시하는 그래프.
도 6은 본 출원의 하나 이상의 구현예에 따라 시료 포트 및 그 성분의 개략도.
도 7a 내지 도 7b는 본 출원의 하나 이상의 구현예에 따라 시험 시료에 위치된 종방향 벌크 HIC 균열의 C-스캔 디스플레이로서, 도 7a는 또한 휠 인코더의 이용과 연계하여 시료 축에 대해 변환기의 회전을 나타내고, 도 7b는 데카르트 (x,y) 좌표에서 탐침의 종래의 운동을 나타낸다.
도 8은 본 출원의 하나 이상의 구현예에 따라 초음파 변환기의 제 1 및 마지막 발사 요소에 대한 음향 경로의 개략도.
도 9는 본 출원의 하나 이상의 구현예에 따라 보정 블록을 이용하여 영역 r<0에서 스캔 중첩을 방지하기 위해 변환기의 제 1 발사 요소를 결정하는데 사용된 기술의 실례.
도 10은 본 출원의 하나 이상의 구현예에 따라 시험 세포 및 그 성분의 대안적인 구현예의 개략도.
도 11a 내지 도 11c는 본 출원의 하나 이상의 구현예에 따라 수소 침투 시료 클램프 및 그 성분의 개략도.
도 12a 내지 도 12c는 본 출원의 하나 이상의 구현예에 따라 시험 세포 및 시험 시료의 상이한 배향의 개략도.
도 13은 본 출원의 하나 이상의 구현예에 따라 실시예 1의 시험 기간에 걸쳐 시험 시료의 수소 침투의 그래프.
도 14a 내지 도 14b는 본 출원의 하나 이상의 구현예에 따라 실시예 1의 시험 기간의 단부에서 액침 초음파 스캐너(14A) 및 회전하는 초음파 스캐너(14B)를 이용하는 시험 시료의 스캔.
본 개시 내용은 신맛 서비스 환경을 시뮬레이션하는 실험실 환경에서 HIC의 정량적 모니터링을 위한 시스템 및 방법의 세부사항을 기재한다. 특히, 본 출원은 신맛 서비스 환경으로부터 멀리 있지만 그 상태를 시뮬레이션하는 본 명세서에 기재된 바와 같이 시스템에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 출원의 시스템은 시험 시료에서 HIC 손상의 개시 및 성장을 모니터링할 수 있어서, 실제 신맛 서비스 파이프라인 응용에서 HIC 손상의 개시 및 성장을 시뮬레이션한다. 시스템은 개시, 성장(예를 들어, 크기, 형상, 위치)을 적절히 추적할 수 있고, 주어진 신맛 환경에서 시험 시료에서의 HIC의 성장률(단위 시간당 균열 크기의 단위)을 결정하고, 이것은 현장 오퍼레이터가 실제 신맛 서비스 자산(예를 들어, 파이프라인, 공장 용기, 배관 시스템)의 부분에서 활성 HIC 손상의 성장률을 더 양호하게 예측하도록 한다. 시스템은 또한 시험 시료에서 단계적 크래킹(SWC)의 존재를 검출하는데 사용될 수 있다.
본 출원의 방법에서, 시험 시료는 해당 신맛 서비스 설비(예를 들어, 파이프라인, 공장 용기)와 동일한 물질로 만들어지고, 실제 신맛 서비스 설비에서 HIC의 개시 및 성장의 예측 및 추적을 허용하는 상태를 제공하기 위해 실질적으로 유사한 두께를 갖는다. 시험 시료는 수소 취성 또는 HIC 손상에 민감한 임의의 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 구현예에서, 시험 시료는 강철과 같은 금속으로 구성된다. 하나 이상의 시험 시료는 이들이 시험 용액에 노출되는 시험 세포 내에서 하나 이상의 시료 포트(하나의 시료 포트당 하나의 시험 시료)에 유지된다. 시험 용액은 물 뿐 아니라 염 또는 유기 산으로 구성되어 오일 필드에서 생산된 물을 시뮬레이션한다. 시험 용액은 또한 오일, 가스 및 산을 포함하지만, 여기에 제한되지 않는 추가 요소를 또한 포함할 수 있다. 또한, 시험 용액은 순수한 H2S 또는 H2S와 다른 가스(혼합물에서 공지된 H2S 분압을 갖는)의 혼합물일 수 있는 시험 가스로 사전 포화된다. 동작 동안, 특정 압력 및 온도에서, 시험 용액을 포화하는데 사용된 시험 가스는 고정된 유량에서 시험 세포에 계속해서 거품화된다. 각 시험 시료의 하나의 표면만이 시홈 지속기간 전체에 포화된 시험 용액과 접촉하여, 신맛 환경으로의 실제 현자 설비의 노출을 시뮬레이션한다. 예를 들어, 현장에서 파이플하인에서, 파이프의 내부 표면은 이를 통해 흐르는 유체에 노출되는 한편, 외부 표면은 공기에 개방되므로, 수소가 내면으로부터 외벽으로 확산하는 연속 구동력을 생성한다. 포화된 시험 용액의 연속된 거품화는 시험 시료의 노출된 표면으로의 발생된 수소(부식의 결과로서)의 흡수를 촉진하여, 이것은 결국 벌크 물질 내에서 HIC 손상을 초래한다.
시험 시료 내의 HIC 손상은 시료 포트에 부착된 회전하는 초음파 변환기에 의해 실시간으로 모니터링된다. 회전하는 초음파 변환기는 시험의 운영자에 의해 지정될 수 있는 주파수에서 시험 지속기간 동안 상이한 시점에서 시험 시료의 전체 3차원 초음파 단층 촬영을 제공할 수 있다. 상이한 시점에서 단층 촬영 데이터의 후속적인 분석은 그런 후에 시험 시료에서의 각 개별적인 HIC 결함에 대한 개시, 성장(예를 들어, 크기, 형상, 위치) 및 성장률을 유도하는데 사용될 수 있고, 또한 단계적 크래킹(SWC)으로의 개별적인 HIC의 관통 두께 유착의 확률을 정량화하는데 사용될 수 있다.
실험실 환경에서 HIC의 모니터링을 위한 언급된 시스템 및 방법은 이제 하나 이상의 설명된 구현예 및/또는 시스템 및 방법의 배열이 도시되는 첨부 도면을 참조하여 더 완전히 기재된다. 시스템 및 방법은 당해 분야의 숙련가에 의해 인정된 바와 같이 아래에 기재된 예시된 구현예 및/또는 배열이 다양한 형태로 구현될 수 있는 시스템 및 방법의 단지 예시적이기 때문에 예시된 구현예 및/또는 배열에 어떤 식으로든 제한되지 않는다. 그러므로, 본 명세서에 개시된 임의의 구조적 및 기능적 세부 사항이 시스템 및 방법을 제한하는 것으로 해석되지 않고, 시스템 및 방법을 구현하기 위해 하나 이상의 방식으로 당해 분야의 숙련자를 가르치기 위한 대표적인 구현예 및/또는 배열로서 제공된다.
도 1은 실험실 환경에서 하나 이상의 시험 시료에서 HIC 결함을 모니터링하기 위한 예시적인 시스템을 도시한다. 도 1은 또한 예시적인 흐름 반응식을 도시한다. 시스템(100)은 질소(N2) 가스 용기(탱크 또는 컨테이너(102) 및 시험 가스(예를 들어, 황화수소[H2S]) 용기(탱크 또는 컨테이너(104)를 포함한다. 특정한 구현예에서, 시험 실행 이전에, 시스템의 나머지{예를 들어, 도관(106)}에 용기(102 및 104)를 연결하는 튜브는 임의의 트레이스의 산소를 제거하기 위해 대략 10분 동안 진공 처리될 수 있다. 그런 후에 하나 이상의 구현예에서, N2 가스는 임의의 산소의 시스템(100)의 나머지를 정화하기 위해 용기(102)로부터 방출될 수 있다. 특정한 구현예에서, 시스템을 통한 N2 가스의 최소 흐름율은 100 mL/분일 수 있고, N2 가스는 최소 24시간 동안 시스템을 정화할 수 있다. N2 가스가 시스템을 정화하는데 사용되어, 뒤이어 정화가 이루어지는 구현예에서, N2 가스 흐름은 차단된다. 하나 이상의 구현예에서, 용기(102)로부터의 N2 가스는 또한 각 시험 실행에 뒤이어 시스템을 정화하는데 사용될 수 있다. 시스템으로부터 산소를 제거하는 주요 장점은 아주 적은 오일필드 H2S 환경이 산소를 포함하기 때문에 오일필드 상태를 더 양호하게 재현한다는 것이다. 시스템으로부터의 산소의 제거는, 산소가 원소 황을 형성하기 위해 H2S와 반응할 수 있어서, 이것이 유체 도관을 차단할 수 있기 때문에 중요하다. 다른 한 편으로, 대안적인 구현예에서, 시스템은 필요 시 특정한 비정상적인 상태를 시뮬레이션하기 위해 산소를 포함할 수 있다.
일반적으로, 시스템(100)의 유체(가스 및 액체)는 유체 도관을 통해 시스템에서의 용기 사이에서 흐른다. 이들 유체 도관은 하나 이상의 부식성 저항성 합금으로 만들어질 수 있다.
하나 이상의 구현예에서, 시스템(100)의 유체의 흐름율은 하나 이상의 디지털 유량계, 압력 조절자, 밸브, 게이지 및/또는 압력 안전성 요소(예를 들어, 파열 디스크)를 포함하는 흐름 제어 시스템에 의해 제어된다. 아래에 기재된 시스템(100)(도 1을 참조)의 흐름 제어 시스템이 특정한 방식으로 구성되지만, 밸브, 조절기, 게이지 등에 대한 임의의 수의 구성은 시스템(100) 내의 지정된 유체의 흐름율을 달성하기 위해 흐름 제어 시스템에 사용될 수 있다.
도 1을 계속해서 참조하면, 진공 도관(106)(위에 기재된)의 단계 동안, 밸브(V14, V18 및 V19)가 개방되는 한편, 밸브(V1, V13 및 V15)는 폐쇄된다. 유사하게, N2(위에 기재된)를 가지고 시스템(100)을 정화하는 단계 동안, 밸브(V3, V11, V12, V14 및 V19)는 폐쇄되고, 밸브(V4, V6 및 V8)는 개방되고, 3방향 밸브(V2 및 V5)는 정화("P") 위치에 놓이고, V10은 주변("A") 위치에 놓이고, 조절기(V7 및 V9)는 절반 개방된다. 추가로, N2 정화 단계 동안, 용기(102)의 주요 밸브(V18)는 개방되고, 게이지(G9) 상의 압력 판독은 조절기(R3)를 이용하여 주변 양압(10 psig 미만)으로 조절된다.
하나 이상의 구현예에서, 각 시험 실행에 대한 준비시, 시험 용액의 최소 용적(Vmin)이 준비될 수 있고, 시험 용액의 pH 및 물은 요망된 수준으로 조절될 수 있다. Vmin의 준비는 실험자가 총 노출된 시료 표면(S)(2x πRch 2)에 대한 시험 용액 용적의 비율을 최대화하도록 하고, 이것은 시험 용액의 pH가 전체 시험 지속기간 동안 일정하게 남아있는 것을 보장한다. 하나 이상의 구현예에서, (Vmin / nS)=30의 값이 사용될 수 있고, 여기서 n은 실험에 사용된 시험 시료의 수이다. 준비 이후에, 시험 용액은 그런 후에 시험 용액 탱크(염수 탱크)(108)에 위치되어 질소로 정화되고, 그런 후에 아래에 더 구체적으로 논의된 바와 같이, 시험 세포(112){시험 세포(112)의 유체 용기}로 전달되기 전에 원하는 시험 가스(예를 들어, 신맛 가스 혼합물)로 포화된다. 시험 용액은 정화/포화 스테이지 동안 시험 시료(들)의 오염 또는 부식을 방지하기 위해 시험 세포(112)에 들어가기 전에 정화/포화 스테이지 동안 별도의 탱크{시험 용액 탱크(108)}로 전달된다. 사실상, 이 스테이지 동안 개별 및 건식 세포{시험 세포(112)}에서 시험 시료(들)를 갖는 것은 이들이 잘못된 부식 표면을 생성하고 측정에 영향을 주는 이른 부식을 시작하지 않는 것을 보장한다. 또한 공기로의 노출 없이 시험 용액 탱크(108)로부터 시험 세포(112)로 정화된 시험 용액을 전달할 수 있는 능력은 종래의 방법에 비해 장점을 제공한다.
상기에 언급된 바와 같이, 시험 용액의 준비에 뒤이어, 시스템은 질소(N2)로 정화된다. N2로 시스템의 완전한 정화 이후에, 시험 가스는 시험 실행을 시작하기 위해 용기(104)로부터 방출된다. 시험 가스는 용기(104)로부터 유체 도관(106)을 통해 시험 용액 탱크(108)로 흐르고, 이것은 시험 용액을 포함한다. 도 1에 도시된 구현예에서, 용기(104)로부터 탱크(108)로의 시험 가스의 흐름은 밸브(V18)(N2 가스 밸브)를 폐쇄하고, V19 및 용기(104)의 주요 밸브를 개방함으로써 달성된다. 추가로, 조절기(R4)는 또한 시스템에서의 일정한 압력을 유지하기 위해 느리게 개방되고, 이것은 게이지(G9)에서 판독될 수 있다. 가스 흐름율은 조절기(V7 및 V9)를 통해 제어되고, 필요시 조절기(R4)에서 약간의 증가만큼 제어된다. 하나 이상의 구현예에서, 디지털 유량계(DFM)의 가스 흐름율은 최소 150 ml/분이어야 한다.
하나 이상의 구현예에서, 시험 가스는 H2S의 공지된 부분 압력을 포함하는 가스의 혼합물이다. 시험 용액 탱크(108)에 들어가자마자, 시험 가스는 시험 용액을 포화한다. 하나 이상의 구현예에서, 시험 가스는 시험 용액의 완전한 포화를 보장하기 위해 최소 2시간 동안 시험 용액 탱크(108)에 펌핑되고, 이 시점에서 시험 가스의 흐름율은 조절기(V7 및 V9)를 통해 감소된다. 예를 들어, 시험 가스의 흐름율은 시험 실행의 지속기간 동안 시험 용액의 연속 H2S 포화를 적절하게 보장하기 위해 30 ml/분의 디폴트 수준으로 감소될 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 시험 용액의 포화 이전에, 시험 가스는 최소 압력으로 용기(104)에 저장되어야 한다. 용해 가스의 부분 압력은 시험 가스의 준비시 고려될 중요한 파라미터이다. 이와 같이, 시험 가스를 준비시, H2S 가스와 압력 사이의 다음의 관계가 사용될 수 있다: xH2Stest x /ptest = xH2Sfield x pfield. xH2Stest 및 xH2Sfield는 각각 시험 실행 및 실제 현장 상태에 대한 가스 혼합물에서의 H2S의 몰분율을 나타내는 한편, ptest 및 pfield는 각각 실제 현장 상태에서 시험 압력 및 설비 동작 압력을 나타낸다.
도 1을 계속해서 참조하면, 시험 용액의 포화에 뒤이어, 포화된 시험 용액은 그런 후에 유체 도관(110)을 통해 탱크(108)로부터 시험 세포(112)로 전달된다. 더 구체적으로, 포화된 시험 용액은 용액을 들어올리는 방식으로서 시험 가스 흐름 자체를 이용하여 시험 용액 탱크(108)로부터 시험 세포(112)로 전달된다. 이를 달성하기 위해, 3방향 밸브(V2 및 V5)는 전달("T") 위치로 회전한다. 특정한 구현예에서, 유체 도관(110)은 투명할 수 있어서, 시험 용액 전달의 시각적 모니터링을 허용하고, 특히 시험 용액 전달이 종료될 때를 결정한다. 포화된 시험 용액이 시험 용액 탱크(108)로부터 시험 세포(112)로 전달된 후에, 시험 세포(112)에서의 하나 이상의 시험 시료의 시험이 개시될 수 있다.
시험 실행이 주변 압력에서 수행된 구현예에서, 일단 시험 용액이 시험 세포로 전달되었으면, 3방향 밸브(V2 및 V5)는 "정화" 위치("P" 위치)로 스위칭되는 한편, 밸브(V4 및 V7)는 완전히 폐쇄된다. 추가로, 밸브(V11)는 주변("A") 위치에 유지되고, V9는 원하는 가스 흐름율을 설정하도록 조정될 수 있다.
유사하게, 시험 실행이 상승된 압력에서 수행되는 구현예에서, 시험 용액이 시험 세포로 전달된 후에, 3방향 밸브(V2 및 V5)는 정화("P") 위치로 스위칭되는 한편, 밸브(V4) 및 조절기(V7)는 완전히 폐쇄된다. 하지만, 밸브(V10)는 상승된 위치("E" 위치)로 또한 스위칭되어야 하고, 밸브(V11)는 개방되어야 한다. 추가로, 조절기(V9)는 원하는 가스 흐름율 값을 설정하도록 조정되어야 한다. 이와 평행하게, 조절기(R5)(필요시 R4)는 또한 게이지(G11)에서의 시험 세포 압력을 원하는 시험 압력 값으로 조정하는데 사용될 수 있다. 시험 압력이 시험 세포의 최대 동작 압력을 초과할 수 없다는 것을 주지하는 것이 중요하다. 예를 들어, 하나 이상의 구현예에서, 안전성 파열 디스크(RUP-1 및 RUP-2)는 시험 압력이 시험 세포의 최대 동작 압력을 초과하는 경우 파열할 수 있다.
하나 이상의 구현예에 따른 시험 세포(112) 및 그 성분의 개략도는 도 2에 도시된다. 도 2를 참조하면, 시험 세포(112)는 세미 개방된 유체 용기(202)를 포함할 수 있고, 이것은 포화된 시험 용액을 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, 세미 개방된 유체 용기(202)는 당해 분야의 숙련자에게 알려진 바와 같이 임의의 부식 및/또는 화학 저항 물질로 만들어질 수 있다. 바람직하게, 세미 개방된 유체 용기(202)의 물질은 또한 H2S 침투에 대한 적합한 열 기계적 특성 및 저항을 가질 수 있다. 예를 들어, 세미 개방된 유체 용기는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)로 만들어질 수 있다. 시험 세포(112)는 또한 회전하는 시험 세포 홀더(204)를 포함할 수 있고, 이것은 시험 세포(112)를 제어 패널(예를 들어, 가스 실린더로부터 이격된 시스템 성분이 고정되는 금속 스탠드(미도시))에 유지하고, 시험 세포(112) 자체를 회전할 수 있다. 특정한 구현예에서, 회전하는 시험 세포 홀더(204)는 중력 방향에 대해 0도, +45도 및 -45도에서 시험 세포(112)를 회전하고 로킹할 수 있다. 특정한 구현예에서, 시험 세포(112)는 -45도 내지 +45도를 포함하는 임의의 위치에서 회전되고 고정될 수 있다. 시험 세포(112)는 상부 커버(206) 및 적어도 하나의 시료 포트(208)를 더 포함할 수 있고, 이것은 웨지(210), 초음파 변환기(212), 인코더(미도시, 도 7a를 참조[휠 인코더(502)]), 및 클램프(214), 및 시험 시료(216)를 포함할 수 있다.
도 2를 계속해서 참조하면, 시험 세포(112)의 상부 커버(206)는 적어도 2개의 개구부: 시험 가스의 유입을 위해 유체 도관(110)을 수용하기 위한 제 1 개구부(218) 및 시험 실행의 마지막에서 시험 가스를 하나 이상의 스크러버 탱크(116)(도 1에 도시됨)에 출력하기 위한 유체 도관(114)을 수용하기 위한 제 2 개구부(220)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 스크린(224)은 포화된 시험 가스의 최적의 확산 및 기포화를 허용하고 시험 시료 주위의 시험 용액의 교반을 보장하기 위해 세미 개방된 유체 용기(202) 내에서 종료하는 유체 도관(110)의 마지막에 설치될 수 있다. 스크린(224)은 또한 시험 시료 주위의 영역에서 균질한 pH를 보장하는데 도움을 줄 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 상부 커버(206)는 (1) 일반적인 부식 모니터링을 위한 선형 편광 저항(LPR) 프로브, 원 위치의 pH 측정 프로브, 또는 원 위치의 온도 센서를 포함하지만, 여기에 제한되지 않는 다른 탐침 측정 디바이스의 사용; (2) 감소하는 부식 및 수소 취성(수소 침투율의 감소를 통해)에 대한 그 성능을 평가하기 위해 pH-조정 화학물질(NaOH 또는 HCI와 같은)의 도입, 또는 부식 억제제의 주입; 및 (3) 캐소드 보호(CP)를 시뮬레이션하기 위해 외부 포텐시오스타트를 통해 시험 시료에 전기적 유선된 보조 전극의 이용을 위해 제 3 개구부(222)를 포함할 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 구현예에서, 본 출원의 시스템은 (a) H2S 부식만을 통해, (b) CP를 통해(이 경우에 시험 용액 탱크에서의 시험 용액이 H2S로 사전 포화될 필요가 없다), 또는 (c) 양쪽의 조합을 통해 수소로 시료를 충전할 수 있다는 점에서 융통성 있다. 후자의 경우는 HIC 현상을 가속화할 수 있고, 이것은 신맛 서비스 설비의 장기간 노화를 시뮬레이션할 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 상부 커버(206)는 폴리에테르에테르케톤(PEEK)으로 만들어질 수 있다.
위에 언급된 바와 같이, 시험 세포는 시험 세포에 통합된 적어도 하나의 시료 포트를 또한 포함할 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 시료 포트(들)는 시험 세포의 하부 단부에 고정된다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 시험 세포에서의 시료 포트를 생성하기 위해, 평면(302)은 시험 세포의 하부 단부측(폐쇄측)에서 먼저 생성된다(예를 들어, 대략 45도의 각도로). 다음으로, 평면의 중심에 있는 관통 두께 구멍(304)은 시료 포트를 생성하도록 드릴링된다. 하나 이상의 구현예에서, 드릴링된 구멍의 반경(Rch)은 시험 시료에 대한 포화된 시험 용액의 노출이 발생하는 부식 표면의 반경에 대응한다. 시험 세포의 치수에 따라, 여러 시료 포트는 시험 세포의 하부 단부에서 생성될 수 있다.
하나 이상의 구현예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 시험 세포(112)는 적어도 하나의 시험 포트(208)를 포함할 수 있다. 시료 포트(208)는 웨지(210), 인코더(미도시, 도 7a를 참조 [휠 인코더(502)]), 초음파 변환기(212), 및 2개의 클램프(214)를 포함하는 여러 구성 요소를 포함할 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 초음파 변환기(212)는 웨지(210)의 상부에 고정된다. 2개의 클램프(214)는 시험 시료(216)의 측면을 유지하는데 사용된다. 시험 시료(216)의 전방 및 후방 표면은 웨지(210)와 에지 시험 세포(112) 자체 사이에 유지된다. 하나 이상의 구현예에서, 시험 시료(216)는 나사를 이용하여 클램프(214)를 통해 시험 세포(112) 상에 고정될 수 있다. 웨지(210)의 상부 부분은 또한 클램프(214) 사이에 유지된다. 특히, 웨지(210)는 시험 시료(216)의 대칭(수직) 축(점선으로 도시된 바와 같이)에 대해 웨지(210)의 360도 회전을 허용하기 위해 설치 틈을 갖는 2개의 클램프(214) 사이에 유지된다. 하나 이상의 구현예에서, 웨지(210)는 형상이 원통형일 수 있다.
시험 시료(216)는 당해 분야의 숙련자에게 알려진 임의의 수의 방식으로 제조될 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 하나 이상의 시험시료는 해당 신맛 서비스 설비를 제조하는데 사용된 강철 플레이트(또는 파이프)로부터 가공될 수 있다. 시험 시료 직경은 시험 세포의 규격, 특히 시험 시료 포트의 가공 치수와 정렬될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 시험 시료는 최대 두께를 갖고, 이것은 만들어지는 개시 물질(예를 들어, 플레이트, 파이프)의 곡률에 의해 제한된다. 예를 들어, 개시 물질의 곡률이 0이면, 즉 평평한 플레이트이면, 시험 시료 두께는 플레이트의 두께이다.
시험 시료는 해당 실제 신맛 서비스 부식 설비(예를 들어, 파이프라인 또는 압력 용기)를 적절히 나타내는 치수로 제조되어야 한다. 시험 시료의 치수의 중요성은 본원에 참고용으로 병합되는, Traidia 등에 의해 2015년 최근에 공개된 문서(Traidia, A.M. El-Sherik, 및 H. Attar(2015) Recommended Specimen Dimensions and Boundary Conditions for Measurement of Hydrogen Permeation in Thick Carbon Steel Plates. Corrosion: May 2015, Vol. 71, No. 5, pp. 585-597.에 증명된다. Traidia 등에 논의된 바와 같이, 시료 두께(L)에 대한 수소 충전/부식 표면 반경(Rch)의 주어진 비율에 대해, 추출 표면(Rext)의 반경은 상부 값(Rext max)에 제한되고, 이것은 충전 표면 반경보다 낮다(도 4 및 도 5를 참조). 일반적으로, 시험 시료는, 시험 용액에 노출되는 표면의 치수(예를 들어, 반경)가 최대화되고 추출 표면의 반경(Rext)이 최소화되도록 제조되어야 한다.
적어도 하나의 구현예에서, 시험 시료를 특정 크기로 가공한 후에, 시험 시료의 양쪽 측면은 그라인딩될 수 있고, 그런 후에 표준 연마 기계를 이용하여 320 GRIT로 연마된다. 그 후에, 시험 시료는 역삼투압 또는 증류수로 세척될 수 있고, 아세톤으로 린스되고, 대략 1시간 동안 최소 약 75℃로 안정한 오븐에 위치된다. 시험 시료는 그런 후에 냉각하기 위해 적절한 데시케이터에 위치될 수 있다. 완전한 냉각 이후에, 시험 시료는 시험 세포 상의 시료 포트에 장착되고 적절히 클램프될 수 있다. 특정한 구현예에서, o-링은 완전한 밀봉을 보장하기 위해 시험 세포와 클램프 사이의 공간에 설치될 수 있다.
선택적으로, 적어도 하나의 구현예에서, 시험 세포(112)는 또한 시험 세포(112)의 외부 주위를 래핑하는 전기 가열 벨트(미도시)를 포함할 수 있다. 가열 벨트는 상승된 온도에서 시험 실행을 수행하는데 사용될 수 있다. 가열 벨트의 사용을 통해 시험 세포(112) 내의 온도는 가열 벨트의 전력 뿐 아니라 시험 세포 벽의 열 확산도 및 두께에 기초하여 변할 수 있다. 예를 들어, 시험 세포가 PVDF로 구성되고 약 50 mm의 벽 두께를 갖는 구현예에서, 시험 세포의 내부 벽에서 약 70℃의 최대 온도와 약 45 psig의 최대 시험 압력이 달성될 수 있다.
위에 주지된 바와 같이, 시험 세포(112)는 하나 이상의 시료 포트(208)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 구현예에 따른 시료 포트(208) 및 그 성분의 개략도는 도 6에 도시된다. 위에 논의된 바와 같이, 시료 포트(208)는 웨지(210)에 고정되는(예를 들어, 나사를 통해) 초음파 변환기(212)를 포함한다. 하나 이상의 구현예에서, 초음파 변환기는 고주파수, 선형 상의 어레이 변환기일 수 있다. 초음파 변환기(212)는 시험 시료(216)에서 HIC의 개시 및 성장율을 모니터링하는데 사용된다. 초음파 변환기("변환기")(212)는 지정된 시간 간격에서 시험 시료(216)에 대한 HIC 손상의 정밀한 3차원 맵을 제공할 수 있다.
초음파 변환기가 시험 세포로부터 분리되는 종래의 방법에서, 실험실 환경에서 시험 시료에 대한 HIC 손상의 정밀한 3차원 맵을 제공하는 것은 1) 스캐닝될 시험 시료의 작은 크기, 2) 스캔을 수행하기 위해 시험 세포에 이용 가능한 제한된 공간, 및 3) 중력 방향에 대해 시험 시료의 배향으로 인해 도전받을 수 있다. 이와 같이, 본 출원의 초음파 변환기(212)는 시료 포트(208)에 통합되고, 이것은 시험 세포 자체의 통합 부분이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 시료 포트(208)에 통합됨으로써, 초음파 변환기(212)는 중력 방향에 대해 시험 시료의 임의의 배향을 더 쉽게 관리할 수 있다. 특히, 시료 포트(208) 상의 초음파 변환기(212)의 위치 이정은 시험 시료(216)의 배향에 관계 없이 시험 시료(216)에서의 HIC 결함의 평면에 수직인 빔 초음파 변환기(212)를 초래한다.
하나 이상의 구현예에서, 초음파 변환기(212)는 웨지(210)에 음향 결합될 수 있고, 이것은 클램프(214)를 통해 시험 시료(216)와의 접촉을 유지한다. 특히, 하나 이상의 구현예(도 6에 도시된 바와 같이)에서, 측면 구멍(220)은 클램프(214) 중 하나에 만들어질 수 있어서, 웨지(210)와 시험 시료(216)의 스캐닝 표면 사이의 음향 결합(예를 들어, 겔, 오일, 또는 물)의 주입을 허용한다. 측면 구멍(220)은 또한 방출될 시험 시료의 외부 표면에서 재조합하는 수소 가스를 허용하여, 웨지와 시험 시료 사이의 음향 접촉의 구축 및 손실을 방지한다. 적어도 하나의 구현예에서, 웨지(210)는 가교 결합된 폴리스티렌 플라스틱(예를 들어, 렉소라이트)과 같은 플라스틱으로 구성될 수 있고, 결합 유체의 소량만이 요구되도록 지연선으로서 작용한다. 이것은 유체 누출 위험뿐 아니라 추가 유체 펌핑 시스템을 가질 필요성을 크게 감소시킨다.
도 6을 계속해서 참조하면, 시료 포트(208)는 시험 시료(216)의 축에 대해 웨지(210)의 회전을 여전히 허용하면서, 웨지(210)가 시험 시료(216)와의 접촉을 유지하도록 설계된다. 더 구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 초음파 변환기(212)는 웨지(210)에 부착되지만, 웨지 표면의 절반만을 커버한다. 이와 같이, 변환기(212)는 웨지(210)의 방사상 방향을 따라{시험 시료(216)의 방사상 방향} 계속해서 스캐닝할 수 있고, 이것은 변환기(212)가 변환기(212) 바로 아래에 위치된 시험 시료(216)의 절반의 단면의 맵을 생성하도록 한다. 더욱이, 시험 시료(216)의 수직축 주위에서 웨지(210)를 회전함으로써(360도 회전), 변환기(212)는 또한 시험 시료(216)의 수직축 주위에서 전체 회전을 수행하여, 전체 시험 시료의 전체 매핑을 생성한다. 더 구체적으로, 시험 시료(216)의 수직축 주위에서 변환기(212)의 전체 회전을 수행함으로써, 그리고 변환기(212)의 각 위치(θ)를 인코딩함으로써, 시험 시료(216)의 전체 매핑이 달성될 수 있다. 추가로, 웨지(210)의 상부 상의 변환기(212)의 적절한 위치 지정은 시험 시료(216)의 전체 스캐닝을 보장하고, 변환기(212)의 회전 동안 초래될 수 있는 회전축 근처의 스캔의 임의의 중첩을 방지한다.
위에 언급된 바와 같이, 하나 이상의 구현예에서, 변환기의 각 위치(θ)는 시험 시료의 전체 매핑이 달성되는 것을 보장하기 위해 인코딩된다. 변환기의 각 위치(θ)는 당해 분야의 숙련자에 의해 공지된 임의의 수의 방식으로 인코딩될 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 변환기의 각 위치(θ)는 변환기에 연결되고 시료 클램프에 고정된 인코더(예를 들어 휠 인코더)를 이용하여 인코딩되어, 인코더와 웨지 사이의 영구적인 접촉이 이루어진다. 하나 이상의 구현예에서, 스프링은 인코더와 웨지 사이의 계속 접촉을 보장하는데 사용될 수 있다.
인코딩된 휠 및 변환기와 웨지에 대한 부착의 예는 도 7a에 도시된다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 웨지와 휠 인코더(502)(예를 들어, 스프링을 통해) 사이의 슬라이딩이 없음을 가정하면, 각도(θ)만큼 웨지의 회전은 Dw θ/2의 휠 인코더의 등가 선형 변위를 생성하고, 여기서 Dw는 웨지의 외부 직경이다. 웨지(210)의 회전은 변환기(212)를 트리거링하므로, 시험 시료(216)의 매핑을 초래한다. 도 7b는 변환기의 회전에 의해 얻어진 원 데이터의 예시적인 C-SCAN 디스플레이를 도시한다. 원 C-SCAN이 공통 방식(즉, 데카르트 x-y 평면을 이용하여)으로 해석될 수 없기 때문에 매핑 목적을 위해 쉽게 사용될 수 없다는 것이 주지되어야 한다. 사실상, 원 C-SCAN은 (Dw θ/2, r) 좌표계에서의 결함의 맵으로서 해석되어야 하고, 이것은 공통 원통 좌표계(θ,r )의 약간 변형된 버전이다. 이와 같이, 하나 이상의 구현예에서, 데이터 처리의 추가 단계는 원 데이터를 분석하고 측정치를 데카르트 x-y 평면계로 병치하도록 필요할 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 이러한 데이터 처리 단계는 MATLAB과 같이 임의의 수의 소프트웨어 어플리케이션을 이용하여 달성될 수 있다.
대안적인 구현예에서, 인코더는 회전을 인코딩하기 위해 웨지에 고정된 선택적인 인코더와 같이 다른 유형의 인코더일 수 있다. 더욱이, 모터가 초음파 변환기를 회전하는데 사용되는 구현예에서, 모터 자체는 웨지의 원주 방향 위치를 로그하기 위해 인코더를 포함할 수 있다.
위에 논의된 바와 같이, 하나 이상의 구현예에서, 초음파 변환기(212)는 웨지(210)의 상부에 위치된다. 초음파 변환기(212)의 이러한 위치 지정은 시험 시료의 전체 스캐닝을 보장하고, 변환기의 회전 동안 초래할 수 있는 회전 축 근처에서 임의의 스캔 중첩을 방지한다. 전체 스캐닝을 보장하고 이들 구현예에서 스캔 중첩을 방지하기 위해, 3개의 주요 인자가 고려될 수 있다.
먼저, 초음파 변환기 길이는 수소 추출 표면의 반경(Rext)과 적어도 동일해야 한다. 바람직한 구현예에서, 초음파 변환기 길이는 1.2 x Rext와 같이 Rext보다 약간 더 클 수 있다. 두번째로, 웨지는, 초음파 변환기가 r <0인 영역 상에서 초음파 변환기 발사의 제 1 소수의 발사 요소("요소") 및 r > Rext인 영역에서 변환기 발사의 마지막 소수의 요소을 통해 웨지의 절반에만 고정되도록 설계되어야 한다. 이것은 해당 영역(0 < r < Rext )이 완전히 스캐닝되는 것을 초래한다. 도 8은 적어도 하나의 구현예에 따라 변환기의 제 1(802) 및 마지막 요소(804)에 대한 사운드 경로를 도시한다. 세번째로, r<0인 영역에서 스캔 중첩을 방지하기 위해, 그 영역에서 발사하는 변환기 요소는, 변환기의 제 1 빔(초점 로우)이 중심에서 시료에 충돌하도록 비활성화될 수 있다. 즉, 하나 이상의 구현예에서, 변환기는 어떤 변환기 요소가 중첩을 방지하기 위해 비활성화될 필요가 있는 지를 결정하기 위해 시험 실행 이전에 교정될 수 있다. 이들 선택 변환기 요소를 비활성화함으로써, r<0에 위치된 영역의 스캐닝이 방지된다.
하나 이상의 구현예에서, 어떤 변환기 요소가 비활성화되어야 하는 지를 결정하기 위해, 교정 블록은 시험 실행 이전에 변환기를 교정하기 위해 시료 포트에 위치될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 교정 블록(902)은 웨지(210)에 인접한 시료 포트(시험 시료가 위치되는)에 위치될 수 있다. 이 구현예에서, 교정 블록(902)은 강철로 만들어지고, 10 mm의 두께를 갖고; 하지만, 다른 구현예는 가변 두께의 교정 블록(902)을 가질 수 있다. 추가로, 측면 구멍(904)(이 구현예에서 직경이 3 mm)은 Rs/2의 거리에서 교정 블록(902)의 근접 단부에 방사상으로 드릴링되고, 여기서 "Rs"는 시료의 반경을 나타내어, 블록의 중심에서 종료한다. 하나 이상의 구현예에서, 측면 구멍(904)의 직경은 변환기의 적어도 민감도를 초과해야 한다. 측면 구멍(904)을 드릴링하고 시료 포트에서 교정 블록(902)을 위치 지정한 후에, 변환기 요소(906)는 그런 후에 교정 블록의 말단 단부와 블록의 중심(즉, 측면 구멍의 단부) 사이의 변환기 요소만이 턴 온되도록 미세 조정되거나 교정된 교정 블록 및 설정(예를 들어, 애퍼처, 초점 로우, 제 1 활성 요소, 마지막 활성 요소) 상에서 시험될 수 있다. 일단 교정이 완료되면, 교정 블록(902)은 시료 포트에서 시험 시료로 대체될 수 있다. 이와 같이, 후속 시험 실행 동안, 시험 시료의 중심과 시험 시료의 말단 단부 사이의 영역만이 스캐닝된다.
대안적인 구현예에서, 시험 세포의 적어도 하나의 시료 포트는 수소 침투율(즉, 시료 두께를 통하는 수소의 플럭스)을 모니터링하는데 사용될 수 있다. 더 구체적으로, 수소 침투율을 모니터링하기 위해, 상이한 시료 클램프(HIC를 모니터링하기 위해 시료 클램프에 비해)는 시험 지속기간 동안 시료를 통해 확산하는 수소 가스의 용적의 수집을 허용한다.
수소 침투 시료 클램프를 특징으로 하는 예시적인 구현예는 도 10에 도시된다. 도 10은 2개의 시료 포트를 특징으로 하는 구현예를 나타낸다: 시료에서 HIC 개시 및 성장율의 측정을 용이하게 하기 위해 시료 클램프(214)를 특징으로 하는 하나, 및 시료를 통해 수소 침투율의 결정을 용이하게 하기 위해 수소 침투(HP) 시료 클램프(1014). 시료 클램프(214)에서와 같이, HP 시료 클램프(1014)는 시료 포트 내의 적소에 시료(216)를 유지한다. HP 시료 클램프(1014)는 클램프(1014)의 중심을 통과하는 드릴링된 구멍(1010) 뿐 아니라 일단부에서 구멍(1010)에 부착하고 타단부에서 튜브(1018)를 통해 유디오미터(1016)에 연결하기 위한 커넥터(1012)를 포함한다. 이 구현예에서, HP 시료 클램프(1014)에 유지된 시험 시료를 통해 확산하는 수소 가스의 용적은 당해 기술에 공지된 표준 유디오미터 기술을 이용하여 HP 시료 클램프(1014)의 외부를 향하는 측면 상에서 수집된다. 추가적으로 HP 시료 클램프(1014)의 특징은 도 11a 내지 도 11c에 도시되고, 이것은 HP 시료 클램프(1014)의 상부 도면(A), 하부 도면(B), 및 단면도(C)를 제공한다. 도 11a 내지 도 11c에 도시된 바와 같이, HP 시료 클램프(1014)는 시료 포트에 클램프(1014)를 유지하기 위해(예를 들어, 나사를 통해) 클램프(1014)의 주변 주위에 2개 이상의 드릴링된 구멍(1020)을 포함할 수 있다. 도 11a 내지 도 11c에 도시된 이러한 예시적인 구현예에서, 클램프(1014)의 주변 주위에 8개의 드릴링된 구멍(1020)이 존재한다.
이와 같이, HP 시료 클램프(1014) 및 적어도 하나의 시료에 유지된 적어도 하나의 시료가 시료 클램프(214)에 유지되는 구현예(도 10과 같은)에서, 시스템은 단일 실행시 HIC 성장률, 부식률 및 수소 침투율을 측정할 수 있다. 추가로, 이들 구현예에서, 시험 실행은 시험 시료의 특정한 유형에 대해 측정된 HIC 성장률과 수소 침투율 사이의 상관 관계를 결정하는데 사용될 수 있는데, 이는 모든 시험 시료가 동일한 시험 용액에 동시에 노출되기 때문이다. 추가적으로, 각 시험 실행의 마지막에서, 상이한 시험 시료의 중량은 각 시험 시료(시료를 시험 세포에 클램핑하기 전에 측정되는)의 초기 중량에 비해 측정될 수 있고, 이것은 시스템의 운영자가 각 시험 시료의 부식률을 결정하도록 한다. 이와 같이, 적어도 하나의 HP 클램프(1014) 및 적어도 하나의 시료 클램프(214)를 포함하는 구현예에서, 본 출원의 시스템은 단일 시험 실행시 HIC 성장률, 수소 침투율 및 부식률을 측정할 수 있다. 위에 언급된 바와 같이, 일단 하나 이상의 시험 시료가 시료 포트(들)에 있고 시험 용액이 시험 세포{시험 세포의 세미 개방된 유체 용기(202)}로 성공적으로 전달되면, 하나 이상의 시험 시료는 실시간으로 HIC 결함에 대해 모니터링될 수 있다. 초음파 변환기(212)는 시험 실행 동안 상이한 시점에서 시험 시료(들)를 스캐닝함으로써 HIC 결함의 전개 및 성장을 모니터링할 수 있다. 더 구체적으로, 초음파 변환기(212)는 시험 시료의 축에 대해 0 내지 360도로 회전{웨지(210)를 통해}함으로써 시험 시료 상의 HIC 결함을 모니터링할 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 모터는 특정한 주파수에서 웨지의 회전(및 이와 같이 초음파 변환기)을 자동화하기 위해 웨지(210) 상에 고정될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 모터는 초음파 변환기 자체의 회전을 자동화할 수 있는 한편, 웨지(210)는 고정적으로 남아있다. 적어도 하나의 구현예에서, 웨지(210) 및/또는 초음파 변환기는 수동으로 회전될 수 있다.
이전에 언급된 바와 같이, 시험 세포 홀더는 중립 위치(중력 방향에 대해 0도)에 시험 세포(112)를 유지할 수 있거나, 중력 방향에 대해 +45도 내지 -45도로 시험 세포(112)를 회전하고 로킹할 수 있다. 시험 세포 홀더(회전하는 시험 세포 홀더를 통해)의 회전은 중력에 대해 상이한 위치에서 시험 시료의 시험을 허용하여, 파이프의 상이한 부분의 상태를 밀접하게 복제한다. 사실, 파이프의 상이한 부분(예를 들어, 3시 내지 9시[중력 방향에 대해 +45도 내지 -45도])은 상이한 부식률을 경험할 수 있으므로, 상이한 HIC 성장률을 경험할 수 있다. 이것은 시험 용액에서 물의 국소적인 농도로 인한 것이고, 이것은 중력 방향에 영향을 받는다. 특히, 물은 약 6시 위치(중력 방향에 대해 0도)에서 정착하는 경향을 갖고, 이것은 이 영역을 부식 및 HIC 성장에 대한 가장 중요하게 만든다.
예를 들어, 도 12a 내지 도 12c는 본 출원의 하나 이상의 구현예에 따라 시험 세포 및 시험 시료의 상이한 배향의 개략도를 도시한다. 이 구현예에서, 시험 세포는 2개의 시험 시료를 포함하고, 이와 같이, 중력에 대해 5개의 상이한 위치에 시험 시료가 위치되도록 할 수 있다. 더 구체적으로, 시험 세포(112)가 중립 위치(중력에 대해 0도 회전)에 있을 때, 하나의 시험 시료는 "4:30" 시간 위치에 위치되고, 다른 시험 시료는 "7:30" 시간 위치(도 12a)에 위치된다. 하지만, 도 12b에서, 시험 세포(112)가 중립(시계 방향으로 45도)으로부터 +45도로 회전될 때, 하나의 시험 시료는 "9시" 위치에 위치되고, 다른 시험 시료는 "6시" 위치에 위치된다. 유사하게, 도 12c에서, 시험 세포(112)가 중립으로부터(반시계 방향으로 45도) -45도로 회전될 때, 하나의 시험 시료는 "3시" 위치에 위치되고, 다른 시험 시료는 "6시" 위치에 위치된다. 시험 세포의 회전은 신맛 환경에서 파이프의 상이한 각도를 밀접하게 시뮬레이션하는 시료의 시험을 허용한다. 이와 같이, 본 발명은 파이프의 어떤 부분(예를 들어, 상부, 하부, 측면)이 균열을 전개하는 지와 관계없이 종래의 방법에 비해 실제 파이프라인 상의 HIC 성장의 더 큰 예측 정밀도를 허용할 것이다. 하나의 시험 세포에서 다중 시험 시료를 갖는 것이 시험 시료의 비교를 허용하여, 결과의 정밀도에서 더 큰 확신을 허용한다는 것이 주지되어야 한다.
시험 시료(들)의 어떤 부분(들)에도 관계없이, 각 시험 시료의 하나의 표면만이 포화된 시험 용액에 노출되어, 신맛 가스 서비스 라인의 상태를 복제한다. 하나 이상의 시험 시료에 대한 시험 지속기간은 시험 시료의 두께, 및 부식 시험 용액에 대한 시험 시료의 용인 능력에 따라 변할 수 있다(예를 들어, 시험 지속기간은 분 또는 수주일 수 있다).
추가적으로, 시험 시료(들)는 상이한 시점에서 시간이 지남에 따라 균열 성장 및 균열 크기를 측정하기 위해 시험 기간 동안 여러 상이한 지점에서 초음파 변환기를 이용하여 스캐닝될 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 시험 시료(들)는 다중 부위 HIC의 개시를 캡처하기 위해 시험 기간의 시작시 빈번하게 스캐닝될 수 있고, 이것은 시험 기간의 시작에서 더 빠르게 성장하는 경향이 있다. 추가적으로, 스캔 사이의 시간은 시험 기간의 후자의 스테이지에서 증가할 수 있는데(즉, 검사 빈도수가 감소될 수 있음), 이는 HIC 성장률이 이 시간에 감소하는 경향이 있기 때문이다.
다시 도 1을 참조하면, 시험 실행이 종료한 후에, 컨테이너(104)(H2S 컨테이너)의 메인 밸브가 폐쇄된다. 주변은 그런 후에 일단 시스템(100)의 압력이 0으로 강하{게이지(G9)에 도시된 바와 같이}되면 밸브(V19) 및 조절기(R4)를 폐쇄할 수 있다. 시스템(100)은 그런 후에 시험 세포를 개방하기 전에 최소 24시간 동안 N2 가스로 정화될 수 있다. N2 정화는 밸브(V4 및 V8) 및 조절기(V7 및 V9)를 완전히 개방함으로써 달성된다. 이와 평행하게, 밸브(V15)는 느리게 개방되고, 게이지(G9)에서의 압력은 15 psig보다 증가하지 않는다. 24시간 동안 N2 로 시스템(100)을 정화한 후에, 밸브(V13)는 시험 용액의 배치를 위해 시험 세포를 개방하기 위해 폐쇄될 수 있고, 시험 시료(예를 들어, 메탈로그래피) 상에서 추가 분석을 수행할 수 있다. 또한, 시험 실행 동안 응급의 경우에, 실험자는 컨테이너( H2S 컨테이너)(104)의 메인 밸브를 즉시 차단할 수 있고, 밸브(V3, V12 및 V13)(통풍)를 개방할 수 있다는 것이 주지되어야 한다.
위에 언급된 바와 같이, 도 1에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 구현예에서, 시스템(100)은 또한 하나 이상의 스크러버 탱크(116)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 스크러버 탱크(들)(116)는 나트륨 산화물 또는 칼륨 산화물과 같이 기본(즉, 높은 pH) 스크러버 용액을 포함하고, 여기서 스크러버 용액은 시험 세포로부터 흐르는 임의의 H2S 가스를 "배기"하는데 사용된다. 바람직한 구현예에서, 시스템은 적어도 2개의 스크러버 탱크를 포함한다. 이들 구현예에서, 하나의 스크러버 탱크는 시험 실행 동안 시간에 사용된다. 특히(도 1을 계속해서 참조하면), 시험이 실행될 때, 하나의 스크러버 탱크(예를 들어, S1)는 시스템을 빠져나가는 H2S을 용해/배기하는데 사용된다. 현재 스크러버 탱크(S1)에 포함된 스크러버 용액의 컬러가 "노란색"일 때, 스크러버 용액은 H2S로 포화되고, 운영자는 밸브(V22)를 이용하여 가스의 흐름을 제 2(백업) 탱크(S2)로 재배향해야 한다. 그 후에, 운영자는 포화된 스크러버 탱크(S1)를 비울 수 있고, 이를 신선한 스크러버 용액으로 재충전할 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 하나 이상의 스크러버 탱크는 투명하여, 운영자가 스크러버 용액이 "노란색"이 될 때(즉, H2S로 포화)를 더 쉽게 결정하도록 한다.
하나 이상의 구현예에서, 시스템(100)은 또한 하나 이상의 트랩 실린더(118)를 포함할 수 잇다. 트랩 실린더(들)(118)의 목적은, 가스가 시험 세포 내에 적절히 흐르는 것을 확인하는 것이다. 트랩 실린더(들)(118)는 물로 부분적으로 충전되고, 가스 튜브는 이들 트랩 실린더 내부에 침지된다. 시스템(100)의 정상 동작 동안, 가스는 실린더 내부에 기포화되고, 이것은 시스템에서 적절한 가스 흐름의 확인을 제공한다. 하지만, 기포화가 중단되면, 트랩 실린더(들)(118)의 전방 어디엔가 파손이 있고 시험이 중단되어야 한다는 것을 운영자에게 신호 발신한다. 하나 이상의 구현예에서, 트랩 실린더(들)(118)는 투명하여, 운영자가 시스템에서 적절한 가스 흐름이 있는 지를 더 쉽게 결정하도록 한다.
실시예
하기 실시예는 본 발명의 구현예를 설명하기 위해 추가로 제공되지만, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되서는 안 된다.
실시예 1
2개의 시험 시료는 HIC 및 수소 침투에 대해 모니터링되었다. 시험은 70℃의 최대 온도와 45 psig의 최대 압력에서 동작하도록 설계된 시험 세포를 이용하여 수행되었다. 시험 세포는 2개의 시료 포트로 구성되고: 시험 시료(시료 1)의 수소 침투를 측정하기 위한 제 1 시료 포트(유디오미터에 연결됨) 및 회전하는 초음파 변환기를 이용하여 시험 시료(시료 2)에서 HIC의 전개를 모니터링하기 위한 제 2 포트. 회전하는 초음파 변환기는 0.1 mm의 최소 크기에서 수소-유도된 균열의 검출 및 스캐닝을 허용하였다.
시험 시료 모두가 약 180분(3시간)과 같이 미리 결정된 시간의 양에 대해 시험 세포에서 시험 용액에 노출되었다. 시험 세포는 시험의 지속기간 동안 중력 방향에 대해 0도로 배향되었다. 시험 실행 전체에 선택 시점에서, 침투율 측정이 취해진다. 시험 실행의 마지막에(예를 들어, 하나의 예시적인 시험 실행에서 약 180분), 시료 2는 마지막 HIC 손상 상태의 맵을 발생하기 위해 회전하는 초음파 변환기를 이용하여 스캐닝되었다.
시험 동안 수소 침투율 측정의 결과는 도 13에 도시된다. 그래프에 의해 도시된 바와 같이, 수소 침투율은 1000 pL/cm2 ㅇs에 가까이 시험 용액에 처음 60분의 노출 내에서 극적으로 상승하였다. 수소 침투율은 시험 지속기간의 나머지 동안 약간 감소하여, 거의 800pL/cm2 ㅇs에서 마무리되었다.
시험 지속기간의 마지막에, 시료 2는 시험 세포로부터 제거되었고, 고주파수 침습 초음파 변환기 시험을 이용하여 최종 HIC 손상 상태의 제 2 맵을 얻기 위해 물 배스에 위치된다. 침습 초음파 변환기 시험(도 14a)을 이용하여 생성된 HIC 손상의 맵은 회전하는 초음파 변환기(도 14b)에 의해 생성된 맵에 비교될 수 있다. 이러한 비교는 2개의 맵 사이에서 우수한 동의를 나타내어, 회전하는 초음파 변환기 매핑을 통해 보여준 결과를 확인한다.
상기 설명에 사용된 용어는 단지 특정한 구현예를 기재하기 위한 것이고, 본 발명을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 단수 용어는 문맥이 명확히 달리 표시하지 않으면 복수 형태를 포함하도록 의도된다. 더욱이, "포함", "포함하는", "갖는", "함유하는", "수반하는"이라는 용어 및 본 명세서에서 그 변경은 본 명세서에 사용될 때 언급된 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 및/또는 구성 요소의 존재를 규정하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 구성 요소, 및/또는 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것이 이해될 것이다.
청구항 요소를 변형하기 위해 청구항에서 "제1", "제2", "제3" 등과 같은 서수 용어의 이용이 발명의 작용이 수행되는 다른 또는 임시 순서에 걸쳐 하나의 청구항 요소의 임의의 우선 순위, 우선권, 또는 순서를 자체적으로 나타내지 않고, 청구항 요소를 구별하기 위해 동일한 이름(서수 용어의 이용을 제외하고)을 갖는 다른 요소로부터 특정한 이름을 갖는 하나의 청구항 요소를 구별하기 위해 단지 라벨로서 사용된다는 것이 주지되어야 한다.
본 발명이 특정한 실시예를 이용하여 위에 기재되었지만, 당해 분야의 숙련자에게 명백한 많은 변경 및 변형이 있다. 이와 같이, 기재된 구현예는 제한적이 아니라 예시적인 모든 양상에서 고려된다. 그러므로, 본 발명의 범주는 이전 설명이 아니라, 첨부된 청구항에 의해 표시된다. 청구항의 등가물의 의미 및 범위 내에 있는 모든 변화는 그 범주 내에 수반될 것이다.

Claims (28)

  1. 적어도 하나의 시험 시료에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 방법으로서,
    H2S를 포함하는 가스로 시험 용액을 포화하는 단계;
    상기 포화된 시험 용액을 시험 세포에 전달하는 단계로서, 상기 시험 세포는 적어도 하나의 시료 포트 및 적어도 하나의 시험 시료를 포함하고, 상기 시료 포트는 상기 시험 시료를 수용하도록 구성되는, 전달 단계;
    상기 적어도 하나의 시험 시료를 상기 포화된 시험 용액에 노출하는 단계로서, 각 시료의 하나의 표면은 상기 포화된 시험 용액에 노출되는, 노출 단계; 및
    2개 이상의 시점들에서 초음파 변환기로 상기 시험 시료를 스캐닝하는 단계로서, 상기 초음파 변환기는 상기 시료 포트에 작동 가능하게 연결되고, 각 스캔을 완료하기 위해 상기 시험 시료의 대칭축 주위에서 완전히 회전하도록 구성되는, 스캐닝 단계를
    포함하는, 적어도 하나의 시험 시료에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 적어도 하나의 시험 시료는 수소-유도된 크래킹에 민감한 금속으로 구성되는, 적어도 하나의 시험 시료에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 적어도 하나의 시험 시료는 강철로 구성되는, 적어도 하나의 시험 시료에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 적어도 하나의 시험 시료를 상기 포화된 시험 용액에 노출하는 단계는 주변 압력에서 수행되는, 적어도 하나의 시험 시료에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 적어도 하나의 시험 시료를 상기 포화된 시험 용액에 노출하는 단계는 주변 압력보다 높은 압력에서 수행되는, 적어도 하나의 시험 시료에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 적어도 하나의 시험 시료를 상기 포화된 시험 용액에 노출하기 전에 중력 방향에 대해 시계 방향으로 약 45도로 상기 시험 세포를 회전하는 단계를 더 포함하는, 적어도 하나의 시험 시료에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 적어도 하나의 시험 시료를 상기 포화된 시험 용액에 노출하기 전에 중력 방향에 대해 반시계 방향으로 약 45도로 상기 시험 세포를 회전하는 단계를 더 포함하는, 적어도 하나의 시험 시료에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 방법.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 시험 시료가 상기 포화된 시험 용액에 노출되는 동안 상기 시험 세포를 가열하는 단계를 더 포함하는, 적어도 하나의 시험 시료에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 가열 단계는 상기 시험 세포의 외부 주위에서 전기 가열 벨트를 래핑하는 단계를 포함하는, 적어도 하나의 시험 시료에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 방법.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 시험 시료를 스캐닝하기 전에 상기 초음파 변환기를 교정하는 단계를 더 포함하는, 적어도 하나의 시험 시료에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 초음파 변환기를 교정하는 단계는
    교정 블록을 상기 시료 포트에 삽입하는 단계;
    상기 교정 블록 상에서 상기 초음파 변환기의 발사 요소들을 시험하는 단계; 및
    상기 초음파 변환기의 하나 이상의 발사 요소들을 비활성화하는 단계를
    포함하는, 적어도 하나의 시험 시료에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 방법.
  12. 실험실 환경에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 시스템으로서,
    신맛 가스의 공급원;
    상기 신맛 가스가 도입되는 시험 용액을 포함하는 시험 용액 탱크로서, 상기 시험 용액은 상기 신맛 가스로 포화되는, 시험 용액 탱크;
    세미-개방된 유체 용기를 한정하는 시험 세포로서, 상기 유체 용기는 상기 시험 용액 탱크와 유체 왕래하여, 상기 유체 용기는 상기 포화된 시험 용액을 수용하는, 시험 세포;
    상기 시험 세포를 회전하도록 구성된 시험 세포 홀더;
    상기 유체 용기에 동작 가능하게 연결되고, 각 시험 시료의 하나의 표면이 상기 포화된 시험 용액에 노출되도록 시험 시료를 유지하도록 구성되는 적어도 하나의 시료 포트; 및
    상기 적어도 하나의 시료 포트에 동작 가능하게 연결되고, 상기 시험 시료의 HIC 결함들을 스캐닝하기 위해 상기 시험 시료 주위에서 회전하도록 구성되는 초음파 변환기를
    포함하는, 실험실 환경에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 시험 세포 홀더는 상기 중력 방향에 대해 약 -45도로 상기 시험 세포를 회전하고, 시험 지속기간 동안 상기 위치에서 상기 시험 세포를 로킹하도록 구성되는, 실험실 환경에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 시스템.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 시험 세포 홀더는 상기 중력 방향에 대해 약 +45도로 상기 시험 세포를 회전하고, 상기 시험 지속기간 동안 상기 지점에서 시험 세포를 로킹하도록 구성되는, 실험실 환경에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 시스템.
  15. 청구항 12에 있어서, 상기 초음파 변환기는 상기 시험 시료의 대칭축에 대해 회전하도록 구성되는, 실험실 환경에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 시스템.
  16. 청구항 12에 있어서, 각 시료 포트는, 상기 초음파 변환기가 부착되는 상부 상의 웨지를 포함하고, 상기 웨지는 상기 초음파 변환기의 회전시 초래되는 상기 시험 시료의 대칭축에 대해 회전하도록 구성되는, 실험실 환경에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 시스템.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 초음파 변환기는 상기 웨지의 상기 상부 표면의 절반을 커버하는, 실험실 환경에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 시스템.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 웨지는 수동으로 회전되는, 실험실 환경에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 시스템.
  19. 청구항 17에 있어서, 상기 웨지는 모터에 동작 가능하게 연결되어, 상기 모터는 상기 웨지 및 상기 초음파 변환기의 회전을 자동화하는, 실험실 환경에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 시스템.
  20. 청구항 12에 있어서, 상기 시스템은 적어도 2개의 시료 포트들을 포함하는, 실험실 환경에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 시스템.
  21. 청구항 20에 있어서, 상기 시스템은 상기 시험 시료를 통해 수소 침투율을 측정하기 위해 유디오미터 디바이에 연결하도록 구성된 적어도 하나의 시료 포트를 포함하는, 실험실 환경에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 시스템.
  22. 청구항 12에 있어서, 상기 적어도 하나의 시험 시료는 수소-유도된 크래킹에 민감한 금속으로 구성되는, 실험실 환경에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 시스템.
  23. 청구항 22에 있어서, 각 시험 시료는 강철로 구성되는, 실험실 환경에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 시스템.
  24. 청구항 12에 있어서, 상기 시스템은 상기 시험 용액 탱크로부터 상기 시험 세포의 유체 용기로 상기 포화된 시험 용액을 전달하기 위핸 유체 도관을 더 포함하고, 상기 유체 도관은 상기 시험 세포의 상기 유체 용기 내의 상기 각 시료 포트의 전방에서 종료하도록 위치되는, 실험실 환경에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 시스템.
  25. 청구항 24에 있어서, 상기 시스템은 상기 시험 세포의 상기 유체 용기 내에서 종료하는 유체 도관(110)의 단부에 부착된 하나 이상의 스크린들을 더 포함하고, 상기 스크린들은 상기 시험 시료에 노출된 상기 시험 용액을 교반하도록 구성되는, 실험실 환경에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 시스템.
  26. 청구항 12에 있어서, 상기 초음파 변환기에 동작 가능하게 연결되고 상기 시료 클램프에 고정된 인코더를 더 포함하고, 상기 인코더는 상기 웨지가 회전할 때 선형으로 변형되도록 구성되어, 상기 시험 시료의 전체 스캔을 초래하는, 실험실 환경에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 시스템.
  27. 청구항 26에 있어서, 상기 인코더는 휠 인코더인, 실험실 환경에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 시스템.
  28. 청구항 27에 있어서, 상기 인코더는 광학 인코더인, 실험실 환경에서 수소-유도된 크래킹을 모니터링하기 위한 시스템.
KR1020187021813A 2016-01-06 2017-01-04 시뮬레이트된 신맛 환경에서 수소-유도된 크래킹의 정량적 실시간 모니터링을 위한 통합형 시스템 KR20180101427A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/989,630 US10295508B2 (en) 2016-01-06 2016-01-06 Integrated system for quantitative real-time monitoring of hydrogen-induced cracking in simulated sour environment
US14/989,630 2016-01-06
PCT/US2017/012152 WO2017120206A1 (en) 2016-01-06 2017-01-04 Integrated system for quantitative real-time monitoring of hydrogen-induced cracking in simulated sour environment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180101427A true KR20180101427A (ko) 2018-09-12

Family

ID=57944512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187021813A KR20180101427A (ko) 2016-01-06 2017-01-04 시뮬레이트된 신맛 환경에서 수소-유도된 크래킹의 정량적 실시간 모니터링을 위한 통합형 시스템

Country Status (8)

Country Link
US (2) US10295508B2 (ko)
EP (1) EP3400433B1 (ko)
JP (1) JP6932888B2 (ko)
KR (1) KR20180101427A (ko)
CN (1) CN108496076B (ko)
SA (1) SA518391807B1 (ko)
SG (1) SG11201804866WA (ko)
WO (1) WO2017120206A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220152050A (ko) 2021-05-07 2022-11-15 한국과학기술원 환원 열처리를 통해 고온에서의 내구성이 향상된 습식 개질 반응용 로듐-산화세륨 용출 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 습식 개질 반응방법

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102137066B1 (ko) * 2015-11-27 2020-07-23 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 수소 유기 균열 측정 방법 및 측정 장치
US11035836B2 (en) * 2018-07-31 2021-06-15 Saudi Arabian Oil Company Methods of generating and corrosion testing aqueous gas streams prepared from aqueous acid and salt precursor solutions
CN110455700B (zh) * 2019-08-23 2021-11-23 合肥通用机械研究院有限公司 小直径薄壁管氢致开裂试验方法与评价方法
US11235427B2 (en) 2020-01-27 2022-02-01 Saudi Arabian Oil Company Method of testing ERW pipe weld seam for susceptibility to hydrogen embrittlement
CN111797456B (zh) * 2020-06-30 2023-11-03 北京石油化工学院 一种锈后钢筋力学性能退化规律的预测方法
US11656169B2 (en) * 2021-03-19 2023-05-23 Saudi Arabian Oil Company Development of control samples to enhance the accuracy of HIC testing
US11788951B2 (en) * 2021-03-19 2023-10-17 Saudi Arabian Oil Company Testing method to evaluate cold forming effects on carbon steel susceptibility to hydrogen induced cracking (HIC)
CN112986124B (zh) * 2021-05-14 2021-08-03 湖南大学 模拟深层环境侵蚀与材料性能劣化的实时评价装置及方法
CN116399545B (zh) * 2023-06-06 2023-08-18 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 一种加热超高压氢气驱动激波风洞及其工作流程

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57134546A (en) * 1981-02-13 1982-08-19 Sumitomo Metal Ind Ltd Corrosion resistant alloy
EP0205828B1 (de) * 1985-06-10 1989-10-18 Hoesch Aktiengesellschaft Verfahren und Verwendung eines Stahles zur Herstellung von Stahlrohren mit erhöhter Sauergasbeständigkeit
JPS63115750U (ko) * 1987-01-20 1988-07-26
US5351203A (en) * 1992-08-03 1994-09-27 Bethlehem Steel Corporation Online tomographic gauging of sheet metal
JPH06148378A (ja) * 1992-11-02 1994-05-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 取付ボルトの超音波探傷検査装置
US5405513A (en) * 1994-07-08 1995-04-11 Saudi Arabian Oil Company Method and apparatus for an electrochemical test cell
US6554981B2 (en) * 1998-09-14 2003-04-29 Saudi Arabian Oil Company Hydrogen permeation probe
US7021143B2 (en) 2003-12-11 2006-04-04 General Motors Corporation Cylindrically-rotating ultrasonic phased array inspection method for resistance spot welds
US7299697B2 (en) * 2005-03-31 2007-11-27 General Electric Company Method and system for inspecting objects using ultrasound scan data
EP1887341A1 (en) * 2006-08-01 2008-02-13 Institute of Nuclear Energy Research Atomic Energy Council, Executive Yuan Method and system for producing stress corrosion cracking
WO2008105110A1 (ja) * 2007-02-28 2008-09-04 Jfe Steel Corporation 溶接部靭性に優れたラインパイプ向け電縫鋼管
FR2939510B1 (fr) 2008-12-08 2010-12-31 Inst Francais Du Petrole Methode de detection et localisation de l'amorce de fissuration de type ssc dans un acier soumis a un milieu aqueux acide contenant des elements hydrogenants
US8499643B2 (en) 2009-10-30 2013-08-06 Luna Innovations Incorporated In-situ sensors and methods for monitoring environment assisted cracking of structural components
CA2779507C (en) 2009-12-08 2016-02-02 National Oilwell Varco, L.P. Corrosion testing apparatus and methods
EP2656044A4 (en) * 2010-12-21 2015-07-01 Coatings Foreign Ip Co Llc METHOD FOR EVALUATING CORROSION RESISTANCE
CN202693457U (zh) * 2012-08-14 2013-01-23 中国石油大学(北京) 高温高压硫化氢环境氢渗透检测装置
CN102980823B (zh) * 2012-12-25 2014-08-13 北京科技大学 一种模拟天然气气相冲刷腐蚀的回路试验装置
US9429546B2 (en) 2013-03-22 2016-08-30 Siemens Energy, Inc. Phased array ultrasonic bolt inspection apparatus and method
CN203465241U (zh) * 2013-09-12 2014-03-05 苏州艾锐珐金属制品有限公司 管道无损检测装置
JP6094540B2 (ja) * 2013-09-20 2017-03-15 Ｊｆｅスチール株式会社 耐水素誘起割れ特性に優れた鋼材の評価方法
CN203479760U (zh) * 2013-10-08 2014-03-12 国家电网公司 两维电动扫查装置
US9726594B2 (en) * 2014-11-18 2017-08-08 Baker Hughes Incorporated Electrochemical sensor for monitoring under-deposit corrosion

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220152050A (ko) 2021-05-07 2022-11-15 한국과학기술원 환원 열처리를 통해 고온에서의 내구성이 향상된 습식 개질 반응용 로듐-산화세륨 용출 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 습식 개질 반응방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20170191969A1 (en) 2017-07-06
US20190113482A1 (en) 2019-04-18
JP2019508668A (ja) 2019-03-28
US10458960B2 (en) 2019-10-29
EP3400433B1 (en) 2019-10-30
US10295508B2 (en) 2019-05-21
EP3400433A1 (en) 2018-11-14
SG11201804866WA (en) 2018-07-30
WO2017120206A1 (en) 2017-07-13
CN108496076A (zh) 2018-09-04
SA518391807B1 (ar) 2022-02-02
JP6932888B2 (ja) 2021-09-08
CN108496076B (zh) 2021-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20180101427A (ko) 시뮬레이트된 신맛 환경에서 수소-유도된 크래킹의 정량적 실시간 모니터링을 위한 통합형 시스템
US6621263B2 (en) High-speed corrosion-resistant rotating cylinder electrode system
JP3153533B2 (ja) 水素浸透測定装置及び方法
JP2009056418A (ja) 岩石の反応装置
KR20100050796A (ko) 밸브 유체누설 모의시험장치
Kittel et al. Effect of membrane thickness on hydrogen permeation in steels during wet hydrogen sulfide exposure
JP2008292408A (ja) ステンレス鋼のすきま腐食発生の時間的評価方法
JP7180705B2 (ja) 材料評価装置、及び材料観察方法
CN111650093B (zh) 一种原位加载条件下金属微区氢渗透定量检测装置
Papavinasam et al. Non-intrusive techniques to monitor internal corrosion of oil and gas pipelines
McMaster et al. Sour service corrosion fatigue testing of flowline welds
RU2364850C2 (ru) Способ изготовления контрольного образца для дефектоскопии трубопроводов
Papavinasam et al. Inhibitor Selection for Internal Corrosion Control of Pipelines: Comparison of Rates of General Corrosion and Pitting Corrosion Under Gassy-Oil Pipeline Conditions in the Laboratory and in the Field
McMaster et al. Sour service corrosion fatigue testing of flowline and riser welds
JP2017090399A (ja) 試験装置および試験方法
RU2780983C1 (ru) Моноблочная однониточная газоизмерительная станция на ультразвуковых преобразователях расхода большого диаметра с узлом поверки на месте эксплуатации
JP6589450B2 (ja) 化学イメージングセンサおよび化学イメージングセンサを用いたｐＨ分布の経時変化測定方法
RU2262634C1 (ru) Способ выявления участков трубопровода, предрасположенных к коррозионному растрескиванию под напряжением
Brown et al. Localized corrosion in an H2S/CO2 environment
González-Núñez Corrosion detection and location of active corrosion with acoustic emission
Francis et al. Metrology in the science of corrosion
Brown H 2 S Multiphase Flow Loop: CO 2 Corrosion in the Presence of Trace Amounts of Hydrogen Sulfide
Fu Mechanistic Studies of Corrosion of Pipeline Steel under Coating
CZ34058U1 (cs) Zařízení na monitorování těsnosti hydroizolačních membrán
Tems et al. Field and laboratory measurements with hydrogen permeation measurement devices