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原文传递一种高温高压湿气管线顶部腐蚀行为的测试装置及方法

专利名称：	一种高温高压湿气管线顶部腐蚀行为的测试装置及方法
摘要：	一种高温高压湿气管线顶部腐蚀行为的测试装置及方法，其特征在于，装置主要包括：金属顶盖、金属反应筒、第一温度计、第二温度计、塑料透明量筒、冷凝水收集管、原子光谱分析仪、第三温度计、橡胶密封盖、冷凝液滴、螺纹孔、冷凝腔、管线试样、测温孔、30度倾斜角，基于该装置及方法可有效模拟湿气管线在高温高压环境下的顶部腐蚀行为，开展湿气管线在不同温差(管线表面温度与气体温度之间的温差)及多种腐蚀介质下的高温高压顶部腐蚀行为测试，并准确获取顶部腐蚀过程中冷凝水的滞留时间及冷凝速率、实时动态腐蚀速率、总腐蚀速率及腐蚀产物膜形成速率，全面反应管线顶部腐蚀行为，为管线顶部腐蚀的系统评价及控制提供理论支撑。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	西南石油大学
发明人：	邓宽海;林元华;袁樾;张国良;阴治平;曾德智;刘婉颖
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-15T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201910199315.6
公开号：	CN109883937A
分类号：	G01N17/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N17
申请人地址：	610500 四川省成都市新都区新都大道8号
主权项：	1.一种高温高压湿气管线顶部腐蚀行为的测试装置，其特征在于，装置主要包括：金属顶盖(2)、金属反应筒(3)、第一温度计(4)、第二温度计(5)、塑料透明量筒(8)、冷凝水收集管(10)、原子光谱分析仪(11)、第三温度计(15)、橡胶密封盖(18)、带螺纹的环氧树脂(19)、冷凝液滴(20)、螺纹孔(21)、冷凝腔室(25)、管线试样(28)、测温孔(29)、30度倾斜角(30)，其中，螺栓(1)采用台肩配合的方式将金属顶盖(2)和橡胶密封盖(18)固定于金属反应筒(3)上；管线试样(28)外包裹有带螺纹的环氧树脂(18)，起绝缘作用的同时将管线试样(28)固定于橡胶密封盖(18)中央的螺纹孔(21)内；橡胶密封盖(18)顶部带有30度倾斜角(30)，起引流橡胶密封盖(18)上冷凝液到两端的作用，防止其进入冷凝水收集管(10)；金属顶盖(2)、橡胶密封盖(18)、管线试样(28)及带螺纹的环氧树脂(19)共同组成冷凝腔室(25)，测试过程中冷却水(24)始终通过冷却水进口(22)、冷却水出口(26)、第四阀门(23)及第五阀门(27)在冷凝腔室(25)内循环，确保冷凝腔室(25)内管线试样(28)保持实验所需的温度；第一温度计(4)用于测试酸性气体(17)的温度和冷凝液滴(20)的温度，固定于管线试样(28)底部测温孔(29)的第二温度计(5)用于测试管线试样(28)下表面的温度，第三温度计(15)用于测量酸性气体(17)的温度，第四温度计(16)用于测量金属反应筒(3)内反应介质(12)的温度；加热套(6)用于加热金属反应筒(3)内反应介质(12)的温度；第一阀门(7)、第二阀门(9)、冷凝水收集管(10)及塑料透明量筒(8)用于驱替金属反应筒(3)内的空气并收集冷凝液滴(20)，塑料透明量筒(8)用于实时收集并测量冷凝液滴(20)的体积，测量后的冷凝液滴(20)直接进入原子光谱分析仪(11)，分析冷凝水的化学成分，得到Fe2+含量及实时动态腐蚀速率；进气口(13)和第三阀门(14)用于注入CO2等酸性气体(17)。 2.根据权利要求1所述的一种高温高压湿气管线顶部腐蚀行为的测试装置，其特征在于：第一温度计(4)用于测试酸性气体(17)的温度和冷凝液滴(20)的温度，在测试过程中第一温度计(4)的温度会发生动态变化，通过传感器动态记录可得到温度与时间的曲线图，曲线中高温代表酸性气体(17)温度，低温代表冷凝液滴(20)温度，其中温度最低且相邻两个点之间的时间间隔就是管线试样(28)内表面上第一滴和第二滴冷凝水的间隔时间，该间隔时间也就是管线试样(28)内表面上冷凝水的滞留时间。 3.一种高温高压湿气管线顶部腐蚀行为的测试方法，其特征在于，所述的高温高压湿气管线顶部腐蚀行为的测试方法包括以下步骤： a.安装整个测试装置，打开第一阀门(7)、第二阀门(9)、第三阀门(14)，通过进气口(13)向金属反应筒(3)内注入CO2气体，排净金属反应筒(3)内及反应介质(12)内的空气； b.关闭第二阀门(9)，用加热套(6)加热金属反应筒(3)内反应介质(12)到实验设定温度，通过进气口(13)向金属反应筒(3)内注入CO2气体等酸性气体(17)并达到实验设定压力，打开冷却水进口(22)和冷却水出口(26)，开始冷却水的循环； c.采用第二温度计(5)测试管线试样(28)下表面的温度T1，第三温度计(15)测试金属反应筒(3)内自由酸性气体(17)的温度T2，第一温度计(4)测试自由酸性气体(17)温度T2和冷凝液滴(20)的温度T3，管线试样(28)下表面无冷凝液滴(20)掉落时，第一温度计显示的是自由酸性气体(17)温度，有冷凝液滴(20)掉落时，第一温度计显示的是冷凝液滴(20)温度，通过传感器动态记录可得到温度与时间的曲线图，曲线中高温代表酸性气体(17)温度，低温代表冷凝液滴(20)温度，其中温度最低且相邻两个点之间的时间间隔就是管线试样(28)内表面上第一滴和第二滴冷凝水的间隔时间，该间隔时间也就是管线试样(28)内表面上冷凝水的滞留时间； d.当管线试样(28)下表面的温度T1和金属反应筒(3)内自由酸性气体(17)的温度T2达到实验设定温度时，开始实验，采用传感器开始动态记录时间和温度； e.塑料透明量筒(8)内收集到6～8ml的冷凝水时，关闭第一阀门(7)，准确读取塑料透明量筒(8)中冷凝水的体积，从而算出冷凝水的质量M1，通过温度传感器动态记录的时间t1，就可算出冷凝水的冷凝速度CV11＝M1/(At1)； f.打开第二阀门(9)，将塑料透明量筒(8)中冷凝水直接转入原子光谱分析仪(11)，分析冷凝水化学成分及Fe2+浓度，基于塑料透明量筒(8)中冷凝水的体积，可得溶解Fe的质量M21，通过传感器动态记录的时间t1，就可以得到实时动态腐蚀速率CV21＝M21/(ρAt1)，ρ和A分别为管线试样密度和暴露面积； e.分析第一温度计(4)动态记录的温度与时间曲线图，读取温度最低且相邻两个点之间的时间间隔，从而得到管线试样(28)内表面上每滴冷凝水的滞留时间t21； f.重复步骤五至步骤八，可得到第二个时间t1内塑料透明量筒(8)中冷凝水溶解Fe的质量M22、冷凝水的冷凝速度CV12、实时动态腐蚀速率CV22、管线试样(28)内表面上每滴冷凝水的滞留时间t22，依次类推，在此不再赘述； g.清洗实验后的管线试样(28)并对其进行称重，计算得到实验前后管线试样(28)之间的质量差值M3，基于传感器动态记录的总时间2t1，得到总腐蚀速率CV3＝M3/(2ρAt1)； h.管线试样(28)的内壁表面会形成一层腐蚀产物膜，用实验前后管线试样(28)之间的质量差值M3减去塑料透明量筒(8)中冷凝水中溶解Fe的总质量M21+M22再除以传感器动态记录的总时间2t1，就可以得到腐蚀产物膜形成的速率CV4＝[M3－(M21+M22)]/(2At1)。
所属类别：	发明专利