一种高温高压湿气管线顶部腐蚀行为的测试装置及方法制造方法及图纸

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。

【技术实现步骤摘要】
一种高温高压湿气管线顶部腐蚀行为的测试装置及方法
本专利技术涉及湿气输送管线顶部腐蚀测量及表征
，具体是一种高温高压湿气管线顶部腐蚀行为的测试装置及方法。技术背景在湿气输送过程中由于管壁温度低于天然气温度，湿气中的水及发挥性介质(如CO2，H2S等)在管道内壁上半部分冷凝造成腐蚀，即所谓的管线顶部腐蚀。尽管在湿气输送管线中长期加入缓蚀剂，整条湿气输送管线的底部由于受到缓蚀剂的保护基本不遭受腐蚀，但管道顶部却发生了严重的腐蚀。因此，测试研究湿气管线顶部腐蚀行为及其主控因素是抑制顶部腐蚀的一种关键技术。为了抑制顶部腐蚀，需要弄清顶部腐蚀的影响因素，研究表明：管线顶部表面温度、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、腐蚀产物膜形成速度、有机酸、H2S/CO2比率等对湿气管线顶部腐蚀具有影响，其中，管线顶部表面温度、冷凝水的滞留时间及冷凝速率、实时动态腐蚀速率是最具影响力及最相关的因素。针对上述问题，国内外学者主要采用常规的失重法来研究湿气输送管线的顶部腐蚀，该方法只能获取湿气管线顶部表面暴露于腐蚀介质的总腐蚀速率。然而，在测试过程中，由于腐蚀及腐蚀产物膜的联合作用，使得总腐蚀速率不能反映湿气管线顶部表面腐蚀的动态变化过程。因此，要想真正弄清腐蚀及腐蚀产物膜形成对湿气管线顶部腐蚀行为的影响规律，必须实时监测动态腐蚀速率及冷凝水的化学成分。目前，我国还没有既能模拟高温高压顶部腐蚀环境又能准确获取冷凝水的滞留时间及冷凝速率、实时动态腐蚀速率以及腐蚀产物膜形成速度的测试装置及方法，无法对顶部腐蚀行为进行系统性的评价。为此，本专利技术提出一种高温高压湿气管线顶部腐蚀行为的测试装置及方法，该装置及方法既可以模拟高温高压的顶部腐蚀环境又能准确测试冷凝水的滞留时间及冷凝速率、实时动态腐蚀速率以及腐蚀产物膜形成速度，完全满足我国高温高压油气输送管线的服役工况，实现对湿气管线顶部腐蚀的系统性评价，为湿气管线顶部腐蚀的控制提供理论支撑。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种高温高压湿气管线顶部腐蚀行为的测试装置及方法，以解决以往不能对湿气管线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进行准确测量的技术难题，并在达到上述目的的同时，最大限度的降低了装置及实验成本。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：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，主要包括：螺栓、金属顶盖、金属反应筒、第一温度计、第二温度计、加热套、第一阀门、塑料透明量筒、第二阀门、冷凝水收集管、原子光谱分析仪、反应介质、进气口、第三阀门、第三温度计、第四温度计、酸性气体、橡胶密封盖、带螺纹的环氧树脂、冷凝液滴、螺纹孔、冷却水进口、第四阀门、冷却水、冷凝腔室、冷却水出口、第五阀门、管线试样、测温孔、30度倾斜角，其中，螺栓采用台肩配合的方式将金属顶盖和橡胶密封盖固定于金属反应筒上；管线试样外包裹有带螺纹的环氧树脂，起绝缘作用的同时将管线试样固定于橡胶密封盖中央的螺纹孔内；橡胶密封盖顶部带有30度倾斜角，起引流橡胶密封盖上冷凝液到两端的作用，防止其进入冷凝水收集管，干扰实验结果；金属顶盖、橡胶密封盖、管线试样及带螺纹的环氧树脂共同组成冷凝腔室，测试过程中冷却水始终通过冷却水进口、冷却水出口、第四阀门及第五阀门在冷凝腔室内循环，确保冷凝腔室内管线试样保持实验所需的温度；第一温度计用于测试酸性气体的温度和冷凝液滴的温度，固定于管线试样底部测温孔的第二温度计用于测试管线试样下表面的温度，第三温度计用于测量酸性气体的温度，第四温度计用于测量金属反应筒内反应介质的温度；加热套用于加热金属反应筒内反应介质的温度；第一阀门、第二阀门、冷凝水收集管及塑料透明量筒用于驱替金属反应筒内的空气并收集冷凝液滴，塑料透明量筒用于实时收集并测量冷凝液滴的体积，测量后的冷凝液滴直接进入原子光谱分析仪，分析冷凝水的化学成分，得到Fe2+含量及实时动态腐蚀速率；进气口和第三阀门用于注入CO2等酸性气体。本专利技术所述的第一温度计用于测试酸性气体的温度和冷凝水的温度，在测试过程中第一温度计的温度会发生动态变化，通过传感器动态记录可以得到温度与时间的曲线图，曲线中高温代表酸性气体温度，低温代表冷凝液滴温度，其中最低且相邻两个点之间的时间间隔就是管线试样内表面上第一滴和第二滴冷凝水的间隔时间，该间隔时候也就是管线试样内表面上冷凝水的滞留时间。本专利技术所述的酸性气体温度由金属反应筒内的反应介质温度控制，管线试样下表面的温度由冷凝腔室内的循环冷却水控制。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：(1)本测试装置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，为管线顶部腐蚀的控制提供理论支撑。(2)装置结构简单，操作方便，成本低廉，且测试结果能对湿气管线顶部腐蚀行为进行系统评价。附图说明图1为湿气管线顶部腐蚀行为的测试装置示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术进行详细描述。如附图所示，本专利技术提出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，装置主要包括：螺栓1、金属顶盖2、金属反应筒3、第一温度计4、第二温度计5、加热套6、第一阀门7、塑料透明量筒8、第二阀门9、冷凝水收集管10、原子光谱分析仪11、反应介质12、进气口13、第三阀门14、第三温度计15、第四温度计16、酸性气体17、橡胶密封盖18、带螺纹的环氧树脂19、冷凝液滴20、螺纹孔21、冷却水进口22、第四阀门23、冷却水24、冷凝腔室25、冷却水出口26、第五阀门27、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，干扰实验结果；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用于注入本文档来自技高网...

【技术保护点】
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Fe...

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓宽海，林元华，袁樾，张国良，阴治平，曾德智，刘婉颖，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51