一种低速管道内腐蚀和电化学测试的简易模拟装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及低速流体包括湿硫化氢环境及其混合气体的腐蚀溶液以及油品、模拟环境腐蚀电化学及腐蚀试验领域，具体为一种低速管道内腐蚀和电化学测试的简易模拟装置，它可实现低于75°c密闭不同腐蚀介质环境中小于lm/s流速管道内电化学测试及小于3m/s流速的管道内腐蚀模拟加速腐蚀试验。
【背景技术】
[0002]全球工业的能源供给主体依然是石化资源，随着经济建设的需求，含有不同浓度的硫化氢、二氧化碳等腐蚀气氛的油田被开采，集输以及各类腐蚀溶液，腐蚀性原油，成品油，化学试剂等以管道输运的方式送达到全国各地。管道内腐蚀由于其隐蔽性而难于监控，目前常用的方法有:1，在输运管道上焊一段旁路用于实验，2，采用旋转电极模拟相应的流速。对于方法1，试验条件和实际具有较好的关联性，但是对试验条件的控制性相对较弱，介质选择上较为单一，使得对腐蚀尤其在一定流速，温度以及介质对腐蚀的影响理解缺乏完整性，不利于建构完整的理论和试验框架。对于方法2，测量电极的旋转所处的线速度并非真实的流体速度，且釜内的溶液容易出现对流等。因此研究在相关特定设计流动介质中的管道内腐蚀行为以及电化学表现及其内在规律，积累相关数据，为石油化工装置的材料选用建构相应的标准具有重大的实际意义。
[0003]输运管道内腐蚀是管道运输中最常见，最隐蔽的，因腐蚀初期难于及时发现，一旦监测到，则腐蚀处于快速发展阶段，管道往往处于失效的边缘，各类弥补措施发挥的空间极为有限。在流动的腐蚀介质中腐蚀与流速的相关性主要表现在:一定流速下金属表面的腐蚀产物膜层与金属基体的结合力与流体裹胁颗粒的冲刷作用之间的对抗，一定流速下物质的输运对微生物生长，温度对于膜层结构、腐蚀动力学、微生物生长，均具有决定性影响。目前尚未见到相关此类试验模拟装置的报道。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种低速管道内腐蚀和电化学测试的简易模拟装置，该装置可实现密闭常压条件和不太高温度下(25-75°C)包括湿硫化氢环境及其混合气体的腐蚀溶液以及油品、模拟环境腐蚀溶液中小于lm/s流速管道内电化学测试及小于3m/s流速的管道内腐蚀模拟加速腐蚀试验为研究石油化工材料在管道输运中内腐蚀试验研究提供条件。
[0005]本发明的技术方案是:
[0006]一种低速管道内腐蚀和电化学测试的简易模拟装置，该装置包括腐蚀溶液储循容器、模拟管道内腐蚀样品室和电化学测试室，所述腐蚀溶液储循容器为密闭容器，其上设有出水口，出水管的一端连接有机玻璃管后通过出水口伸入储循容器底部，出水管的另一端通过三通分成两个支路，两个支路分别连接模拟管道内腐蚀样品室和电化学测试室后再合并成一路，即回水管，回水管的末端伸入腐蚀溶液储循容器底部。
[0007]所述腐蚀溶液储循容器的上部设有上水管，用于将溶液注入储循容器内，上水管上设有316L球阀II ;储循容器的底部设有放空溶液管路，用于排放储循容器内的溶液；所述腐蚀溶液储循容器通过水浴锅控制其内溶液温度。
[0008]所述电化学测试室为长方体中空结构，测试样品、参比电极外引盐桥和对电极分别通过电化学测试室上部所开的孔置入其内，各个孔通过胶塞密封；电化学测试室上方和下方分别放置不锈钢板，上方和下方的不锈钢板之间通过螺栓连接并使不锈钢板对胶塞压紧实现对电化学测试室的密封。
[0009]所述模拟管道内腐蚀样品室为筒状结构，筒状腐蚀样品室两端连接的管道内设有固定螺栓，腐蚀试验样品为多个，相互之间用绳以相互绝缘的编织方式固定在所述固定螺栓上，以模拟管道内腐蚀最为严重之六点方向的腐蚀状态。
[0010]所述出水管上设有变频磁力泵和液位排空管，液位排空管上设置316L球阀III ;回水管上设有霍尔流量计。
[0011]所述腐蚀溶液储循容器内为常压、温度25-75°C条件下包括湿硫化氢环境及其混合气体的腐蚀溶液以及油品、模拟环境腐蚀溶液等。
[0012]所述腐蚀溶液储循容器为有机玻璃材质，所述模拟管道内腐蚀样品室和电化学测试室其材质均为有机玻璃；所述出水管和回水管为娃胶管或者PPR管；所述放空溶液管路为有机玻璃管或PPR管。
[0013]所述腐蚀溶液储循容器上端还设有进气管、热电偶和出气管；进气管的一端伸入储循容器内溶液下部，另一端接气瓶；热电偶的末端伸入储循容器内溶液中；出气管一端伸入储循容器内但其末端在溶液上方，另一端接废气处理瓶。
[0014]所述腐蚀溶液储循容器底部连接放空溶液管路，放空溶液管路穿过水浴锅底部，并在其末端设置316L球阀I，放空溶液管路与水浴锅之间采取螺栓和密封垫片密封。
[0015]所述变频磁力泵采用四氟或工程塑料磁力泵，磁力泵的出口液位至少低于储循容器内溶液液面10cm，变频磁力泵的流速应控制在150L/min以内。
[0016]在连接管路上方2厘米处增加玻璃旋阀，以排空管路内气体使得进入电化学测试室的石英管内腐蚀溶液和琼脂在石英管内实现电导通。
[0017]所述出水管分成的两个支路上，模拟管道内腐蚀样品室两端管路上分别设有316L球阀IV，电化学测试室两端管路上分别设有316L球阀V。
[0018]本发明设计原理如下:
[0019]本发明低速管道内腐蚀和电化学测试的简易模拟装置设有腐蚀溶液储循容器、溶液循环计量系统，模拟管道内腐蚀样品室以及电化学测试装置。该装置的腐蚀溶液储循容器、模拟管道内腐蚀样品室以及电化学测试室均为有机玻璃制成，大量常压、温度25-75°C条件下包括湿硫化氢环境及其混合气体的腐蚀溶液以及油品、模拟环境腐蚀溶液储存在储循容器，保障试验室温度和溶液的稳定，水浴锅加热溶液实现溶液的温度控制，储循容器中的热电偶实现溶液实际温度的测量。
[0020]溶液循环计量系统采用四氟或工程塑料变频磁力泵循环，通往模拟管道内腐蚀样品室和电化学测试室采用球阀控制。由于采用的溶液容器及其循环系统和模拟管道内腐蚀样品室和电化学测试室均为绝缘材料构成，电化学测试室在增加外联盐桥与参比电极连接后可实现不同温度、不同流速、不同介质中的电化学测量。变频磁力泵没有自吸功能，在满足密闭的条件下，可采用打开液位排空管上316L球阀实现磁力泵前端全充满腐蚀溶液，霍尔流量计可测定试验流速。模拟管道内腐蚀样品室单独旁支，可在不中断试验的前提下实现电化学的试样更换。模拟管道内腐蚀样品室采用相互绝缘的方式排布六点方向腐蚀试样，具备管道内腐蚀的特征。
[0021]在电化学室上方的三个电极的橡胶塞上增加两对不锈钢板，两端采用紧固螺栓夹紧固定，可实现电化学测试室的密闭性。其气体进口可与气体流量计相连，亦可与混合气瓶连接实现不同浓度之要求。
[0022]本发明与现有技术相比具有如下优点:
[0023]1、本发明以有机玻璃，硅胶管为材料以及其他耐蚀辅助装置，制作简单方便，成本低廉，外形美观，可简化实验过程和节省成本。
[0024]2、本发明的溶液容器可盛大量溶液，在多个模拟管道内腐蚀样品室串联可同时实施多个试验，采用溶液串联可有效减少溶液浓度对试验的影响，降低试验数据的误差，且在封闭循环有利于实现腐蚀溶液的温度稳定，为研究管道内腐蚀研究创造了条件。
[0025]3、本发明的溶液室通过流量计测定气体流量，可以方便控制腐蚀溶液中的湿硫化氢等腐蚀气氛中的含量，为不同条件的腐蚀研究创造了条件，且节约成本，制作简单。
[0026]4、本发明的体积较小，结合恒温水浴可较为精确的控制模拟溶液的实验温度，可实现低于75°C，而变频磁力泵在霍尔流量计的监测下，可实现多个速度的控制，旁支的电化学测试室，在简单的外引盐桥支持下，可容易实现电化学快速评价和相应电化学数据测试，实验过程非常便捷。
【附图说明】
[0027]图1为低速管道内腐蚀和电化学测试的简易模拟装置整体视图；
[0028]图2为管道内腐蚀试验样品排布图；
[0029]图3为低速管道内腐蚀和电化学测试的简易模拟装置中电化学测试室的A-A剖面图；
[0030]图4为低速管道内腐蚀和电化学测试的简易模拟装置中电化学测试室的俯视图；
[0031]图5为低速管道内腐蚀和电化学测试的简易模拟装置中参比电极盐桥引出装置图。
[0032]图中:1-316L球阀I ;2_放空溶液管路；3_密封螺栓；4_密封垫片；5_水浴锅；6-腐蚀溶液储循容器；7_进气管；8_液位排空管；9-316L球阀II ；10-上水管；11_有机玻璃管；12_出气管；13_变频磁力泵；14-316L球阀III ;15_出水管；16_三通；17_316L球阀IV ;18-316L球阀V ；19-电化学测试室；20_胶塞；21_不锈钢板；22_参比电极外引盐桥；23-回水管；24_连接固定绳；25_钼电极(对电极);26_工作电极(测试样品);27_霍尔流量计；28_模拟管道内腐蚀样品室；29_固定螺栓I ;30_试样片(腐蚀试验样品)；31_固定螺栓II ;32_琼脂；33-玻璃旋阀；34-石英玻璃管；35-热电偶。
【具体实施方式】
[0033]如图1-5所示，本发明低速管道内腐蚀和电化学测试的简易模拟装置包括腐蚀溶液储循容器6、模拟管道内腐蚀样品室28和电化学测试室19,腐蚀溶液储循容器6为密闭容器，其上端设有出水口，有机玻璃管11通过出水口伸入储循容器6底部，有机玻璃管11外接出水管15的一端，出水管15上依次设置变频磁力泵13和液位排空管8后通过三通16分成两个支路，两个支路分别连接模拟管道内腐蚀样品室28和电化学测试室19后再通过三通16合并成一路，即回水管23，回水管23上设有霍尔流量计27，回水管23的末端伸入腐蚀溶液储循容器6底部。所述变频磁力泵13采用四氟或工程塑料磁力泵，磁力泵的出口液位至少低于储循容器6内溶液液面10cm，变频磁力泵的流速应控制在150L/min以内。