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      一種模擬天然氣氣相沖刷腐蝕的回路試驗裝置的制作方法

      文檔序號:5967166閱讀:383來源:國知局
      專利名稱:一種模擬天然氣氣相沖刷腐蝕的回路試驗裝置的制作方法
      一種模擬天然氣氣相沖刷腐蝕的回路試驗裝置技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明屬于模擬實驗裝置技術(shù)領(lǐng)域,特別是提供了一種模擬天然氣氣相沖刷腐蝕的回路試驗裝置。適用于對實際運行過程中天然氣集輸管線的介質(zhì)組分、濕度和流速等條件進行模擬,尤其適用于模擬天然氣管內(nèi)高速流的含有微量水分和腐蝕介質(zhì)的氣體流動所導致的沖刷腐蝕情況并進行電化學和腐蝕行為測試,可用來研究天然氣管內(nèi)環(huán)境下沖刷腐蝕行為規(guī)律及其主要影響因素。
      背景技術(shù)
      天然氣輸送管道、特別是集輸管道的輸送介質(zhì)中均含有不同程度的C02、H2S, H2O, 在流速的作用下這些物質(zhì)能夠?qū)鼙谟绕涫菑濐^、三通、變徑等部位產(chǎn)生沖刷腐蝕,造成天然氣管道局部快速腐蝕減薄,導致管道泄漏或爆裂等嚴重失效事故。近年來為了減緩天然氣沖刷腐蝕的危害,工業(yè)中普遍采用了輸送前對天然氣進行脫水預處理、添加緩蝕劑、升級材質(zhì)和清管作業(yè)等防腐工藝,使得輸送介質(zhì)的腐蝕性大大降低。但在實際生產(chǎn)當中,普遍存在脫水不充分或添加緩蝕劑不足量的情況,導致管內(nèi)實際腐蝕情況依然偏重。同時,為增加天然氣的輸送效率,管道內(nèi)輸送壓力和氣體流速大大提高,導致氣相沖刷腐蝕風險大幅提高。在高流速氣相作用下,充分脫水、添加足量緩蝕劑或升級材質(zhì)后仍會發(fā)生嚴重的沖刷腐蝕問題,而防腐工藝不完善的管道中尤為嚴重。但是,目前對于這些情況缺乏專業(yè)的實驗設(shè)備以進行針對性的分析研究和防腐蝕工藝的開發(fā)。現(xiàn)有實驗室模擬沖刷腐蝕的回路裝置多為液相沖刷回路,無法模擬天然氣管內(nèi)高速流的含有微量水分和腐蝕介質(zhì)的氣體流動所導致的沖刷腐蝕情況并進行電化學和腐蝕行為測試,素限制了對天然氣管內(nèi)氣氛下沖刷腐蝕現(xiàn)象的機理、規(guī)律研究,也不能有效的評價材料的耐沖刷腐蝕性能。因此,及時開發(fā)能模擬實際高壓高流速氣相沖刷腐蝕試驗裝置極具必要性和迫切性。發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的目的在于為研究管道輸送天然氣體引起的沖刷腐蝕規(guī)律、機理和評定材料的抗沖刷腐蝕性能,提供一套實驗裝置,以方便的模擬天然氣管內(nèi)氣氛下高流速的氣體對管壁所引起的沖刷腐蝕現(xiàn)象。
      本發(fā)明的裝置包括控制系統(tǒng)、試驗系統(tǒng)和回收系統(tǒng)三部分;其中,控制系統(tǒng)包括高壓氣瓶、高壓釜、高壓流量計、調(diào)節(jié)閥、止回閥、電加熱器、濕度探頭、壓力探頭和管路;試驗系統(tǒng)包括高壓釜、三電極系統(tǒng),旋轉(zhuǎn)工作臺、試樣夾具、壓力探頭?;厥障到y(tǒng)包括回收池、 調(diào)節(jié)閥、高壓流量計和壓力探頭。
      具體結(jié)構(gòu)包括控制系統(tǒng)、試驗系統(tǒng)和回收系統(tǒng)三部分;其中,控制系統(tǒng)包括高壓氣瓶一、高壓氣瓶二、高壓氣瓶三,高壓釜一、高壓釜二,高壓流量計一、高壓流量計二、高壓流量計三、高壓流量計四、高壓流量計五,調(diào)節(jié)閥一、調(diào)節(jié)閥二、調(diào)節(jié)閥三、調(diào)節(jié)閥四、調(diào)節(jié)閥五、調(diào)節(jié)閥六,止回閥一、止回閥二、止回閥三,電加熱,濕度探頭,壓力探頭一、壓力探頭二和管路;試驗系統(tǒng)包括高壓釜三、調(diào)節(jié)螺桿,齒輪,噴嘴,試樣,輔助電極,工作電極銅棒,Ag/AgCl參比電極,旋轉(zhuǎn)樣品臺,試樣夾具;回收系統(tǒng)包括回收池,調(diào)節(jié)閥七,高壓流量計六和壓力探頭三。
      控制系統(tǒng)中高壓氣瓶一、高壓氣瓶二、高壓氣瓶三的各導氣管、高壓爸一的出氣管以及高壓釜二的進氣管交聯(lián)處通過螺紋進行連接;在高壓氣瓶一、高壓氣瓶二、高壓氣瓶三的導氣管上分別連接調(diào)節(jié)閥一、調(diào)節(jié)閥二、調(diào)節(jié)閥三及高壓流量計一、高壓流量計二、高壓流量計三和止回閥一、止回閥二、止回閥三;高壓釜一、高壓釜二的上蓋通過螺栓與高壓釜體進行連接,并利用氟橡膠密封圈密封,高壓釜一的出氣管和高壓釜二的進、出氣管分別與釜體的上蓋用螺栓進行連接,中間放置密封墊片;電加熱器和壓力探頭二接高壓釜一的上蓋,高壓釜一的出氣管上連接調(diào)節(jié)閥四和高壓流量計四。高壓釜二的進氣管上連接調(diào)節(jié)閥五;濕度探頭和壓力探頭一接高壓釜二的上蓋,出氣管上連接調(diào)節(jié)閥六和高壓流量計五。
      試驗系統(tǒng)中三電極系統(tǒng)由輔助電極,工作電極銅棒、高溫高壓Ag/AgCl參比電極和信號傳導通路構(gòu)成。輔助電極和高溫高壓Ag/AgCl參比電極與高壓釜上蓋利用 螺紋連接。試樣放置在旋轉(zhuǎn)樣品臺的夾具托盤上,旋轉(zhuǎn)樣品臺的調(diào)節(jié)螺桿與高壓釜的左側(cè)經(jīng)螺栓相連,并用密封墊片保證氣密性。為保證釜體的高壓承受力,高壓釜左側(cè)壁厚要高于其他部位。高壓釜三的進氣管中通出的氣體由噴嘴噴射在試樣表面。
      控制系統(tǒng)中高壓氣瓶一、高壓氣瓶二、高壓氣瓶三的各導氣管、高壓爸一的出氣管以及高壓釜二的進氣管交聯(lián)處通過螺紋進行連接,組成配氣管路。在高壓氣瓶一、高壓氣瓶二、高壓氣瓶三的導氣管上連接調(diào)節(jié)閥一、調(diào)節(jié)閥二、調(diào)節(jié)閥三及高壓流量計一、高壓流量計二、高壓流量計三和止回閥一、止回閥二、止回閥三,用來控制H2S、CO2、N2三種氣體的通入比例和速率。高壓釜一、高壓釜二的上蓋通過螺栓與高壓釜體進行連接,并利用氟橡膠密封圈密封,高壓釜一的出氣管和高壓釜二的進、出氣管分別與釜體的上蓋用螺栓進行連接,中間放置密封墊片進行密封,保證氣密性。電加熱器和壓力探頭二接高壓釜一的上蓋,通過加熱產(chǎn)生使釜體內(nèi)產(chǎn)生蒸汽,高壓釜一的出氣管上連接調(diào)節(jié)閥四和高壓流量計四,用來控制通入高壓釜二中的蒸汽量。高壓釜二的進氣管上連接調(diào)節(jié)閥五用來控制氣路方向。壓力探頭和濕度探頭接高壓釜二的上蓋,用來測量釜內(nèi)的濕度和壓力,出氣管上連接調(diào)節(jié)閥六和高壓流量計三,用來控制流出氣體的流量。
      回收裝置部分高壓釜三的出氣管通入回收池中防止對環(huán)境產(chǎn)生污染,高壓釜三的出氣管上連接調(diào)節(jié)閥七和高壓流量計,回收池中接有壓力探頭三,用來調(diào)節(jié)回收池中的壓力。
      本發(fā)明的優(yōu)點在于1.可通過氣體回路使噴出達試樣表面的氣體產(chǎn)生(T30m/s的流速,改變了以往沖刷回路低流速的缺陷,能夠模擬實際天然氣管道運行過程中氣體的沖刷作用;2.能夠?qū)崿F(xiàn)對濕度和氣氛的控制,可以進行不同濃度H2SXO2濕氣條件下的模擬測試, 濕度范圍可在309^100%范圍內(nèi)變化,能夠最大限度的模擬實際天然氣管線的運行條件;3.能夠進行原位電化學測試,克服了不能在氣體沖刷回路中實現(xiàn)原位電化學測試的困難,可結(jié)合電化學方法來研究沖刷腐蝕的規(guī)律和主要影響因素。
      4.能夠通過旋轉(zhuǎn)樣品臺實現(xiàn)試樣沖蝕角度的180°旋轉(zhuǎn),可以模擬實際天然氣管路中管壁、三通、彎頭和變徑等處的沖刷腐蝕情況。


      圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。其中,H2S高壓氣瓶1,CO2高壓氣瓶2,N2高壓氣瓶 3,調(diào)節(jié)閥 4、7、10、13、15、16、37,高壓流量計 5、8、11、14、17、35,止回閥 6、9、12,高壓釜 23、 24、34,水20,電加熱器21,濕度探頭18,壓力探頭19、22、36,調(diào)節(jié)螺桿25,齒輪26,噴嘴27, 試樣28,輔助電極29,工作電極銅棒30,Ag/AgCl參比電極31,旋轉(zhuǎn)樣品臺32,試樣夾具33, 回收池38。
      具體實施方式
      下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
      如圖I所示,試驗時,將試樣放入高壓釜34內(nèi),調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)試樣臺使試樣和噴嘴成需要的角度。試驗開始前確保所有的閥門處于關(guān)閉狀態(tài),打開高壓氣瓶1、2、3的氣閥和調(diào)節(jié)閥4、7、10、15,并通過4、7、10來調(diào)節(jié)通入高壓釜24中的H2S, CO2, N2三種氣體比例和流量, 當壓力探頭測試值達到一定壓力之后,關(guān)閉高壓氣瓶I和2,關(guān)閉調(diào)節(jié)閥15打開調(diào)節(jié)閥13, 將N2通入高壓釜23中,打開電加熱器21,當溫度和壓力達到一定值時關(guān)閉高壓氣瓶2的閥門,打開調(diào)節(jié)閥15時高壓釜23中產(chǎn)生的蒸汽通入到高壓釜24中,當高壓釜24中的壓力和濕度達到所需要的條件時關(guān)閉調(diào)節(jié)閥13和14,打開調(diào)節(jié)閥16,使氣體以一定的速度噴射到試樣表面,三電極系統(tǒng)外接電化學工作站可以進行電化學測試。測試過程中打開調(diào)節(jié)閥37, 使尾氣排入到回收池中。該實驗裝置可以有效的對天然氣管內(nèi)高流速濕氣沖刷腐蝕現(xiàn)象進行模擬。
      上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
      進行了描述,但并非對本發(fā)明保護范圍的限制,所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白,在本發(fā)明技術(shù)方案基礎(chǔ)上,本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
      權(quán)利要求
      1.一種模擬天然氣氣相沖刷腐蝕的回路試驗裝置,其特征在于包括控制系統(tǒng)、試驗系統(tǒng)和回收系統(tǒng)三部分;其中,控制系統(tǒng)包括高壓氣瓶一(I)、高壓氣瓶二(2)、高壓氣瓶三(3),高壓釜一(23)、高壓釜二(24),高壓流量計一(5)、高壓流量計二(8)、高壓流量計三(11)、高壓流量計四(14)、高壓流量計五(17),調(diào)節(jié)閥一(4)、調(diào)節(jié)閥二(7)、調(diào)節(jié)閥三(10)、調(diào)節(jié)閥四(13)、調(diào)節(jié)閥五(15)、調(diào)節(jié)閥六(16),止回閥一(6)、止回閥二(9)、止回閥三(12),電加熱器(21),濕度探頭(18),壓力探頭一(19)、壓力探頭二(22)和管路;試驗系統(tǒng)包括高壓釜三(34)、調(diào)節(jié)螺桿(25),齒輪(26),噴嘴(27),試樣(28),輔助電極(29),工作電極銅棒(30),Ag/AgCl參比電極(31),旋轉(zhuǎn)樣品臺(32),試樣夾具(33);回收系統(tǒng)包括回收池(38),調(diào)節(jié)閥七(37),高壓流量計六(35)和壓力探頭三(36); 控制系統(tǒng)中高壓氣瓶一(I)、高壓氣瓶二(2)、高壓氣瓶三(3)的各導氣管、高壓釜一(23)的出氣管以及高壓釜二(24)的進氣管交聯(lián)處通過螺紋進行連接;在高壓氣瓶一(I)、高壓氣瓶二(2)、高壓氣瓶三(3)的導氣管上分別連接調(diào)節(jié)閥一(4)、調(diào)節(jié)閥二(7)、調(diào)節(jié)閥三(10)及高壓流量計一(5)、高壓流量計二(8)、高壓流量計三(11)和止回閥一(6)、止回閥二(9)、止回閥三(12);高壓釜一(23)、高壓釜二(24)的上蓋通過螺栓與高壓釜體進行連接,并利用氟橡膠密封圈密封,高壓釜一(23)的出氣管和高壓釜二(24)的進、出氣管分別與釜體的上蓋用螺栓進行連接,中間放置密封墊片;電加熱器(21)和壓力探頭二(22)接高壓釜一(23)的上蓋,高壓釜一(23)的出氣管上連接調(diào)節(jié)閥四(13)和高壓流量計四(14);高壓釜二(24)的進氣管上連接調(diào)節(jié)閥五(15);濕度探頭(18)和壓力探頭一(19)接高壓釜二(24)的上蓋,出氣管上連接調(diào)節(jié)閥六(16)和高壓流量計五(17);高壓釜三(34)的進氣管頂端連接上噴嘴(27)。
      2.如權(quán)利要求I所述的模擬天然氣氣相沖刷腐蝕的回路試驗裝置,其特征在于控制系統(tǒng)中通過高壓氣瓶一(I)、高壓氣瓶二(2)、高壓氣瓶三(3)的調(diào)節(jié)閥一(4)、調(diào)節(jié)閥二(7)、調(diào)節(jié)閥三(10)、調(diào)節(jié)閥五(15)調(diào)節(jié)通入高壓釜二(24)中的H2S、CO2, N2三種氣體比例和流量,通過壓力探頭一(19)測試高壓釜(24)中的壓力,通過調(diào)節(jié)閥四(13)和調(diào)節(jié)閥五(15)改變氣路方向,電加熱器(22)加熱到一定溫度使高壓釜一(23)中產(chǎn)生蒸汽,通過氣路中的調(diào)節(jié)閥及高壓釜二(24)中的壓力探頭一(19)和濕度探頭(18)達到所需條件;試驗系統(tǒng)中通過調(diào)節(jié)螺桿調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)樣品臺使試樣和氣體噴射角度在0°到180°之間變化。
      3.如權(quán)利要求I所述的模擬天然氣氣相沖刷腐蝕的回路試驗裝置,其特征在于試驗系統(tǒng)中輔助電極(29),工作電極銅棒(30)、高溫高壓Ag/AgCl參比電極(31)通過螺紋連接至高壓釜三(34)的上蓋;試樣(28)放置在旋轉(zhuǎn)樣品臺(32)的夾具托盤(33)上,旋轉(zhuǎn)樣品臺的調(diào)節(jié)螺桿(25)與高壓釜三的左側(cè)經(jīng)螺栓(26)相連,中間放置密封墊片,高壓釜三左側(cè)壁厚要高于其他部位;輔助電極和高溫高壓Ag/AgCl參比電極與高壓釜上蓋利用螺紋連接,高壓釜三的進氣管中通出的氣體由噴嘴噴射在試樣表面。
      4.如權(quán)利要求I所述的模擬天然氣氣相沖刷腐蝕的回路試驗裝置,其特征在于;回收系統(tǒng)中高壓釜三(34)的出氣管通入回收池(38)中,高壓釜三(34)的出氣管上連接調(diào)節(jié)閥七(37)和高壓流量計六(35),回收池中接有壓力探頭三(36),用來調(diào)節(jié)回收池中的壓力。
      全文摘要
      一種模擬天然氣氣相沖刷腐蝕的回路試驗裝置,屬于模擬實驗裝置技術(shù)領(lǐng)域。適用于對實際運行過程中天然氣集輸管線的介質(zhì)組分、濕度和流速等條件進行模擬,尤其適用于模擬天然氣管內(nèi)高速流的含有微量水分和腐蝕介質(zhì)的氣體流動所導致的沖刷腐蝕情況并進行電化學和腐蝕行為測試。該裝置由控制系統(tǒng)、試驗系統(tǒng)和回收系統(tǒng)三部分構(gòu)成,其中,控制系統(tǒng)包括高壓氣瓶、高壓釜、高壓流量計、調(diào)節(jié)閥、止回閥、電加熱器、濕度探頭、壓力探頭和管路;試驗系統(tǒng)包括高壓釜、三電極系統(tǒng),旋轉(zhuǎn)工作臺、試樣夾具、壓力探頭;回收系統(tǒng)包括回收池、調(diào)節(jié)閥、高壓流量計和壓力探頭。該裝置可以很好的模擬天然氣管內(nèi)環(huán)境下高流速濕氣對管壁、彎頭、三通和變徑等部位的沖刷腐蝕情況,以及測試電化學信號,對天然氣管內(nèi)環(huán)境下沖刷腐蝕行為規(guī)律及其主要影響因素的研究有重要的意義。
      文檔編號G01N17/02GK102980823SQ201210572629
      公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
      發(fā)明者劉智勇, 邢云穎, 杜翠薇, 李曉剛 申請人:北京科技大學
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