本發(fā)明屬于電化學(xué)測(cè)試設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

長(zhǎng)距離輸送石油天然氣管含有油、水、氣、固態(tài)顆粒等多相，同時(shí)還受溫度跟流速的影響，使得油管內(nèi)部的環(huán)境極為復(fù)雜，而復(fù)雜多變的環(huán)境不僅僅會(huì)改變流體的狀態(tài)，同時(shí)也會(huì)對(duì)油氣管造成嚴(yán)重的腐蝕。因而，無(wú)論從降低更換管道的成本還是能源安全性的角度出發(fā)，探究在多因素耦合作用下油管在動(dòng)態(tài)介質(zhì)中的腐蝕機(jī)理顯得尤為重要。

目前測(cè)試油氣管道在動(dòng)態(tài)介質(zhì)中腐蝕的方法起初是通過在水箱中加攪拌器來(lái)模擬動(dòng)態(tài)腐蝕過程，但是該方法無(wú)法保證在測(cè)試樣品表面的流速一致。隨后旋轉(zhuǎn)圓柱電極的開發(fā)彌補(bǔ)了這個(gè)缺陷，但是卻無(wú)法模擬油氣運(yùn)輸過程中受環(huán)境因素而出現(xiàn)的氣泡流，環(huán)狀流等流體狀態(tài)。然而，環(huán)流系統(tǒng)的研發(fā)，無(wú)論是對(duì)流體狀態(tài)的計(jì)算還是考察不同的環(huán)境因素對(duì)材料腐蝕的影響均變得可能，但是在環(huán)流系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)腐蝕電化學(xué)測(cè)試卻十分困難，阻礙了在材料在動(dòng)態(tài)腐蝕介質(zhì)中腐蝕機(jī)理的探討，其原因不僅是各電極無(wú)法直接插入到測(cè)試管路中間，而且還涉及絕緣等一系列問題。同時(shí)，早期的環(huán)流設(shè)備也無(wú)法實(shí)現(xiàn)同時(shí)改變溫度、流速、油液比等一系列參數(shù)，無(wú)法研究多因素耦合作用下材料失效的機(jī)理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供了一種可以模擬油氣運(yùn)輸過程中油管遭受到多因素耦合環(huán)境下的腐蝕并能夠?qū)崿F(xiàn)電化學(xué)測(cè)試的環(huán)流設(shè)備。將為日后石油工程材料的抗多因素耦合條件下的腐蝕評(píng)價(jià)、研究動(dòng)態(tài)介質(zhì)下材料的腐蝕機(jī)制以及為日后的選材提供便利的實(shí)驗(yàn)手段。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案具體如下：

所述的適用于多因素耦合環(huán)境下可實(shí)現(xiàn)電化學(xué)測(cè)試的環(huán)流設(shè)備主要包括水箱1，控溫箱2，閥門3，循環(huán)泵4，流速表5，主管路6，測(cè)試管路7。

所述水箱1安裝于控溫箱2內(nèi)，水箱1依次與閥門3、循環(huán)泵4、流速表5、主管路6和測(cè)試管路7串聯(lián)形成循環(huán)回路；所述控溫箱2用于加熱并控制水箱1內(nèi)液體的溫度；

測(cè)試管路7位于主管路6中段，測(cè)試管路7由內(nèi)管、電極管套、密封圈11和固定夾具12組成，內(nèi)管相對(duì)位置上開有四個(gè)通孔，所述通孔兩兩相對(duì)，距離為9.5～10.5cm，通孔處設(shè)有電極管套，工作電極8安裝于測(cè)試管路7中相對(duì)的兩個(gè)通孔所對(duì)應(yīng)的電極管套內(nèi)，鉑電極10和參比電極9安裝于于測(cè)試管路7中另外兩個(gè)相對(duì)通孔所對(duì)應(yīng)的電極管套內(nèi)，電極管套由密封圈11密封，并由固定夾具12加緊固定，使工作電極8、參比電極9和鉑電極10的端部與測(cè)試管路7的內(nèi)管的內(nèi)徑相切；所述參比電極9是由銀和氯化銀粉末壓制燒結(jié)而成的圓柱狀的電極芯體的上端鑲嵌的純銀柱體。

本發(fā)明的有益效果：

1、實(shí)現(xiàn)了以往的環(huán)流設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)的電化學(xué)測(cè)試的功能，為進(jìn)一步揭示材料在不同的流體狀態(tài)下的腐蝕機(jī)理奠定了基礎(chǔ)；

2、同時(shí)通過改變溫度、流速和水箱中溶液的油液比可考察多因素耦合條件對(duì)材料腐蝕行為的影響。

3、本發(fā)明多因素耦合環(huán)境下的電化學(xué)測(cè)試的環(huán)流設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全性高，能實(shí)現(xiàn)電化學(xué)阻抗譜，動(dòng)電位極化曲線的測(cè)試，同時(shí)具有油液比、溫度、流速可控等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明裝置示意圖。

圖2是測(cè)試管路的縱向剖面圖

圖3是測(cè)試管路的橫向剖面圖。

圖4是溶液溫度在60℃，流速3m/s下測(cè)試管線鋼的電化學(xué)阻抗譜的奈奎斯特（nyquist）圖,橫坐標(biāo)為實(shí)部，縱坐標(biāo)為虛部。

圖5是溶液溫度在60℃，流速3m/s時(shí)下測(cè)試管線鋼的動(dòng)電位極化曲線圖，橫坐標(biāo)為電流密度的對(duì)數(shù)，縱坐標(biāo)為電極電位。

具體實(shí)施方式

本實(shí)施例中所述的適用于多因素耦合環(huán)境下可實(shí)現(xiàn)電化學(xué)測(cè)試的環(huán)流設(shè)備，如圖1和圖2所示，主要包括水箱1，控溫箱2，閥門3，循環(huán)泵4，流速表5，主管路6，測(cè)試管路7。

所述水箱1安裝于控溫箱2內(nèi)，水箱1依次與閥門3、循環(huán)泵4、流速表5、主管路6和測(cè)試管路7串聯(lián)形成循環(huán)回路；所述控溫箱2用于加熱并控制水箱1內(nèi)液體的溫度；

測(cè)試管路7位于主管路6中段，測(cè)試管路7由內(nèi)管、電極管套、密封圈11和固定夾具12組成，內(nèi)管相對(duì)位置上開有四個(gè)通孔，所述通孔兩兩相對(duì)，距離為10cm，通孔處設(shè)有電極管套，工作電極8安裝于測(cè)試管路7中相對(duì)的兩個(gè)通孔所對(duì)應(yīng)的電極管套內(nèi)，鉑電極10和參比電極9安裝于于測(cè)試管路7中另外兩個(gè)相對(duì)通孔所對(duì)應(yīng)的電極管套內(nèi)，電極管套由密封圈11密封，并由固定夾具12加緊固定，使工作電極8、參比電極9和鉑電極10的端部與測(cè)試管路7的內(nèi)管的內(nèi)徑相切；所述參比電極9是由銀和氯化銀粉末壓制燒結(jié)而成的圓柱狀的電極芯體的上端鑲嵌的純銀柱體。

水箱1中的溶液通過控溫箱2控制之后通過循環(huán)泵4被打入主管路6并流經(jīng)測(cè)試管路7，打開閥門3并調(diào)節(jié)大小改變?nèi)芤旱牧魉?，流速?監(jiān)控溶液流經(jīng)各管路的流速，當(dāng)溶液以一定的流速進(jìn)入到測(cè)試管路7時(shí)，各電極(工作電極8、參比電極9和鉑電極10)引出導(dǎo)線與電化學(xué)工作站相連，并進(jìn)行電化學(xué)阻抗譜，動(dòng)電位極化測(cè)試，同時(shí)通過改變溫度、流速和水箱1中溶液的油液比例考察多因素耦合條件對(duì)材料腐蝕行為的影響。

跟測(cè)試管路7之間放上密封圈11，利用緊固夾具12夾緊，防止泄露也可以保證跟測(cè)試管路的絕緣。

圖4分別給出了溶液溫度在60℃，流速3m/s下測(cè)試的管線鋼的電化學(xué)阻抗譜的nyquist的測(cè)試結(jié)果，測(cè)試頻率是100khz-10mhz，擾動(dòng)振幅是5mv，測(cè)試結(jié)果不僅表現(xiàn)出容抗弧還有擴(kuò)散的特征。圖5是溶液溫度在60℃，流速3m/s時(shí)下測(cè)試的管線鋼的動(dòng)電位極化曲線圖。結(jié)果表現(xiàn)為陰極為吸氧控制，同時(shí)陽(yáng)極為活化的特征。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種適用于多因素耦合環(huán)境下能夠?qū)崿F(xiàn)電化學(xué)測(cè)試的環(huán)流設(shè)備，屬于電化學(xué)測(cè)試設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，包括水箱，控溫箱，閥門，循環(huán)泵，流速表，主管路，測(cè)試管路，工作電極，參比電極，鉑電極，密封圈和緊固夾具，水箱中的溶液通過循環(huán)泵被打入主管路并流經(jīng)測(cè)試管路，溶液的溫度通過控溫箱控制，調(diào)節(jié)出口閥門的大小同時(shí)利用流速表監(jiān)控溶液流經(jīng)各管路的流速，各測(cè)試電極通過密封圈及緊固夾具固定在測(cè)試管路的兩側(cè)，并與電化學(xué)工作站相連。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了以往的環(huán)流設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)的電化學(xué)測(cè)試，為進(jìn)一步揭示材料在不同的流體狀態(tài)下的腐蝕機(jī)理奠定了基礎(chǔ)；同時(shí)通過改變溫度、流速和水箱中溶液的油液比可考察多因素耦合條件對(duì)材料腐蝕行為的影響。

技術(shù)研發(fā)人員：常立民;趙陽(yáng);張濤;蔡微波
受保護(hù)的技術(shù)使用者：吉林師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.04
技術(shù)公布日：2017.08.11