[发明专利]一种电偶腐蚀试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电偶腐蚀试验装置，用于任意两种不同金属材料之间在含有CO₂/H₂S的溶液介质中发生电偶腐蚀的试验研究。

背景技术

油气田在勘探、开发的过程中，由于环境条件的不断复杂、苛刻，腐蚀问题出现越来越频繁，种类也越来越繁多。因此根据腐蚀问题在井下关键部位选择更高级管材、耐蚀合金也是一种优选的防腐措施。在腐蚀严重的井段采用耐蚀性好的材质，这样可以缓解管材、钻具等的使用期限，但是在不同井段、不同部位之间，如果选择存在不同电位性的两种材料的直接连接使用，同时伴随腐蚀气体、地层水等的介入，很容易发生材料之间的接触性腐蚀即电偶腐蚀。电偶效应会加速腐蚀低电位材料而导致油套管穿孔断裂。因此，研究不同管材的电偶腐蚀特征与规律对提高组合套管串设计可靠性以及安全开发气田具有重要意义。

在电偶腐蚀的研究过程中，材料之间(阴阳极)的面积比是影响电偶腐蚀的主要因素，因此，研究不同材料之间的电偶腐蚀特性关键在于研究其面积比的变化对其腐蚀程度的影响。试验方法通常采用电化学方法和高温高压浸泡法两种，但是一直没有一种很好的能精确确定面积比来研究电偶腐蚀的试验装置，通常都是通过对试样进行焊接导线，然后用环氧树脂对两个试样进行封装，露出需要的面积比来进行电化学试验，而高温高压浸泡法也是经过捆绑两种材料，用环氧树脂封装得到不同面积比进行试验。这种制作工作电极的方法操作麻烦，封装存在面积比不精确，边沿容易翘皮形成缝隙，影响试验结果。另一方面在安装时，试样面对面放置，之间距离不易固定，每次试验都是人为估计确定，因此增加了试验的不稳定性。利用浸泡试验计算腐蚀速率时，封装的环氧树脂不易清除干净，影响材料失重计算，进而影响腐蚀研究结果。因此设计一种操作简单，能够固定试样位置，容易确定电偶腐蚀的阴阳极的面积比，且同时能满足进行电化学条件试验和高温高压浸泡的电偶腐蚀试验装置具有较为广泛实际的应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种任意两种不同金属材料之间在含有CO₂/H₂S的溶液介质中发生电偶腐蚀的试验装置。改善以往电偶腐蚀试验时制做工作电极复杂、阴阳极面积比不精确、且试验不稳定的局面。该装置根据研究过程的需要，设计有能够满足试验要求进行阴阳极面积相同和不同面积比变化的电偶腐蚀试验装置。该装置根据试验要求通过调节两个圆柱体中暴露试样片面积的圆环树脂圈半径来进行阴阳面积比的变化，满足想要达到的阴阳面积比。试验所用试样加工为圆形，不用封装，直接安装，装置带有密封垫圈、内嵌的导电内衬，通过导线引出两个电极，进行外接电路与电化学工作站的连接。可用U型桥替换两个电极导线，连接两个圆柱体，进行不同面积比的高温高压的电偶腐蚀浸泡失重试验。该发明操作简单，制做工作电极方便，两个电极面积比调节简便且较精确，便于试验研究中广泛应用。

本发明所述的一种电偶腐蚀试验装置是由外壳、内衬、密封螺钉、变径圆环、密封圈和紧固螺钉构成；外壳是两个聚四氟乙烯材料的空心圆柱体，通过一端外边缘连接在一起，两个端面之间距离为3-5mm，两个端面上分别开有一个圆孔；同样是圆柱体的不锈钢材料的内衬位于圆柱体内，通过内衬圆柱体上的螺纹与外壳聚四氟乙烯圆柱体上的螺纹镶嵌连接；密封圈、变径圆环、密封圈和试样依次位于两个圆柱体不锈钢材料的内衬中，由紧固螺钉、密封圈和密封螺钉密封端口；在两个圆柱体侧面中心对应试样位置开有圆形孔，由导线与试样导通连接，从圆形孔中引出电极接线，引出电极接线通过带有螺纹的不锈钢金属棒安装在圆柱体侧面上，或用一个U型棒代替不锈钢金属棒，U型棒采用与引出电极接线同样结构的线，两头带有螺纹，连接两个材料使之连通达到接触导通。

圆柱体工作端带有的孔，通过密封圈内置有不同半径的聚四氟乙烯变径圆环，用于变换暴露于溶液中的试样的面积，另一头用密封圈加高分子树脂螺钉进行密封，将试样与溶液隔离。

试验时根据阴阳极面积比要求，灵活调节变径圆环内径的大小，从而达到变换阴极或阳极的暴露面积比。

该装置附带一个三口广口瓶，口径为￠50mm×1000mL，可用于电化学方法测试两种材料之间的电偶腐蚀，两电极浸泡在广口瓶中，与电化学工作站连接电极导线，外加电压进行测试。也用于高温高压釜中浸泡试验，此时安装内有金属线的U型棒通过小孔使两个试样达到接触联通，放置在试验溶液中，进行电偶腐蚀的失重试验。试验后直接拆卸试样，进行表面去膜处理，此操作简单，试验精确。