[发明专利]高温高压气液两相腐蚀模拟实验装置及其实验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温高压气液两相腐蚀模拟实验装置，特别涉及一种在液相和气相冷凝液共存的环境下，可以同时进行高温高压液相腐蚀和气相冷凝液腐蚀模拟实验的模拟实验装置。

如原油储罐的底部液相腐蚀和罐顶气相冷凝液腐蚀，湿天然气输送管道底部液相腐蚀和顶部气相冷凝液腐蚀等，也可以用于气相(液相)缓蚀剂对设备顶部(底部)腐蚀的缓蚀效率评价。

背景技术

管道和设备处于气液相共存环境是工业中一种常见的现象，因此，这些管道和设备同时遭受到底部液相腐蚀和顶部气相冷凝液腐蚀。液相和气相冷凝液所处的腐蚀环境不同，如温度、腐蚀性介质含量等。因此，液相和气相冷凝液的腐蚀规律和机理完全不同。一般气相冷凝液的腐蚀环境受液相环境所控制，因此，只有能同时实现液相腐蚀和气相冷凝液腐蚀的实验装置才能客观、准确地模拟整个管道、设备的腐蚀行为。以湿天然气输送为例。

在湿天然气输送过程中，由于昼夜温差，保温层破坏，保温层保温效果差等原因，在管壁与外界有明显热交换的管段，管壁温度常常低于天然气温度导致天然气中的水蒸汽和挥发性介顶(如CO₂，H₂S，HAc等)在管壁冷凝，导致顶部气相冷凝液腐蚀。冷凝液在重力作用下滴落，汇集于管道底部，和天然气开采过程的产出水一起造成管道底部液相腐蚀。然而，现有的实验模拟装置只能实现液相腐蚀模拟或冷凝液腐蚀模拟，目前还没有能同时模拟液相和气相冷凝液腐蚀的实验装置。

中国发明专利200510011461.X(“高温高压冷凝水腐蚀模拟实验装置”)公开了一种模拟高温高压下冷凝水腐蚀的实验装置，该实验装置存在以下不足：(1)设计方式由于外部冷凝器内的冷凝水会随冷凝器的转动而逐渐甩入高压釜内，不能进行长时间的模拟实验；(2)最大工作压力只能达到2Mpa，而湿天然气输送过程的实际工作压力通常远远高于2Mpa；(3)只能进行失重实验，不能读取腐蚀过程的腐蚀数据，也不能同时进行液相腐蚀模拟研究。

中国发明专利200510011477.0(“动态高温高压电化学测试实验装置”)公开了一种动态高温条件下高压电化学的实验装置，但其工作试样的夹持方式和电导线的连接方式复杂，不方便使用和更换。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种高温高压气液两相腐蚀模拟实验装置，在一套装置内同时进行液相和气相冷凝液环境的腐蚀模拟研究，可以用于模拟任何同时存在的液相腐蚀和气相冷凝液腐蚀的管道、设备的腐蚀行为，解决了工业中管道、设备同时遭受液相和气相冷凝液腐蚀但不能同时、在线测量的问题，对管道或设备中液相腐蚀和气相冷凝液腐蚀的腐蚀行为，规律和机理，气(液)相缓蚀剂的缓蚀效率评价研究有重要的意义。且本发明提供的模拟实验装置在气相试样中安装冷凝器，实现气相试样的冷凝并通过电阻探针对气相冷凝液的腐蚀进行原位监测，最大工作压力达到10Mpa。同时，本发明中的试样夹持方式和电连接方式都更简单，可以方便地实现液相试样的旋转和电化学测试。

本发明提供一种高温高压气液两相腐蚀模拟实验装置，包括保温加热装置，高温高压反应釜，高温高压反应釜内的第一测温电阻，高温高压反应釜上盖，进气管，所述模拟实验装置还包括冷凝系统，液相腐蚀测试系统和气相冷凝液腐蚀测试系统，其中，

冷凝系统包括位于高温高压反应釜中的冷凝器；

液相腐蚀测试系统包括磁力驱动装置，旋转轴，圆柱电极，辅助电极和参比电极，旋转轴位于冷凝器中，包括一金属杆，该金属杆向上穿过冷凝器的顶板和高温高压反应釜上盖，向下穿过冷凝器的底板，其末端与圆柱电极固定，，磁力驱动装置位于旋转轴的顶端；

气相冷凝液腐蚀测试系统包括电阻探针，金属试样和扇叶，电阻探针位于冷凝器中，并穿过冷凝器的顶板和高温高压反应釜上盖，冷凝器的底板上安装金属试样，扇叶安装在冷凝器底板下方的旋转轴上。

冷凝系统还包括冷凝器内的第二测温电阻和冷却水盘管，测温电阻穿过冷凝器的顶板和高温高压反应釜上盖并与高温高压反应釜上盖紧固。所述冷却水盘管通过外置水箱循环泵实现对冷凝器内的冷却，循环速度根据需要进行调节。

所述金属杆的下端与圆柱电极固定，聚四氟套管对位于高温高压反应釜上盖以下的金属杆的外部进行电绝缘保护。所述金属杆顶端放置一金属半球，并与金属半球的球面电接触，金属半球的平面焊接压簧，压簧上端焊接金属轴。

所述模拟实验装置还包括电化学测试系统，其工作电极接口连接金属轴，使所述圆柱电极，辅助电极和参比电极构成电化学三电极系统。