[发明专利]多相流腐蚀及流态模拟实验管路装置及模拟实验方法

说明书

本发明提供了一种多相流腐蚀及流态模拟实验管路装置，其包括管路、支架、耐腐蚀储罐、耐腐蚀泵、球阀、电磁流量计、电阻探针、温度计、pH计、溶氧仪，所述管路上包括起伏管路腐蚀测试区和水平管路腐蚀测试区。该模拟实验管路装置通过设计不同的倾角以模拟起伏管路，并采用电阻探针实时记录腐蚀速率的变化；在水平管段采用与管道内部直径相同的环状试样，采用失重法与电化学方法监测管道内部的腐蚀，能够真实模拟工业现场的流动状态及多相流腐蚀，解决了室内动态腐蚀模拟不能真实反映工业现场流动管道内部流动特征及腐蚀行为等技术问题。

技术领域

本发明涉及石油与天然气工程技术领域，尤其涉及一种多相流腐蚀及流态模拟实验管路装置。

背景技术

石油天然气和化工等行业的管道通常是含油、气、水、砂及腐蚀性介质环境的多相流管线，金属管道可能发生严重的气液两相流腐蚀、液固两相流腐蚀，气液固多相冲蚀腐蚀。管道内部的流态与管道的操作工艺密切相关，同时也影响管道的腐蚀行为和腐蚀机理。

目前对于石油天然气及化工等行业的多相流腐蚀的模拟实验研究主要采用传统的静态实验法，高压釜内动态实验方法，旋转方式模拟流动状态的腐蚀模拟实验方法以及模拟管路系统等方法，其中前三种方法无法模拟腐蚀介质在管道中的真实流动状态，与现场实际的管道内的流动状态差别较大，因此，也无法准确获得管道内部的多相流腐蚀行为及规律。

《腐蚀室内动态模拟试验装置》(申请号：200710016705.2)，《模拟石化管路冲蚀腐蚀监检测实验装置》(申请号：200920278231.3)和《循环多相流起伏管路内腐蚀实验装置》(申请号：201110320980.X)均采用流动管路系统模拟工业流动条件下的腐蚀行为，但是这三个发明专利中腐蚀挂片均采用插入式，插入的腐蚀挂片会影响管道内部的流动状态，挂片插入处的流动特征与管道内部的真实流态不同，因此，插入式腐蚀挂片表面的腐蚀行为不能反映管道的实际腐蚀状态。

采用与管道内壁平齐的腐蚀挂片可能会因为边缘效应(edge effect)在与管壁接触的部位发生严重腐蚀，导致腐蚀挂片的腐蚀速率比真实腐蚀速率高。

《模拟石化管路冲蚀腐蚀监检测实验装置》中在管路中直接采用一段管作为研究试样(即管状试样)，这种管状试样能够真实模拟管道的流动特征，但若管状试样的长度过长，将不利于管道内部表面的打磨及获取腐蚀形貌特征。

《循环多相流起伏管路内腐蚀实验装置》采用钢化玻璃管，通过调整管路支架在0～30度内调整管道的倾角。实际上，工业中管道的倾角可能在0～90度内变化，并且一般而言，管道弯头部位的多相流腐蚀可能比其它部位严重。

根据流动模拟计算，当模拟管道的直径为10cm时，管道内部的流动特征与油气输送大口径管道的流动特征相同。《腐蚀室内动态模拟试验装置》和《循环多相流起伏管路内腐蚀实验装置》的模拟工业背景均为油气管道，但发明中未说明模拟管道的直径要求。

本申请就是在为了克服上述模拟试验装置的缺陷，提出一种新型的多相流腐蚀及流态模拟实验管路装置，其采用管径为10cm的透明PVC管道，通过设计不同的倾角以模拟起伏管路，并采用电阻探针实时记录腐蚀速率的变化；在水平管段采用与管道内部直径相同的环状试样，采用失重法与电化学方法监测管道的内部腐蚀，能够真实模拟工业现场的流动状态及多相流腐蚀。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是通过设计透明PVC实验管路系统以观察管道内的流态变化，通过设计不同的倾角以模拟起伏管路，并采用电阻探针实时记录腐蚀速率的变化；在水平管段采用与管道内部直径相同的环状试样，采用失重法与电化学方法监测管道内部的腐蚀，能够真实模拟工业现场的流动状态及多相流腐蚀，解决了室内动态腐蚀模拟不能真实反映工业现场流动管道内部流动特征及腐蚀行为等技术问题。