[发明专利]一种冲刷工况下评价缓蚀剂膜完整性的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于石油化工腐蚀与防护技术领域，具体涉及不同冲刷工况下评价缓蚀膜完整性的装置及方法。

背景技术

在油气生产过程中，管道内壁通常采用缓蚀剂涂覆预膜，以及连续加注缓蚀剂预防石油管的内腐蚀。通常，缓蚀剂都必须附在材料的表面上形成完整的保护膜才能起到良好的防护作用。而腐蚀介质在管道中流动时，将对壁面产生流体冲刷作用，壁面受到的剪切力可能破坏缓蚀剂膜的完整性，导致缓蚀剂失去防护作用。缓蚀剂的防护效果受流速、温度和缓蚀剂浓度的影响很大，在不同冲刷工况下流动剪切力有着显著性差异，从而影响着缓蚀剂运输、分布、附着，影响缓蚀剂膜的稳定、破坏和修复。但是，目前缺乏在冲刷工况下实时、定量评价缓蚀剂膜完整性的评价手段。

当前，常见的评价缓蚀剂防护效果的装置存在以下不足：

(1)主要采用搅拌的方式来模拟管内流速，难于真实地反映石油管内复杂的流态分布和冲刷状况。

(2)腐蚀评价装置缺乏流体壁面剪切力测量装置，不能定量考察流体剪切力对缓蚀剂膜的冲刷破坏作用。

(3)缺乏在线腐蚀监测手段，难于在线观察试片表面的腐蚀过程，在线监测腐蚀的发生和发展过程。

为解决上述问题，本发明提供了一种冲刷工况下评价缓蚀剂膜完整性的装置及方法，采用安装了剪切力测量单元、电化学监测单元、试片测试单元、摄像观察单元和缓蚀剂加注单元的管流式循环回路腐蚀实验装置，能够很好地解决上述技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有缓蚀剂室内评价技术的不足，提供一种能够模拟现场冲刷工况、用于评价缓蚀剂膜完整性的装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种冲刷工况下评价缓蚀剂膜完整性的装置，它包括供流循环单元、剪切力测量单元、电化学监测单元、摄像观察单元、试片测试单元和缓蚀剂加注单元；

所述的供流循环单元由单向阀、加热反应釜、控制总阀、防腐离心泵、流量控制阀、稳压计、电磁流量计和透明有机玻璃管构成；

所述的剪切力测量单元由剪切力传感器、控制器和计算机构成；

所述的电化学监测单元由工作电极、参比电极、辅助电极、盐桥、电化学工作站和计算机构成，参比电极放入盐桥中，工作电极、参比电极和辅助电极三者接入电化学工作站，电化学工作站的另一端连接计算机，实现了对腐蚀的实时在线监测；

所的摄像观察单元由微型高速摄像头和计算机构成，微型高速摄像头装在透明有机玻璃管的下面，微型高速摄像头的中心对准试片工作面并通过接线接入计算机，实现了对试片表面形貌的观察记录；

所述的试片测试单元由旋塞、O型密封圈E和试片构成，试片的标准尺寸为50mm×10mm×3mm，所述的试片测试单元工作面与透明有机玻璃管内壁齐平；

所述的缓蚀剂加注单元由注射器、缓蚀剂和阀门构成，注射器里装有缓蚀剂并通过阀门与加热反应釜的上端连接，实现了缓蚀剂的定量加注或连续加注。

本发明所述的加热反应釜左端连接单向阀，加热反应釜下端通过控制总阀连接防腐离心空泵，防腐离心泵的另一端连接流量控制阀，流量控制阀的另一端连接稳压计，稳压计的另一端连接电磁流量计，电磁流量计的另一端连接透明有机玻璃管，透明有机玻璃管的另一端与加热反应釜的右端连接形成回路，实现了腐蚀溶液的循环流动，而且该回路管道外设有保温材料，管内流动介质的温度控制在80℃以内并在常压下进行。

本发明所述的透明有机玻璃管的截面尺寸为10cm×10cm，该透明有机玻璃管上面从右到左依次设有剪切力传感器插孔、试片测试单元插孔、参比电极插孔、工作电极插孔和辅助电极插孔，所述的剪切力传感器插孔和试片测试单元插孔二者几何中心的连线与透明有机玻璃管的轴线平行，所述的参比电极插孔、工作电极插孔和辅助电极插孔呈三角形的形状分布。

本发明所述的剪切力传感器安装在剪切力传感器插孔，通过螺母固定在透明有机玻璃管的上面，并且剪切力传感器工作面与透明有机玻璃管内壁齐平，该剪切力传感器的上端通过接线头接入控制器，控制器的另一端接入计算机，实现了对流动剪切力的测量。

本发明所述的参比电极上设有旋塞并放在盐桥中，两者之间先用O型密封圈A密封再用旋塞连接；所述的工作电极、盐桥和辅助电极都设有旋塞，三者分别用O型密封圈D、O型密封圈C和O型密封圈B密封，然后依次装在工作电极插孔、参比电极插孔和辅助电极插孔中，工作电极、盐桥和辅助电极三者的工作面都与透明有机玻璃管的内壁齐平。