[发明专利]高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试系统与测试方法

说明书

本发明属于金属腐蚀领域，特别涉及高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试系统与测试方法。所述顶部腐蚀测试系统用于模拟实际工况下管壁内湿气在不同流速时的顶部腐蚀情况；包括：试样装载板，电化学工作站，可变风场供应系统，冷凝系统，压力控制系统，温度控制系统，计算机分布式控制系统DCS。本发明所述测试系统的优势在于能够以低的实验运行成本，通过温、压、冷却和可变风场的综合调控，实现各种顶部腐蚀工况的精细模拟，一次实验中可高通量获取多种材料的顶部腐蚀测试数据，在得到样品失重测试数据的同时，可利用电化学测试系统获取顶部腐蚀过程的相关动力学数据、监测其经时演变规律。

技术领域

本发明属于金属腐蚀领域，特别涉及高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试系统与测试方法。

背景技术

顶部腐蚀(Top of the Line Corrosion，TLC)是指在管道输送油气的过程中，由于管壁温度低于水蒸气的水露点，在管道内壁的上半部分形成冷凝水，湿气中挥发性的CO₂等酸性介质溶解于冷凝水，从而造成管道内壁的腐蚀。近些年来更是发生多起因顶部腐蚀所导致的事故。因此研究顶部腐蚀的电化学机理，并建立相关的测试标准显得尤为重要。

当前，用于研究顶部腐蚀的模拟装置较少，主要涉及高压釜内的静态模拟试验测试装置及环路测试装置，前者不能模拟实际工况中管道与介质之间的动态环境，后者建设及运行成本高且管路本身不易清洗。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试系统与测试方法，通过DCS集中设定、显示及控制测试参数，依据管道实际工况下管道顶部情况进行设计，选择不同风场条件，并精细设定温、压、冷却和湿气风速的调控参数；一次实验中可高通量获取多种材料的顶部腐蚀测试数据，进行平行对比，加快数据收集及选材评价效率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

高压釜内可变风场调控的顶部腐蚀测试系统，用于模拟实际工况下管壁内湿气在不同流速时的顶部腐蚀情况；包括：

试样装载板，包括采用绝缘材质制备的试样装载板本体，用于装载试样，所述试样包括失重试样和用于电化学测试的三电极体系试样；

电化学工作站，通过导线和所述三电极体系试样相连接，用于实时采集记录电化学腐蚀数据；

可变风场供应系统，用于为所述试样提供测试所需风场工况；

冷凝系统，和所述试样接触并冷却所述试样，使所述试样处在测试所需的稳定的冷凝温度；

压力控制系统，通过给高压釜内供气并加压的方式为所述试样提供测试所需压力；

温度控制系统，用于对所述高压釜釜体内腐蚀介质加热并控制高压釜内的腐蚀介质温度，以使高压釜内的腐蚀介质温度稳定在测试所需温度；

计算机分布式控制系统DCS，包括DCS工作站，所述DCS工作站和所述冷凝系统、所述压力控制系统、所述温度控制系统以及所述可变风场供应系统连接，用于综合调控试样测试所需冷凝温度、试样测试所需压力、腐蚀介质温度以及试样测试所需风况，以实现对各种顶部腐蚀工况的模拟。

进一步地，所述可变风场供应系统包括采用防腐蚀材质制备的耐腐蚀风机、可变风场送风转接口、变频电机及用于实时监控风速的多通道热线风速仪；

所述耐腐蚀风机和所述可变风场送风转接口连接，且均设置在高压釜内部；所述变频电机安装在高压釜外部并通过传动轴和所述耐腐蚀风机连接；所述变频电机通过传动轴带动所述耐腐蚀风机工作，通过所述可变风场送风转接口向所述试样装载板本体的表面提供测试所需风场；

所述多通道热线风速仪设置在所述试样装载板本体中试样的后方5~10mm的位置，用于测试所述试样装载板本体表面的风速。