[发明专利]测试金属材料固/液跃变区腐蚀性能的试验装置及方法

说明书

本发明属于腐蚀试验技术领域，尤其涉及一种测试金属材料固/液跃变区腐蚀性能的试验装置及方法。包括箱体、试样架、光照系统、喷淋系统和固体检测系统；箱体由玻璃纤维网布与半透膜分隔成两部分，箱体一侧为固体模拟单元，箱体的另一侧为液体模拟单元，固体模拟单元内装入固体，液体模拟单元注入液体；光照系统、喷淋系统安装在固体模拟单元上部，固体检测系统监测固体；模拟试样置于试样架上，试样架一部分处于固体模拟单元中，另一部分处于液体模拟单元中，形成金属试样的宏电池腐蚀；光照系统模拟实际服役环境阳光照射，喷淋系统调整模拟环境含水量，进而调节固体盐浓度和分布，从而模拟跨固体与液体管道实际服役环境。

技术领域

本发明属于腐蚀试验技术领域，尤其涉及一种测试金属材料固/液跃变区腐蚀性能的试验装置及方法。

背景技术

随着海上油气田的开采力度不断加大，跨越陆地与海洋的管道越来越多，部分管道位于陆地中，部分位于海水中，环境差异造成宏电池腐蚀。海水与土壤构成的宏电池是集氧浓差电池、盐浓差电池、含水差电池等各类宏电池于一体的复杂宏电池形式。宏电池腐蚀可加速腐蚀速率，造成金属材料短时间腐蚀穿孔，引发失效行为。在海洋环境中，对失效行为的维护比较困难，成本高、危险大、效果差。海水-土壤腐蚀已经越来越受到国内外学者的关注。但是由于海水-土壤腐蚀影响因素多，有效模拟该环境的实验室手段较少，由此造成随着海上油气开采而引发的海水-土壤宏电池腐蚀研究甚少。

跨陆地与海洋管道的海水-土壤腐蚀主要是宏电池腐蚀，宏电池腐蚀是金属发生腐蚀的一种常见形式，当金属设施经过不同性质的腐蚀介质时，金属的不同部位存在电位差，若介质连续构成回路，就会发生宏电池腐蚀。跨陆地与海洋管道的海水-土壤宏电池腐蚀是一个多种形式宏电池腐蚀集于一体的宏电池。

因此，有必要研究一种模拟海水-土壤宏电池腐蚀试验装置，该装置能够高效模拟海水-土壤宏电池腐蚀环境，既能对管道穿过海水和土壤的跃变区进行模拟试验，又能对金属材料进行电化学测试，进而评价管道材料的耐蚀性能。进一步地，弄清材料在服役环境下的腐蚀机理及各影响因素对材料腐蚀的作用规律，提出材料在服役环境下的防护措施，并评价其适用性，为跨陆地与海洋管道的选材、设计、防护及新材料的开发提供依据。

发明内容

本发明的目的是提供测试金属材料固/液跃变区腐蚀性能的试验装置及方法，模拟性好、系统稳定性好、建造运行成本较低，能够高效模拟海水-土壤宏电池腐蚀环境，既能对管道穿过海水和土壤的跃变区进行模拟试验，又能对金属材料进行电化学测试，进而评价管道材料的耐蚀性能。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种测试金属材料固/液跃变区腐蚀性能的试验装置，包括箱体、试样架、光照系统、喷淋系统和固体检测系统；所述箱体由玻璃纤维网布与半透膜分隔成两部分，箱体一侧为固体模拟单元，箱体的另一侧为液体模拟单元，固体模拟单元内装入固体，液体模拟单元注入液体；光照系统、喷淋系统安装在固体模拟单元上部，固体检测系统监测固体；模拟试样置于试样架上，试样架一部分处于固体模拟单元中，另一部分处于液体模拟单元中，形成金属试样的宏电池腐蚀；光照系统模拟实际服役环境阳光照射，喷淋系统调整模拟环境含水量，进而调节固体盐浓度和分布，从而模拟跨固体与液体管道实际服役环境；固体模拟单元箱体底部铺设纤维纸和慢性过滤纸，箱体下面设有导液斗。

所述箱体与试样架均采用绝缘材料制作。

所述玻璃纤维布采用无碱加密，厚度为0.8mm～2mm；玻璃纤维布与半透膜紧贴在一起，两者无间隙。

所述光照系统包括光照灯与光照控制器，光照灯安装在固体模拟单元上部，光照控制器与光照灯电气相连，光照控制器控制光照时间和强度，光照系统调节固体模拟单元盐浓度。

所述喷淋系统包括贮液箱、流量泵、流量控制器与喷头；贮液箱、流量泵与喷头通过管道相连，在固体模拟单元上方设置喷头，喷头交错相间排列，流量控制器与流量泵电气相连，流量控制器控制喷淋频率与时长，喷淋系统调节模拟环境盐的浓度和分布。