[发明专利]一种掺氢天然气管道流动规律研究及腐蚀模拟试验装置及方法

权利要求书

1.一种掺氢天然气管道流动规律研究及腐蚀模拟试验装置及方法，其特征在于：包括气体储存调配系统(A)、增压控温系统(B)、液相注入系统(C)、测试系统(D)、分离系统(E)和放空系统(F)；

所述气体储存调配系统(A)用于将天然气、氢气按照试验所需比例混合，所得试验气体依次通过增压控温系统(B)、和测试系统(D)进行气体循环；所述增压控温系统(B)用于使试验气体达到试验所需的压力和温度工况；所述液相注入系统(C)的出口设置于增压控温系统(B)的出口处，用于按照试验所需向试验气体注入缓蚀剂和水；所述测试系统(D)对试验气体流动、腐蚀状态进行在线监测；所述分离系统(E)的入口设置于测试系统(D)的出口处，分离系统(E)的出口分两路，气相继续回到试验环道，液相出口与液相注入系统(C)的污水罐(20)相连接；所述放空系统(F)用于在超压等紧急状态下进行紧急放空和试验完成后尾气的处理。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述气体储存调配系统(A)包括天然气储罐(1)、天然气源(2)、氢气储罐(3)、氢气源(4)、氮气储罐(5)、电动阀(6)、压缩机(7)、压力表(8)、气体流量计(9)和混合器(10)。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述控温增压系统(B)包括压缩机(12)和水浴夹套(13)；用于使试验气体达到试验所需的压力和温度工况；所述压缩机(12)对气体储存调配系统(A)输出的试验气体进行增压；所述水浴夹套(13)通过对保温层和外层进行包裹形成夹套式水浴，实现对试验气体的加热和冷却。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述液相注入系统(C)包括水罐(15)、缓蚀剂储罐(16)、水泵(17)、缓蚀剂雾化注入装置(18)和污水罐(20)。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：测试系统(D)包括a、b、c、d四个区域，a区包括四个测试段，可同时用于不同管径、壁厚及材质的管材、焊缝在不同掺氢比例、不同工况下的管道及焊缝腐蚀试验、缓蚀剂评价试验和天然气流动规律研究；b区测试段设置有一个弯头，用于真实模拟弯头在掺氢天然气冲蚀作用下的腐蚀情况；c区测试段设置挂片试验装置(28)；d区测试段设置氢探针装置(29)，用于测定氢的渗入倾向和渗氢破坏。

6.根据权利要求5所述的装置，上述测试系统(D)的a区，其特征在于：除四个测试段外，预留多个管径接口，可根据试验需要安装相应的测试管段。

7.根据权利要求5所述的装置，上述测试段(21)其特征在于：包括支柱(2101)、底座(2102)、可透视窗口(2103)、支撑板(2104)、电流入口端(2105)、检测电极(2106)、焊缝(2107)、对照板(2108)、电流出口端(2109)、参考电极(2110)、试验管段(2111)、固定管托(2112)和软管(2113)；

所述试验管段(2111)与软管(2113)通过法兰相连，通过固定管托(2112)固定在支撑板(2104)上；所述支撑板(2104)与支柱(2101)通过底座(2102)相连，底座(2102)的轴通过电动机驱动，用于调整试验管段倾角；所述电流入口端(2105)、检测电极(2106)、检测电极(2106)、对照板(2108)、电流出口端(2109)、参考电极(2110)共同组成电场指纹法腐蚀检测系统，用于精准确定局部和均匀腐蚀，监测管道本体及焊缝的局部和均匀腐蚀规律。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：分离系统(E)包括分离器(31)。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：放空系统(F)包括阻火器(32)和放空火炬(33),用于在超压等紧急状态下进行紧急放空和试验完成后尾气的处理；阻火器(32)设置在放空火炬(33)前，用于防止回火事故。

10.根据权利要求1所述的一种掺氢天然气管道流动规律研究及腐蚀模拟试验装置及方法，其特征在于：一种掺氢天然气管道流动规律研究及腐蚀模拟试验方法包括但不限于：掺氢天然气单相流管道流动规律研究方法、掺氢天然气气液两相流管道流动规律研究方法、不加注缓蚀剂掺氢天然气管道腐蚀模拟试验方法和加注缓蚀剂掺氢天然气管道腐蚀模拟试验方法。