專利名稱：一種鋼材抗二氧化碳腐蝕性能的對(duì)比模擬測(cè)試裝置及其測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料腐蝕領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種鋼材抗CO2腐蝕性能的對(duì)比模擬測(cè)試裝置及其測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外大力開展CO2驅(qū)油提高采收率技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。CO2驅(qū)油具有適用范圍大、驅(qū)油成本低、采收率提高顯著等優(yōu)點(diǎn)。但是CO2腐蝕是困擾我國(guó)油氣工業(yè)發(fā)展的 一個(gè)極為突出的問題。原油管道內(nèi)的CO2腐蝕具體是高溫高壓多相流動(dòng)介質(zhì)中的CO2腐蝕，影響因素較多，不僅會(huì)發(fā)生大面積的全面腐蝕，而且往往會(huì)發(fā)生點(diǎn)狀、臺(tái)地狀、渦旋狀、蜂窩狀和燒瓶狀等局部腐蝕，危害大且預(yù)測(cè)難度較大。腐蝕速率是抗CO2腐蝕鋼最重要的技術(shù)指標(biāo)，根據(jù)腐蝕速率不僅可以客觀科學(xué)地評(píng)價(jià)材料的CO2腐蝕性能，而且可以在類似條件下預(yù)測(cè)鋼材的失效時(shí)間?，F(xiàn)有的測(cè)量鋼材的耐腐蝕性能的相關(guān)資料有
專利號(hào)為CN2491826，一種周期浸潤(rùn)腐蝕試驗(yàn)箱，可以實(shí)現(xiàn)干濕交替和光照的模擬腐蝕條件。通過使試樣浸入或脫離下方的酸蝕溶液浸潤(rùn)槽實(shí)現(xiàn)周期性浸潤(rùn)；通過遠(yuǎn)紅外燈照射試樣表面模擬光照干燥。但是該設(shè)備無(wú)冷卻設(shè)備，無(wú)法精確控制溫度。申請(qǐng)?zhí)枮?0070016705. 2，一種腐蝕室內(nèi)動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)裝置，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)流速的腐蝕試驗(yàn)，并在線觀測(cè)腐蝕介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)和腐蝕掛片的狀態(tài)。主要構(gòu)成為管道系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)等。申請(qǐng)?zhí)枮?2283947. X，一種油田集輸系統(tǒng)三相流多速腐蝕模擬測(cè)試裝置，可以在腐蝕系統(tǒng)內(nèi)掛片，模擬油田集輸系統(tǒng)油、氣、水三相介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)。主要構(gòu)成為混合系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、腐蝕系統(tǒng)等。但無(wú)具體參數(shù)。專利號(hào)為CN102305761，酸性介質(zhì)輸送管道焊縫及母材腐蝕模擬試驗(yàn)裝置及方法，可以模擬在管道輸送條件下高酸性天然氣中酸性介質(zhì)對(duì)管道焊縫及母材的腐蝕狀況。主要構(gòu)成為儲(chǔ)存系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、壓力系統(tǒng)、分離系統(tǒng)等。試驗(yàn)結(jié)果真實(shí)，但是規(guī)模大、費(fèi)用高。上述專利都是與腐蝕測(cè)試相關(guān)的方法及裝置，但是或者功能目的不同，或者無(wú)詳細(xì)試驗(yàn)方法和手段，或者費(fèi)用高不方便。沒有適用于實(shí)驗(yàn)室用原油輸送鋼材抗CO2腐蝕性能的對(duì)比模擬測(cè)試方法及裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鋼材抗CO2腐蝕性能的對(duì)比模擬測(cè)試裝置及其測(cè)試方法，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、控制精度高、操作簡(jiǎn)單，可以用于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)鋼材的抗CO2腐蝕性能的對(duì)比模擬測(cè)試。測(cè)試及方法可以提供不同溫度、CO2分壓及溶液成分，對(duì)比模擬不同條件下原油中CO2對(duì)管道的腐蝕情況；且可以同時(shí)滿足不同材質(zhì)、鋼級(jí)及壁厚的鋼材對(duì)比腐蝕測(cè)試。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的
一種鋼材抗CO2腐蝕性能的對(duì)比模擬測(cè)試裝置，其特征在于該裝置包括反應(yīng)釜、溶液池和壓力調(diào)節(jié)裝置，溶液池的出口通過液體控制閥與反應(yīng)釜的上端連接，溶液池的進(jìn)口通過液體控制閥和流體壓力泵與反應(yīng)釜的下端連接；在反應(yīng)釜外壁上環(huán)繞設(shè)有加熱棒，在加熱棒外側(cè)設(shè)有隔熱材料，在反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有用來(lái)測(cè)量反應(yīng)釜內(nèi)溶液溫度的熱電偶，熱電偶與溫度調(diào)節(jié)器連接；在反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有樣品夾具，樣品夾具與伸出到反應(yīng)釜外部的攪拌裝置連接；所述壓力調(diào)節(jié)裝置包括CO2氣罐和N2氣罐，CO2氣罐和N2氣罐均通過氣體控制閥和氣體壓力泵與反應(yīng)釜的底部連接；在CO2氣罐和N2氣罐與反應(yīng) 釜間均設(shè)有氣體壓力表和單向閥門；在反應(yīng)釜上端設(shè)有排氣管。本發(fā)明中，溫度調(diào)節(jié)器的溫度調(diào)節(jié)范圍是30°C 150°C。在反應(yīng)釜上端設(shè)有壓力表。在樣品夾具上設(shè)有一組樣品鑲嵌裝置。一種鋼材抗CO2腐蝕性能的對(duì)比模擬測(cè)試裝置的測(cè)試方法，其特征在于該方法包括以下步驟
(I)將鋼材加工成弧形試樣，經(jīng)過砂紙打磨后，將其浸入到盛有丙酮的燒杯中，放入超聲波清洗儀中清洗，除掉試樣表面的油污，酒精清洗冷風(fēng)吹干；可以將鋼材加工成為Φ 87mm的弧形試樣，經(jīng)過800#砂紙打磨，放入超聲波清洗儀中清洗20分鐘。(2)對(duì)弧形試樣進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量記錄，然后將弧形試樣鑲嵌到測(cè)試裝置的樣品夾具上，放入反應(yīng)釜內(nèi)；可以將試樣放置在精度O. Img的電子分析天平稱量重量，用精度O. 02mm的游標(biāo)卡尺測(cè)量尺寸，并計(jì)算試樣腐蝕面的面積，記錄測(cè)量的數(shù)據(jù)。(3)將實(shí)驗(yàn)溶液用CO2除氧之后通入溶液池和反應(yīng)釜內(nèi)；溶液成分中Cl—濃度600 150001mg/L ；
(4 )通過加熱棒對(duì)反應(yīng)溶液進(jìn)行加熱，并通過熱電偶實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)釜內(nèi)溶液溫度,使用溫度調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)溫度；溫度調(diào)節(jié)范圍是30°C ^150°C ；
(5)打開與CO2氣罐和N2氣罐連接的控制閥，并通過壓力泵保持實(shí)驗(yàn)需要的CO2分壓；CO2分壓調(diào)節(jié)范圍是O. 6MPa"2. 5Mpa ；
(6)打開溶液池與反應(yīng)釜之間的液體控制閥、壓力泵，保持一定的流速使反應(yīng)溶液在反應(yīng)釜和溶液池之間流動(dòng)；
(7)通過攪拌裝置帶動(dòng)樣品夾具旋轉(zhuǎn)，均勻反應(yīng)釜內(nèi)腐蝕氣氛，保持上述反應(yīng)狀態(tài)7-8天后，取出被腐蝕試樣，去污、吹干之后拍照、去除腐蝕產(chǎn)物膜、稱重，得到測(cè)試結(jié)果。本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì)
(I)提供模擬原油中CO2腐蝕條件下鋼材的腐蝕情況，為鋼材腐蝕規(guī)律、腐蝕機(jī)理等方面的基礎(chǔ)研究提供手段。(2)可以提供不同溫度、CO2分壓及溶液成分，對(duì)比模擬不同條件下原油中CO2對(duì)管道的腐蝕情況。(3)試樣制備成弧形符合管道鋼材的實(shí)際情況，且可以同時(shí)滿足不同材質(zhì)、鋼級(jí)及壁厚的鋼材對(duì)比腐蝕測(cè)試。
(4)實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、控制精度高、操作簡(jiǎn)單，可以用于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)鋼材的抗CO2腐蝕性能的對(duì)比模擬測(cè)試。


圖I為本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為試樣加工示意圖。
具體實(shí)施例方式以下用具體實(shí)施案例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明，以下實(shí)施案例僅僅是對(duì)本發(fā)明最佳實(shí)施方式的描述，并不對(duì)本發(fā)明的范圍有所限制。一種鋼材抗CO2腐蝕性能的對(duì)比模擬測(cè)試裝置，見圖1，該裝置包括反應(yīng)釜I、溶液 池2和壓力調(diào)節(jié)裝置3，溶液池2的出口通過液體控制閥21與反應(yīng)釜I的上端連接，溶液池2的進(jìn)口通過液體控制閥21和流體壓力泵22與反應(yīng)釜I的下端連接；在反應(yīng)釜I外壁上環(huán)繞設(shè)有加熱棒11，在加熱棒11外側(cè)設(shè)有隔熱材料12，在反應(yīng)釜I內(nèi)設(shè)有用來(lái)測(cè)量反應(yīng)釜內(nèi)溶液溫度的熱電偶13，熱電偶13與溫度調(diào)節(jié)器14連接；溫度調(diào)節(jié)器的溫度調(diào)節(jié)范圍是30°C 150°C。在反應(yīng)釜I內(nèi)設(shè)有樣品夾具15，在樣品夾具上設(shè)有一組樣品鑲嵌裝置。樣品夾具15與伸出到反應(yīng)釜外部的攪拌裝置16連接；壓力調(diào)節(jié)裝置3包括CO2氣罐31和N2氣罐32，CO2氣罐和N2氣罐均通過氣體控制閥33和氣體壓力泵34與反應(yīng)釜的底部連接；在CO2氣罐和N2氣罐與反應(yīng)釜間均設(shè)有氣體壓力表35和單向閥門36 ;在反應(yīng)釜上端設(shè)有排氣管17。在反應(yīng)釜上端設(shè)有壓力表18。本裝置各部分之間通過管道4連接。實(shí)驗(yàn)溶液的成分見表1，用以模擬油氣田腐蝕介質(zhì)環(huán)境。表I四種油氣田采出液模擬成分(單位mg/L)
權(quán)利要求
1.一種鋼材抗0)2腐蝕性能的對(duì)比模擬測(cè)試裝置，其特征在于該裝置包括反應(yīng)釜(I)、溶液池(2)和壓力調(diào)節(jié)裝置(3)，溶液池(2)的出口通過液體控制閥(21)與反應(yīng)釜(I)的上端連接，溶液池(2)的進(jìn)口通過液體控制閥(21)和流體壓力泵(22)與反應(yīng)釜(I)的下端連接；在反應(yīng)釜(I)外壁上環(huán)繞設(shè)有加熱棒(11 )，在加熱棒(11)外側(cè)設(shè)有隔熱材料(12)，在反應(yīng)釜(I)內(nèi)設(shè)有用來(lái)測(cè)量反應(yīng)釜內(nèi)溶液溫度的熱電偶(13)，熱電偶(13)與溫度調(diào)節(jié)器(14)連接；在反應(yīng)釜(I)內(nèi)設(shè)有樣品夾具(15)，樣品夾具(15)與伸出到反應(yīng)釜(I)外部的攪拌裝置(16)連接；所述壓力調(diào)節(jié)裝置(3)包括CO2氣罐(31)和N2氣罐(32)，CO2氣罐(31)和N2氣罐(32 )均通過氣體控制閥(33 )和氣體壓力泵(34)與反應(yīng)釜(I)的底部連接；在CO2氣罐(31)和N2氣罐(32)與反應(yīng)釜(I)間均設(shè)有氣體壓力表(35)和單向閥門(36)；在反應(yīng)釜(I)上端設(shè)有排氣管(17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼材抗0)2腐蝕性能的對(duì)比模擬測(cè)試裝置，其特征在于溫度調(diào)節(jié)器(14)的溫度調(diào)節(jié)范圍是30°C 150°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼材抗0)2腐蝕性能的對(duì)比模擬測(cè)試裝置，其特征在于在反應(yīng)釜(I)上端設(shè)有壓力表(18)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼材抗0)2腐蝕性能的對(duì)比模擬測(cè)試裝置，其特征在于在樣品夾具(15)上設(shè)有一組樣品鑲嵌裝置。
5.一種權(quán)利要求I所述鋼材抗CO2腐蝕性能的對(duì)比模擬測(cè)試裝置的測(cè)試方法，其特征在于該方法包括以下步驟 (1)將鋼材加工成弧形試樣，經(jīng)過砂紙打磨后，將其浸入到盛有丙酮的燒杯中，放入超聲波清洗儀中清洗，除掉試樣表面的油污，酒精清洗冷風(fēng)吹干； (2)對(duì)弧形試樣進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量記錄，然后將弧形試樣鑲嵌到測(cè)試裝置的樣品夾具上，放入反應(yīng)爸內(nèi)； (3)將實(shí)驗(yàn)溶液用CO2除氧之后通入溶液池和反應(yīng)釜內(nèi)； (4 )通過加熱棒對(duì)反應(yīng)溶液進(jìn)行加熱，并通過熱電偶實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)釜內(nèi)溶液溫度,使用溫度調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)溫度； (5)打開與CO2氣罐和N2氣罐連接的控制閥，并通過壓力泵保持實(shí)驗(yàn)需要的CO2分壓； (6)打開溶液池與反應(yīng)釜之間的液體控制閥、壓力泵，保持一定的流速使反應(yīng)溶液在反應(yīng)釜和溶液池之間流動(dòng)； (7)通過攪拌裝置帶動(dòng)樣品夾具旋轉(zhuǎn)，均勻反應(yīng)釜內(nèi)腐蝕氣氛，保持上述反應(yīng)狀態(tài)7-8天后，取出被腐蝕試樣，去污、吹干之后拍照、去除腐蝕產(chǎn)物膜、稱重，得到測(cè)試結(jié)果。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)試方法，其特征在于溶液成分中Cl—濃度60(Tl50001mg/L0
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)試方法，其特征在于溫度調(diào)節(jié)范圍是30°C 150°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)試方法，其特征在于C02分壓調(diào)節(jié)范圍是O.6MPa^2. 5MPa。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼材抗二氧化碳腐蝕性能的對(duì)比模擬測(cè)試裝置及其測(cè)試方法，該裝置包括反應(yīng)釜、溶液池和壓力調(diào)節(jié)裝置，溶液池通過液體控制閥與反應(yīng)釜連接，在反應(yīng)釜外壁上環(huán)繞設(shè)有加熱棒和隔熱材料，在反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有熱電偶和溫度調(diào)節(jié)器；在反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有與攪拌裝置連接的樣品夾具，壓力調(diào)節(jié)裝置包括與反應(yīng)釜的底部連接的CO2氣罐和N2氣罐。該方法用于對(duì)比模擬原油中CO2對(duì)管道鋼材的腐蝕情況，評(píng)價(jià)鋼材在90℃~120℃、CO2分壓在1MPa~2.4MPa溶液中的腐蝕速率?？梢酝瑫r(shí)測(cè)試不同材質(zhì)、鋼級(jí)、厚度鋼材的抗CO2腐蝕性能，測(cè)試方便簡(jiǎn)單，可以通過調(diào)節(jié)溫度、分壓、溶液成分進(jìn)行各種油田的腐蝕模擬測(cè)試。
文檔編號(hào)G01N1/32GK102854127SQ20121034873
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者尹雨群, 苑陽(yáng)陽(yáng), 趙晉斌 申請(qǐng)人:南京鋼鐵股份有限公司